Flexible Produktionssysteme in der Praxis

Ulrich Berger, Thomas Creutznacher, Raffaello Lepratti und Steffen Lamparter,

Deutschland hat bekanntermaßen einen sehr leistungsstarken Industriesektor, dessen Produkte weltweit nachgefragt werden. Diese Stärke lässt sich aus der guten Kooperation zwischen international agierenden Konzernen und einem breiten Spektrum mittelständischer Unternehmen herleiten. Dabei nimmt das produzierende Gewerbe rund 50 % der deutschen Exporte ein. Die wesentlichen Erfolgsfaktoren sind dabei die hohen Qualifikationen der Arbeitskräfte, die weltweit bekannte hochgradige Qualität der Produkte, das dynamische Innovationssystem und die hohe Produktivität der Unternehmen. Allerdings stehen diese Unternehmen vor einer Vielzahl von Herausforderungen. Dazu zählt neben dem steigenden internationalen Wettbewerbsdruck die Notwendigkeit von kontinuierlichen Innovationen, um den Wettbewerbsvorsprung zu verteidigen. Zudem werden die Wertschöpfungsnetze immer komplexer und die Märkte volatiler [1]. Vor dem Hintergrund dieser Entwicklungen spielen flexible Produktionssysteme eine immer größere Rolle. Um Flexibilität in einem globalen Wertschöpfungsnetzwerk zu ermöglichen, sind Lösungen notwendig, wie sie auch in der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie formulierten Vision „Industrie 4.0“ adressiert werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer kooperativen Industriebefragung über flexible Produktionssysteme beschrieben, welche im Kontext des europäischen Forschungsprojekts cPAS durchgeführt wurde. Auf dieser Basis werden Anforderungen und Potenziale einer zunehmenden horizontalen Integration zwischen Unternehmen sowie zwischen Produktionsplanungs- und Laufzeitsystemen diskutiert.

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Datenschutz im „smarten“ Business
Industrie 4.0 darf nicht zum Monitoring 4.0 werden

Regina Mühlich

Smart Home ist in aller Munde. Komfortables und bequemes Steuern der Haustechnik, auch von unterwegs, per Smartphone oder Tablet. Mit Smart Factory wartet das Äquivalent im industriellen Bereich auf. Die „kluge Fabrik“ ist Ergebnis und Anspruch der vierten industriellen Revolution, die unter dem Begriff Industrie 4.0 seinen Ausdruck findet. Doch so groß die Chancen dadurch sind, dürfen auch die Gefahren nicht außer Acht gelassen werden. Gerade der Datenschutz muss an die neuen Herausforderungen angepasst werden. 

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Cyberphysische Produktionssysteme

Jan Meißner, Niklas Hering, Annika Hauptvogel und Bastian Franzkoch

Die Beherrschbarkeit stetig individueller werdender Prozessketten bei gleichzeitig steigender Marktdynamik ist eine aktuelle Herausforderung produzierender Unternehmen. Der Steuerung von Produktionsprozessen kommt in diesem Zusammenhang eine immer größere Bedeutung zu. Jedoch mangelt es an geeigneten Lösungsansätzen, die den Anforderungen einer schnellen Produktionsanpassung gewachsen sind.

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Der Einfluss von Cyber-Physical Systems auf die Gestaltung von Produktionssystemen

Norbert Gronau

Der Beitrag beschreibt insgesamt sieben Wirkungen von Cyber-Physical Systems auf Produktionssysteme, darunter den Einfluss auf die Wandlungsfähigkeit, die Nutzung der dann deutlich umfangreicheren verfügbaren Fertigungsdaten sowie die Dehierarchisierung von Planung und Steuerung. Abschließend wird ein Forschungsansatz vorgestellt, mit dem die Wirkung von Cyber-Physical Systems auf Produktionssysteme anhand einer Laborsituation erforscht werden kann. Der Beitrag endet mit einer Beschreibung des weiteren Forschungsbedarfs.

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Modellierung intelligenter Produktionssysteme

Sander Lass, Hanna Theuer, Gregor Hennig und Jochen Schumacher

Die schnelle und effiziente Anpassung an wechselnde Umgebungsbedingungen ist einer der Kernfaktoren für Unternehmen, um eine langfristige Festigung und Stärkung der Marktposition zu erreichen. Dabei spielen insbesondere auch die hohen Anforderungen der Kunden nach einer Individualisierung ihrer Produkte sowie rasche Innovationszyklen technischer Produkte eine wichtige Rolle. Aber auch die zunehmende Internationalisierung von Geschäftsbeziehungen oder schwer vorhersehbare Nachfrage- oder Angebotsschwankungen, wie beispielsweise bei Saisonalitäten, führen zur Notwendigkeit der Anpassung der Prozesse.

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Zukunft der Industriesysteme
Vernetzung und Sicherheit

Martin Hutle

Industriesysteme und auch Automatisierungssysteme waren aus Sicht der Unternehmens-IT lange Zeit einsame Inseln, denn es handelte sich dabei vorwiegend um isolierte Systeme. Dies ist zwar zum Großteil nach wie vor der Fall, doch durch die zunehmende Verbreitung von IT-Standards werden Industriesysteme mit ihren Insellösungen immer stärker in die internen Büronetze eingebunden oder gar ans Internet angeschlossen. Vor allem im Zuge der Entwicklung in Richtung der Zukunftsvision „Industrie 4.0“ kommen auf die Systeme neue Anforderungen und Herausforderungen zu – vor allem im Bereich der Sicherheit. Denn stärkere Vernetzung bedeutet auch größeren Sicherheitsbedarf.

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IT-Sicherheit in der Fabrik

Sander Lass und David Fuhr

Zunehmende Vernetzung, Konvergenz und Integration lässt Bedrohungen der Standard-IT auch in der Industrie- und Automatisierungstechnik an Bedeutung gewinnen. Gleichzeitig sind klassische Methoden der Informationssicherheit ohne Weiteres auf die Fabrik zu übertragen. Spezifische Systeme, Anwendungen und Prozesse erfordern Modifikationen, nicht zuletzt konzeptioneller Art. Das Vorgehensmodell „IT-Grundschutz“ des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) kann hier mit zusätzlicher Anpassungsarbeit eine Grundabdeckung bieten.

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Industrie 4.0 – Einfluss der Digitalisierung auf die fünf Lean-Prinzipien
Schlank vs. Intelligent

Daniel Roy, Peter Mittag und Michael Baumeister

Die wachsenden Herausforderungen von sinkenden Produktlebens- und Innovationszyklen sowie die Zunahme kundenindividueller Anforderungen bei gleichzeitigem Kostendruck in einem globalen Umfeld haben Wertschöpfungsnetzwerke dynamischer und komplexer werden lassen. In den letzten Jahren hat die Digitalisierung industrieller Prozesse diese Trends weiter verstärkt. Klassische Konzepte wie das Lean Management sehen sich daher mit neuen Chancen und Risiken konfrontiert, mit denen sich die Führungskräfte auseinander setzen müssen.

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Technisches Schutzkonzept gegen Produktpiraterie
Erhöhte Sicherheit durch Nutzung inhärenter Komponenten als Schutz gegen Produktpiraterie

Eberhard Abele, Eugenia Gossen, Leonardo Gerardi, Christian Kegele

Das Zeitalter der Globalisierung und Digitalisierung birgt einerseits enorme Potenziale, Wissen zu teilen und gezielt zu nutzen, bringt andererseits jedoch die Herausforderung mit sich, diese Datenmengen auch zu beherrschen und zu schützen [1]. Um die volle Innovationsrente auszuschöpfen, müssen Originalhersteller ihr Wissen und ihre Produkte sichern und können das Risiko der Produktpiraterie nicht länger ignorieren. Heutzutage reicht es nicht mehr, nur die Innovationszyklen stärker zu verkürzen. Vielmehr müssen internationale Unternehmen in den Schutz ihres Know-hows investieren, um den eigenen Wettbewerbsvorteil lokal, regional und international zu sichern. Anforderungen in Bezug auf Sicherheit und Effizienz technischer Schutzkonzepte und die Entwicklung eines solchen sind Gegenstand dieses Beitrags.

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Lean und Industrie 4.0 in der Intralogistik
Effizienzsteigerung durch Kombination der beiden Ansätze

Stefan Kaspar und Markus Schneider

Die Prinzipien einer Lean Production gelten als Best-Practice für moderne Produktionssysteme. Im Zuge der aktuellen Diskussion um das Thema Industrie 4.0 stellt sich die Frage, ob und wie diese beiden Ansätze vereinbar sind. Der vorliegende Beitrag zeigt, dass die beiden Konzepte zwar verschiedene Werkzeuge einsetzen, im Grunde aber sehr ähnliche Ziele verfolgen und sich trotz mancher Widersprüche gut ergänzen. Ein Praxisbeispiel aus der Intralogistik stellt dar, wie innovative Technologie aus dem Umfeld der Industrie 4.0 als Enabler dient, um nach Lean Prinzipien gestaltete Prozesse noch weiter zu optimieren.

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