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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Pay-per-Use für den Maschinenbau
In der Lizenzierung steckt das Monetarisierungspotenzial

Ansgar Dodt und Michael Gaudlitz

Losgröße 1 ist ein wichtiges Ziel der Industrie 4.0 Automatisierung. Warum sollten die Maschinen und Anlagen deshalb nicht als Losgröße 1 geordert und über Pay-per-Use abgerechnet werden können? Die Kombination aus einer zuverlässigen Anbindung an Cloud/Server-Systeme des Maschinenherstellers mit dem Einsatz eines professionellen Lizenzmanagementsystems eröffnet dieses Geschäftspotenzial.

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Mensch-Roboter-Kollaboration in cyber-physischen Arbeitsumgebungen

Pierre T. Kirisci, Jürgen Pannek, Zied Ghrairi, Klaus-Dieter Thoben und Michael Lawo

Zukunftsweisende Arbeitsumgebungen sind durch vernetzte, kooperierende Objekte charakterisiert. Die Eigenschaften dieser sogenannten cyber-physischen Systeme (CPS) beinhalten die Erfassung, Speicherung, intelligente Verarbeitung und Kommunikation von Daten. Hieraus ergeben sich neue Interaktions- und Kollaborationsmöglichkeiten in der Mensch-Technik-Interaktion. Dieser Beitrag behandelt technische und organisatorische Herausforderungen eines robusten Schutz- und Sicherheitssystems für den Einsatz in einer Mensch-Roboter-Kollaboration. Bekannte Anforderungen für ein integriertes Sicherheitskonzept der Mensch-Roboter-Kollaboration sowie der funktionalen Sicherheit von Maschinen und elektronischen Systemen werden identifiziert und eine Referenzarchitektur am Beispiel halbautomatischer Montageprozesse entwickelt.

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Prozessbezogene und visionäre Weiterbildungskonzepte im Kontext Industrie 4.0

Norbert Gronau, André Ullrich, Gergana Vladova

Visionäre Konzepte für die Umgestaltung der Fabrik wie Industrie 4.0 oder Generative Fertigungsverfahren („3D -Druck“) benötigten gut ausgebildete Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die ständig fortschreitende technische Entwicklung erfordert lebenslanges Lernen. Dieser Entwicklung werden herkömmliche Weiterbildungskonzepte längst nicht mehr gerecht. Der Beitrag beschreibt die Anforderungen an eine zeitgemäße Weiterbildung im Kontext Industrie 4.0 und zeigt Wege zu deren Realisierung auf.

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Individualisierte Arbeitsassistenz in der Produktion
Gestaltung gesunder, sicherer und wettbewerbsfähiger Arbeit in der industriellen Produktion

Felix Busch, Jochen Hartung, Carsten Thomas, Sascha Wischniewski, Jochen Deuse und Bernd Kuhlenkötter

Die Förderung gesunder, sicherer und wettbewerbsfähiger Arbeit ist insbesondere vor dem Hintergrund des demografischen Wandels eine bedeutende Herausforderung in der industriellen Produktion. Gerade in Arbeitssystemen mit hohem Anteil manueller Arbeit ist dies von zentraler Bedeutung und eine entsprechende Gestaltung erforderlich. Der Beitrag diskutiert die Potenziale hybrider Mensch-Roboter-Arbeitssysteme zur Gestaltung von Arbeit mit individueller Technikunterstützung.

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Technologien für flexible Robotersysteme
Wirtschaftliche Automatisierungslösungen (nicht nur) für kleine und mittlere Produktionsgrößen

Björn Kahl, Tim Bodenmüller und Alexander Kuss

Automatisierung mit Industrierobotern ist bisher vor allem für die Großserienproduktion attraktiv. Für Unternehmen mit kleineren Produktionsgrößen bis hin zur Einzelstückfertigung sind die verfügbaren Automatisierungslösungen oft nicht rentabel, da die Anschaffung teuer, die Lösung unflexibel und eine Umrüstung zeitaufwendig sein kann. Im EU-geförderten Projekt SMErobotics entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern eine neue Generation von vielseitigen, einfach und schnell anpassbaren Robotersystemen, die auch in kleineren Unternehmen kosteneffektiv den Durchsatz und die Qualität steigern können. Unter Einbindung von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), einfacher Programmierung, intelligenter Fehlerbehandlung und anderen typischen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 soll eine moderne robotergestützte Industrieautomatisierung mit flexibler, kundenorientierter Produktionsweise entstehen. Der Beitrag zeigt die aktuellen Ergebnisse des Projekts am Beispiel einer Schweiß- und einer Montageanwendung auf.

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Situative Lernfabrik
Ein soziotechnischer Aus- und Weiterbildungsansatz für Industriearbeit 4.0

Sabine T. Koeszegi, TU Wien und Georg Reischauer, Hertie School of Governance

Industriearbeit 4.0 steht für digitale und dezentrale Industriearbeit, die Facharbeiter durch Mehrdeutigkeit, Selbstorganisation und Vernetzung herausfordern wird. Der vorliegende Beitrag stellt mit der situativen Lernfabrik einen umfassenden Ansatz vor, der Facharbeiter für diese Herausforderungen qualifiziert. Die situative Lernfabrik simuliert softwarebasiert unterschiedlich komplexe Situationen auf dem Shopfloor. Analog zu einem Flugsimulator erwerben Facharbeiter durch die spielerische Absolvierung von herausfordernden und praxisnahen Situationen wertvolles Erfahrungswissen und verbessern zugleich ihre IT-Kompetenz. Dadurch bereitet die situative Lernfabrik Facharbeiter umfassend und punktgenau für Industriearbeit 4.0 vor.

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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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