Mobile IIoT-Technologien in hybriden Lernfabriken
Szenariobasierte Entwicklung von Prozessverständnis als Basis für Handlungskompetenz im Anwendungszentrum Industrie 4.0

Malte Teichmann, André Ullrich, Benedict Bender und Norbert Gronau, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insb. Prozesse und Systeme, Potsdam

Der Wandel zur automatisierten Produktion, die fortschreitende Digitalisierung der Wertschöpfungsprozesse sowie die stetige Implementierung von mobilen Industrial Internet of Things-Technologien (IIoT) in diese zur Unterstützung der Mitarbeiter stellen betriebliche Weiterbildung vor Herausforderungen. Komplexere Anforderungen und veränderte Tätigkeitsprofile erfordern Handlungskompetenzen bei Mitarbeitern im Sinne der Fähigkeit, in unbekannten Situationen auf Basis eigenen Könnens handlungsfähig zu bleiben [1]. Jene sowie dafür notwendiges umfassendes Verständnis gegenüber digitalisierten Produktionsprozessen [2] kann jedoch durch konventionelle Lehrmethoden nicht realisiert werden, da diese der erhöhten Anforderungskomplexität und den komplexen Rückkopplungen im Rahmen der Steuer- und Regelkreise nicht gerecht werden können. Diese Aspekte aufgreifend wird im Folgenden ein szenariobasierter Weiterbildungsansatz für eine Lernfabrik vorgestellt, der insbesondere die Potenziale mobiler IIoT-Technologien zur Ausgestaltung dieser in den Blick nimmt.

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Der Beitrag von Lernfabriken zu Industrie 4.0
Ein Baustein zur vierten industriellen Revolution bei kleinen und mittelständischen Unternehmen

Mario Kleindienst und Christian Ramsauer, TU Graz

Der Begriff ‚Industrie 4.0‘ hat mittlerweile den Schritt vom Modethema hin zum ernsthaften Forschungs- und Zukunftsbereich in der industriellen Produktion geschafft. Forschungseinrichtungen arbeiten an Technologien und Umsetzungskonzepten dieser vierten industriellen Revolution und erste Vorzeigefabriken werden ausgezeichnet. Dennoch können viele Unternehmen mit dem Begriff ‚Industrie 4.0‘ und den absehbaren Auswirkungen auf das eigene Geschäft wenig anfangen. Speziell KMU haben die Vorteile für sich noch nicht erkannt. Aus diesem Grund wird an der TU Graz aktuell die bestehende Lernfabrik des Instituts für Industriebetriebslehre und Innovationsforschung zu einer Industrie 4.0- Lernfabrik erweitert. Das Konzept dahinter ist Gegenstand dieses Beitrags.

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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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Intuitive Roboterprogrammierung
Automatisierung gering standardisierter, logistischer Aufgabenstellungen mittels Industrierobotern

Moritz Rohde, Stefan Kunaschk und Ann-Kathrin Pallasch, Universität Bremen

Die global verteilte Herstellung von Gütern führt zu einem wachsenden, die Welt umspannenden logistischen Netz. Um den Herausforderungen gerecht zu werden gilt es, die Effizienz der Logistikkette und der Teilprozesse innerhalb der logistischen Kette stetig zu verbessern. Der Einsatz von Automatisierungstechnologien, wie z.B. Industrierobotern, gilt hierfür als ein möglicher Ansatz. Logistische Prozesse unterliegen zumeist einer hohen Varianz, was die Programmierung von Industrierobotern zur Erfüllung komplexer Aufgabenstellungen zeit- und kostenaufwendig macht. Besonders die Entwicklung von Systemen, die sich auf wandelbare Rahmenbedingungen anpassen können, ist mit hohen Aufwänden verbunden. Am BIBA wurde eine Strategie zur intuitiven und flexiblen Roboterprogrammierung und -steuerung entwickelt und in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen EASY-ROB auf der CeMAT 2011 anhand eines Demonstrators präsentiert.

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Rekonfigurierbare Datenflussarchitekturen in der Robotik
Zukünftige robotische Systeme benötigen dezentrale und verteilte Rechenarchitekturen für Intelligenz und Autonomie

Hendrik Wöhrle und Frank Kirchner

Intelligente und autonome Roboter sind für die Entwicklung der Industrie 4.0 von essentieller Bedeutung. Sie werden als direkte Interaktionspartner gemeinsam mit dem Mensch Aufgaben lösen und Arbeiten verrichten, die wesentlich komplexer als die heutigen Aufgaben typischer Industrieroboter sind. Dabei müssen sie sich in einer unübersichtlichen und unvorhersehbaren Umwelt zurechtfinden und auf Ereignisse sofort reagieren können. Um diese Umwelt erfassen zu können und Handlungen zu planen, ist die Echtzeitverarbeitung komplexer Sensorinformationen notwendig. Herkömmliche Rechnerarchitekturen stellen sich hierbei als unzureichend heraus. Daher werden am DFKI RIC Hardware-Beschleuniger für die Robotik auf Basis des Datenflussparadigmas entwickelt.

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Sicherheit im industriellen Internet der Dinge
Herausforderungen und Konzepte

Uwe Laufs und Sven Wagner, Fraunhofer IAO, Stuttgart

In zahlreichen Branchen und Anwendungsbereichen bietet das industrielle Internet der Dinge (IIoT) mit der Vernetzung intelligenter Objekte eine Vielzahl an Möglichkeiten und Chancen. Hinsichtlich der Sicherheit solcher Systeme entstehen jedoch, ähnlich wie im eher an Privatanwender gerichteten Internet der Dinge, durch den hohen Verteilungsgrad, die Heterogenität der vernetzten Systeme sowie den Umfang und die Dynamik der Vernetzung ganz neue Herausforderungen. Ebenso können die Auswirkungen von Angriffen drastisch sein. Ein Dreh- und Angelpunkt für Sicherheit im IIoT sind vertrauenswürdige Identitäten der beteiligten Subsysteme, ohne die ein sicheres Gesamtsystem nur schwer zu realisieren ist. Für die Absicherung der Systemidentitäten bieten sich zertifikatsbasierte Verfahren an. Die hierfür gängige Lösung mittels Public Key Infrastructure (PKI) ist im Bereich IIoT häufig jedoch zu aufwändig und zu wenig flexibel. Des Weiteren sind oft Mechanismen zur Verbreitung vertrauenswürdiger Informationen über Subsysteme und Mechanismen zur Sicherstellung der Echtheit von Daten und Transaktionen und deren Dokumentation erforderlich. Der Beitrag beschreibt neben den Herausforderungen des IIoT aus Sicht der Sicherheit Konzepte zum Umgang mit diesen Herausforderungen und skizziert geeignete Lösungen sowie Ansätze und Entwicklungen aus der aktuellen Forschung. Der Fokus liegt hierbei auf den Besonderheiten im IIoT-Umfeld.

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Kolumne

Industrie 4.0: Knackpunkt Mensch

Götz-Andreas Kemmner

Wieder einmal gibt es ein neues Schlagwort, das nicht weniger als eine neue Industrielle Revolution verspricht: Industrie 4.0. Viele Begriffe und Ideen rund um Industrie 4.0 gleichen dabei frappierend denen, die in Zusammenhang mit CIM (Computer Integrated Manufacturing) Mitte/Ende der 80er Jahre verwendet wurden. Gegenüber damals sind wir heute technologisch deutlich weiter; ganz besonders gilt dies in Sachen Hardware- und Softwaretechnologien.

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Fabriksicherheit für
Industrie 4.0

David Kotarski

Industrie 4.0 bietet die Chance in zuvor weit entfernte Märkte vorzudringen. Auch die flexiblere Gestaltung der Fertigung mit Hilfe autonomer Produktionsobjekte und der stetig steigende Grad der Vernetzung können Marktpositionierung verbessern.

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