Im Rahmen der Digitalisierung/Industrie 4.0 wird mit Cyber-Physischen Produktionssystemen ein digitales Abbild realer Industrieprozesse geschaffen als Grundlage vielseitiger Ansätze zur Verbesserung der betrieblichen Prozesse und deren Produktivität. In diesem Buch wird auf die Erwartungshaltungen an die Digitalisierung/Industrie 4.0 aus arbeitswissenschaftlicher, volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive eingegangen und die hohe Bedeutung dieser technologischen Entwicklung in Forschung und Praxis beleuchtet. Ergänzend wird auf ausgewählte Praxisbeispiele Bezug genommen. Um die betriebliche Umsetzung von Digitalisierung/Industrie 4.0 zu erleichtern, wird ein Klassifikationsschema entwickelt, welches ergänzt wird durch einen ganzheitlichen Ansatz in Form eines Vorgehensmodells. Letzteres betrachtet Digitalisierung/Industrie 4.0 aus einer arbeitswissenschaftlichen Perspektive und basiert auf dem Lean Management. Die Anwendung wird anhand einer Fallstudie beschrieben.
Aktualisiert: 2023-06-13
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Im Rahmen der Digitalisierung/Industrie 4.0 wird mit Cyber-Physischen Produktionssystemen ein digitales Abbild realer Industrieprozesse geschaffen als Grundlage vielseitiger Ansätze zur Verbesserung der betrieblichen Prozesse und deren Produktivität. In diesem Buch wird auf die Erwartungshaltungen an die Digitalisierung/Industrie 4.0 aus arbeitswissenschaftlicher, volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive eingegangen und die hohe Bedeutung dieser technologischen Entwicklung in Forschung und Praxis beleuchtet. Ergänzend wird auf ausgewählte Praxisbeispiele Bezug genommen. Um die betriebliche Umsetzung von Digitalisierung/Industrie 4.0 zu erleichtern, wird ein Klassifikationsschema entwickelt, welches ergänzt wird durch einen ganzheitlichen Ansatz in Form eines Vorgehensmodells. Letzteres betrachtet Digitalisierung/Industrie 4.0 aus einer arbeitswissenschaftlichen Perspektive und basiert auf dem Lean Management. Die Anwendung wird anhand einer Fallstudie beschrieben.
Aktualisiert: 2023-06-12
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Im Rahmen der Digitalisierung/Industrie 4.0 wird mit Cyber-Physischen Produktionssystemen ein digitales Abbild realer Industrieprozesse geschaffen als Grundlage vielseitiger Ansätze zur Verbesserung der betrieblichen Prozesse und deren Produktivität. In diesem Buch wird auf die Erwartungshaltungen an die Digitalisierung/Industrie 4.0 aus arbeitswissenschaftlicher, volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive eingegangen und die hohe Bedeutung dieser technologischen Entwicklung in Forschung und Praxis beleuchtet. Ergänzend wird auf ausgewählte Praxisbeispiele Bezug genommen. Um die betriebliche Umsetzung von Digitalisierung/Industrie 4.0 zu erleichtern, wird ein Klassifikationsschema entwickelt, welches ergänzt wird durch einen ganzheitlichen Ansatz in Form eines Vorgehensmodells. Letzteres betrachtet Digitalisierung/Industrie 4.0 aus einer arbeitswissenschaftlichen Perspektive und basiert auf dem Lean Management. Die Anwendung wird anhand einer Fallstudie beschrieben.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Im Rahmen der Digitalisierung/Industrie 4.0 wird mit Cyber-Physischen Produktionssystemen ein digitales Abbild realer Industrieprozesse geschaffen als Grundlage vielseitiger Ansätze zur Verbesserung der betrieblichen Prozesse und deren Produktivität. In diesem Buch wird auf die Erwartungshaltungen an die Digitalisierung/Industrie 4.0 aus arbeitswissenschaftlicher, volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive eingegangen und die hohe Bedeutung dieser technologischen Entwicklung in Forschung und Praxis beleuchtet. Ergänzend wird auf ausgewählte Praxisbeispiele Bezug genommen. Um die betriebliche Umsetzung von Digitalisierung/Industrie 4.0 zu erleichtern, wird ein Klassifikationsschema entwickelt, welches ergänzt wird durch einen ganzheitlichen Ansatz in Form eines Vorgehensmodells. Letzteres betrachtet Digitalisierung/Industrie 4.0 aus einer arbeitswissenschaftlichen Perspektive und basiert auf dem Lean Management. Die Anwendung wird anhand einer Fallstudie beschrieben.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Die vorliegende Dissertation präsentiert ein Konzept für den Einsatz cyber-physischer Produktionssysteme zur Steigerung der Energieeffizienz in der Komponentenproduktion. Das entwickelte Konzept integriert dafür Ansätze zu Datenmodellierung, -aufbereitung, und -analyse sowie Werkzeuge zur Planung energieeffizienter Produktionen. Dieses ermöglicht die Herstellung der Datendurchgängigkeit zwischen Planung und Betrieb der Produktion, erhöht die Transparenz über aktuelle Energiebedarfe sowie Einsparpotenziale und erleichtert so die Planung energieeffizienter Produktionen. Die Entwicklung und Anwendung des Konzeptes erfolgt am Beispiel der Fertigung von Komponenten für die Automobilproduktion.
Aktualisiert: 2023-04-03
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Die vorliegende Dissertation präsentiert ein Konzept für den Einsatz cyber-physischer Produktionssysteme zur Steigerung der Energieeffizienz in der Komponentenproduktion. Das entwickelte Konzept integriert dafür Ansätze zu Datenmodellierung, -aufbereitung, und -analyse sowie Werkzeuge zur Planung energieeffizienter Produktionen. Dieses ermöglicht die Herstellung der Datendurchgängigkeit zwischen Planung und Betrieb der Produktion, erhöht die Transparenz über aktuelle Energiebedarfe sowie Einsparpotenziale und erleichtert so die Planung energieeffizienter Produktionen. Die Entwicklung und Anwendung des Konzeptes erfolgt am Beispiel der Fertigung von Komponenten für die Automobilproduktion.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Um eine wettbewerbsfähige Produktion sicherstellen zu können, werden im Zuge der vierten industriellen Revolution – Industrie 4.0 – cyber-physische Produktionssysteme genutzt. Cyber-physische Produktionssysteme sind durch die Vernetzung der Bestandteile des Produktionssystems und der Produkte gekennzeichnet, was eine große Verfügbarkeit von verschiedenen Informationen nach sich zieht. Ebenso ergibt sich eine dezentrale Produktionssteuerung durch die Selbstorganisation der Produktion. Die Produktionssteuerung setzt auf Informationen aus der Arbeitsplanung auf, sodass diese mitberücksichtigt werden muss, um eine dezentrale Produktionssteuerung zu realisieren. Um cyber-physische Produktionssysteme nutzen zu können, müssen Arbeitsplanung und Produktionssteuerung daher integriert betrachtet werden, sodass auch deren Potenziale wie die Selbststeuerung und die zur Verfügung stehenden Informationen genutzt werden können. Deshalb wird in dieser Arbeit ein Konzept zur integrierten Arbeitsplanung und Produktionssteuerung für cyber-physische Produktionssysteme entwickelt. Das Konzept setzt auf alternativen Arbeitsplänen auf, anhand derer ein Produkt seine Herstellung steuern kann. Zudem ermöglicht das Konzept eine dynamische Anpassung der Arbeitspläne, sodass dem Produkt weitere Freiheitsgrade bei der Steuerung seiner Produktion ermöglicht werden. Des Weiteren verfügt das Konzept über eine Auswertung der Produktionsdaten, über die eine Anpassung und Optimierung der Arbeitspläne ermöglicht wird. Das Konzept wird über die Simulation eines cyber-physischen Produktionssystems validiert.
Aktualisiert: 2023-01-27
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Die Einbettung von Informationstechnik in Produkte und Betriebsmittel führt zur Entstehung von Cyber-Physischen Systemen (CPS). Durch deren Einsatz in der Produktion und durch die Einbindung der Mitarbeiter in die digitale Umgebung ergeben sich Potenziale zur Steigerung von Effizienz und Flexibilität. Insbesondere mittelständische Unternehmen stehen jedoch aufgrund der Komplexität des Themas vor Herausforderungen bei der Erschließung. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren entwickelt, das den Einsatz von CPS in der Produktion analysiert, gestaltet und die Einführung plant und so die Erschließung der Potenziale in der Produktion unterstützt. Dazu wird die Produktion gemeinsam mit den zugehörigen IT-Systemen untersucht und Methoden der Material- und Informationsflussanalyse sowie der Gestaltung und Umsetzungsplanung zu einem durchgängigen Vorgehen kombiniert.
Betrachtungsschwerpunkte bei diesem Verfahren sind die Elemente und Prozesse in der Produktion. Die Wirkbeziehungen im Produktionssystem werden analysiert und anschließend mit CPS-Funktionen variiert. Auf diese Weise werden Einsatzmöglichkeiten von CPS identifiziert und unter Einbezug von Prozessen und deren Zielstellungen in Implementierungsansätze überführt. Für die Bewertung und Realisierungsplanung wird ein zyklisches Vorgehen erarbeitet, das Strukturen, Prozesse und IT - ausgehend von der Gestaltung der Systemelemente - plant. Die Validierung des entwickelten Verfahrens erfolgt durch Anwendung und Verfizierung der Durchführbarkeit bei einem Elektronikhersteller.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Die Digitalisierung der Produktions- und Arbeitswelt schreitet voran. Die papierlose Kommunikation in der Verwaltung und die Abwicklung von Produktionsaufträgen mittels elektronischer Workflows und Dokumentenmanagement-Systemen gehört ebenso dazu wie der Einsatz cyberphysischer Systeme in den Produktionsstandorten und -netzwerken. Doch wie lassen sich digitalisierte Systeme und Industrie-4.0-Fabriken konzipieren und umsetzen? Und was ist eigentlich ihr Netto-Nutzen nach Berücksichtigung des Aufwandes zur Errichtung der Systeme? Wie können Unternehmen die Herausforderungen meistern? Was genau ist ein „digitaler Schatten“ und wie nutzt man ihn? Und welche Risiken bringt die neue digitale Produktionswelt für die Unternehmen, für die Ökonomie und für den einzelnen Menschen? Der Band greift diese Fragen auf und stellt Lösungsansätze vor.
Inhalt
C. Haag, N. Pyschny: Das Wertversprechen der Digitalisierung für die industrielle Wertschöpfung
U. Greveler: Vertikale Sicherheitsherausforderungen in der digitalen Produktion
D. Trauth, M. Unterberg, P. Mattfeld: Secure-Audit-Trails und Micropayments beim Feinschneiden
T. Diniz, S. Dorosz, M. Petzold, A. Klein: Auf dem Weg zur digitalen Fabrik. Aufbau einer smarten Produktion mithilfe einer neuen Entwicklungsumgebung
T. Kahl, M. Wiegard, M. Haferkamp, F. Zimmer, F. Zirbes, F. Holmer: Der Einsatz von Qlik Sense® zur Unterstützung der Termin- und Kapazitätsplanung in der Einzelfertigung
S. Vogel, A. Klein: Workflows 4.0. Von der elektrischen Rohrpost zur flexiblen, automatisierten und ereignisorientierten Steuerung von Geschäfts- und Logistikprozessen • A. Vovk, T. Niechoj: Die Digitalisierung des internationalen Handels. Transaktionskostensenkung durch ein blockchain-basiertes Akkreditiv
M. Pleines, F. Zimmer, J. Indetzki, F. Fritzsche, T. Kahl: Reinforcement Learning auf dem Weg in die Industrie
P. Ramin, A. Klein, B. Dirscherl: Entwicklung eines praxisrelevanten und modularen Schulungsprogramms zum Thema Industrie 4.0.
T. Niechoj: Produktivitätsanstieg durch digitale Produktion?
D.H. Scheible: Die Entwicklung cyber-physischer Produktionssysteme in Abhängigkeit von kulturellen Rahmenbedingungen
D. Kreimeier, B. Kuhlenkötter, D. Lins, M. Schäfer, M. Wannöffel: Veränderungstendenzen der Industriearbeit in NRW. Umsetzungsstand von Industrie 4.0 und Auswirkungen der Digitalisierung auf die Beschäftigten
A. Syska: Die Produktion der Zukunft – viel mehr als Industrie 4.0
Aktualisiert: 2021-09-24
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Cyber-physische Produktionssysteme zeichnen sich durch eine hochgradige Anpassungsfähigkeit an wechselnde Anforderungen aus. Vorteilhaft hierfür sind modulare Anlagentopologien in Verbindung mit dynamischen Dienstenetzwerken. Dermaßen wandelbare Systeme führen zu einer hohen Engineering-Komplexität, welche zur Beherrschung umfangreiches Expertenwissen voraussetzt und dadurch erhebliche Zeitaufwände verursacht. Derzeit vorhandene Ansätze zur Reduktion dieses Engineering-Aufwands vernachlässigen die Freiheitsgrade bei der Konzeption der erläuterten Anlagentopologien.
In dieser Forschungsarbeit wird ein wissensbasiertes Verfahren zur Synthese von Anlagentopologien für cyber-physische Produktionssysteme in der Verfahrenstechnik vorgestellt. Der Ansatz beruht auf dem Einsatz ontologischer Wissensmodellierung in Kombination mit einem vierschrittigen Engineering-Workflow. Im ersten Schritt wird das verfahrenstechnische Rezept mittels einer domänenspezifischen Sprache abstrakt spezifiziert. Die Inferenz technischer Anforderungen ist Inhalt des zweiten Schritts. Diese werden durch die Verknüpfung der Ontologie mit Sprachelementen der formalisierten Rezeptspezifikation sowie durch Einsatz ontologischer Inferenzaxiome ermittelt. Darauf aufbauend werden im dritten Schritt relevante Prozessmodule identifiziert und zu validen Anlagenlayouts kombiniert. Hierzu werden graphentheoretische Algorithmen mit semantischen Matching-Filtern erweitert. Im Rahmen des vierten Schritts werden Dienste nach funktionalen Aspekten ausgewählt und mittels eines umfangreichen Regelwerks zu Dienstenetzwerken verknüpft.
Das beschriebene Verfahren wird hinsichtlich der erzielbaren Synthesequalität mittels zwei Fallstudien beurteilt. Es zeigt sich, dass Anlagentopologien in aller Regel korrekt synthetisiert werden können. Weiterhin wird dargelegt, dass die Ausnutzung von Freiheitsgraden beim Entwurf von Anlagentopologien zur Verbesserung der Synthesequalität beiträgt. So ermöglicht die gezielte Einbindung von Diensten die Kompensation fehlender Prozesskomponenten, die Verbesserung bestehender Dienste sowie die funktionale Erweiterung des gesamten Dienstenetzwerks.
Aktualisiert: 2019-12-27
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