TITELTHEMEN: INDUSTRIE 4.0 – DIGITALE FABRIK – AUTOMATISIERUNG 31.03.2021, 13:35 Uhr

Inhalte der Online-Ausgabe 3-2021

End-to-End komplett neu gedacht

T. Bauernhansl – Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb IFF, Universität Stuttgart; Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA (Editorial)

Unternehmen müssen heute ihre Prozesse effektiver und effizienter gestalten, um die Kundenzentrierung und damit den Kundennutzen und die Kundenzufriedenheit zu steigern. Dazu muss ein Unternehmen seine End-to-End-Prozesse kennen, die beim Kunden anfangen und beim Kunden aufhören. Nur wer diese „Customer Journey“ analysiert, findet heraus, wo der Kunde in Kontakt mit dem Unter­nehmen tritt und wie die Prozesse aussehen, die seine Erwartungen bedienen. S. 97

ARCaide – ein neues Montageplanungstool

A. Neb, T. Bauernhansl – Fraunhofer IPA, Stuttgart

Montageanleitungen sind unabdingbar, um ein Produkt erfolgreich zu verkaufen. Zugleich sind sie zeitaufwendig in der Erstellung und oft nicht gut verständlich. „ARCaide“ ist eine Methode, die vorhandene CAD-Daten nutzt und daraus automatisch eine Montageanleitung erstellt. Vorteil: Die ausgegebene Anleitung ist intuitiv und reduziert Montagefehler schon während des Prozesses, weil sie den Menschen mithilfe von AR anleitet. S. 98

Werkerassistenz in der manuellen Montage*

T. Pfeifroth, M. Dietsch, R. Mahlandt – Ernst-Abbe-Hochschule Jena

Kürzere Innovations- und Produktlebenszyklen bringen eine höhere Variantenvielfalt in die Produktion. Infolge dessen ändern sich die Anforderungen an die Gestaltung der manuellen Montage. Werker müssen in kürzester Zeit befähigt werden, ein schnell wechselndes Produktportfolio fehlerfrei zu montieren. Dieser Beitrag veranschaulicht die Potenziale informatorischer Werkerassistenzsysteme. S. 102

Kompetenzentwicklung in der hybriden Montage*

E. Gross, T. Bauernhansl; J. Siegert, B. Miljanovic – Fraunhofer IPA, Stuttgart; IFF, Universität Stuttgart

Für eine Kompetenzentwicklung im Wertschöpfungsprozess müssen Schnittstellen für die Interaktion mit dem System lernförderlich gestaltet sein. In der Mensch-Roboter-Kollaboration kann eine lernförderliche Gestaltung der visuellen, auditiven und haptischen System­interaktion die Informationsakquisition unterstützen. Hierzu wurden Gestaltungskriterien für die Systeminteraktion erstellt und auf einem Mensch-Roboter-Arbeitsplatz angewandt. S. 107

Maßgeschneiderter, reinheitstauglicher Maschinenanzug*

U. Gommel, F. Schulz, M. Kopcok – Fraunhofer IPA, Stuttgart

In der Produktion verunreinigungsempfindlicher Güter müssen Automatisierungslösungen hohe Anforderungen an das chemische Emissionsverhalten sowie die Bio- und Partikel­kontamination erfüllen. Zur Ertüchtigung von Produktionsan­lagen, welche nicht speziell für reinheitskritische Abläufe konzipiert sind, wurde ein System zur Einhausung realisiert, das mittels durchströmbaren Textilschichten höchste Reinheitstauglichkeiten erreicht. S. 112

Oberflächenkonditionierung beim Tiefbohren – Teil 2*

A. Zabel, R. Schmidt, D. Biermann; S. Strodick, F. Walther; R. Wegert, R. Eisseler, H.-C. Möhring; V. Guski, S. Schmauder – TU Dortmund, Institut für Spanende Fertigung (ISF); TU Dortmund, Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT); Universität Stuttgart, Institut für Werkzeug­maschinen (IfW); Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre (IMWF)

Der Beitrag befasst sich mit Teilaspekten bei der Entwicklung von Methoden zur gezielten, bearbeitungsparallelen Ober­flächen­konditionierung beim Tiefbohren. Konkret handelt es sich um messtechnische und simulationsbasierte Ansätze zur Identifikation von thermomechanischen Prozesszuständen beim BTA- und ELB-Verfahren. Hierbei werden Möglichkeiten zur Gewinnung von Prozessdaten sowohl mit einer in-situ eingesetzten Sensorik als auch mit begleitend durchgeführten FEM-Simulationen betrachtet. S. 118

Maschinelles Lernen zur Prognose von Auftragskennzahlen*

M. Böhm, K. Erlach, T. Bauernhansl – Fraunhofer IPA, Stuttgart

Prognosen bilden oft die Grundlage für Entscheidungen in der Produktion. Heute werden solche Voraussagen meist erfahrungs- oder modellbasiert getroffen. Bei komplexen Systemen stößt das an die Grenzen der Zuverlässigkeit oder ist mit hohem zeitlichen Aufwand verbunden. Klassierungsmethoden des Maschinellen Lernens versprechen dafür Lösungen. Automatisch erstellte Entscheidungsbäume können eine Möglichkeit sein, echtzeitnah Prognosen für Kennzahlen in der Produktion zu erstellen. S. 124

Augmented Reality in der Montagetechnik*

D. Leiber, L. Tanz, G. Reinhart – Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)

Modell- und simulationsbasierte Ansätze werden in verschiedenen Lebenszyklusphasen von Montageanlagen eingesetzt. Potenziale bestehen vor allem bei der Vereinfachung von Planung und Programmierung. Moderne Visualisierungs­methoden wie AR können dabei genutzt werden, um Planungsergebnisse anschaulich darzustellen und existierende Anlagen in die Planung miteinzubeziehen. S. 130

Kollaborative Fabrikplanung*

T. Neuhäuser, R. Zeiser, A. Hieronymus, A. Hohmann, J. Schilp – Fraunhofer-Insititut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg

Unternehmen des produzierenden Gewerbes sind mit einem zunehmend dynamischen Marktumfeld konfrontiert, weshalb fabrikplanerische Anpassungen immer schneller erfolgen müssen. Der größte Zeitanteil in Fabrikplanungsprojekten wird jedoch für die Datensuche, -aufbereitung und den anschließenden Informationsaustausch zwischen den unterschiedlichen Beteiligten aufgewendet. Um diesen Aufwand zu reduzieren, wird ein Konzept zur kollabora­tiven Fabrik­planung mit Building Information Modeling vorgestellt. S. 136

Auswahl und Weiterentwicklung von Anreizsystemen*

R. Sochor, M. König, J. Berger, J. Schilp; F. Greiter – Fraunhofer IGCV, Augsburg; Technische Universität München

Digitale Assistenzsysteme sowie betriebliche Anreizsysteme besitzen in ihrer Kombination das Potenzial, die Belastungs­situation in der manuellen Montage zu senken und die Leistungsbereitschaft zu steigern. In diesem Beitrag wird eine auf Gamification beruhende Anreizimplementierung zur Verbesserung der Dimensionen Qualität, Produktivität und Wissensweitergabe unter Berücksichtigung geltenden Arbeits­rechtes und anwendungsspezifischer Anforderungen analysiert und weiterentwickelt. S. 142

Angebotsplanung in dynamischen Produktionsnetzwerken

E. Broda; D. Sayah; M. Freitag – Universität Bremen, FZI Forschungs­zentrum Informatik, Karlsruhe; BIBA Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH

Das Projekt „Broker für Dynamische Produktionsnetzwerke (DPNB)“ widmet sich dem Anwendungsszenario „auftragsgesteuerte Produktion“ im Kontext von Industrie 4.0. Für die Angebotsplanung ist ein zentraler Aspekt die Bildung eines individuellen Netzwerks aus unternehmensübergreifenden Produktionsfähigkeiten und -kapazitäten. Dieser Fachaufsatz liefert einen Beitrag dazu, wie der Prozess der Bearbeitung einer Produktionsanfrage umgesetzt werden kann. S. 147

Automatisierte KI-basierte Leckage-Erkennung*

C. Dierolf, A. Sauer – Fraunhofer IPA, Stuttgart; Universität Stuttgart, Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP

In diesem Beitrag wird das Konzept einer automatisierten KI-­­ basierten Leckage-Erkennung vorgestellt und auf einen Druckluft-­Labordemonstrator angewendet. Erste Validierungen der Vorgehensweise zeigen, welche Potenziale und Herausforderungen sich für das Leckage-Management an Druckluftmaschinen ergeben. S. 152

Auslesen und Nutzen von Maschinendaten einfach gemacht

M. Defranceski – Fraunhofer IPA, Stuttgart

Daten sind die Währung der Zukunft. Aber wie gewinnt ein Unternehmen die zahllosen Daten aus seinem Maschinenpark, um die Produktion zu modernisieren? Eine Software hilft: Sie liest die gewünschten Daten aus und stellt sie beliebigen Anwendungen zur Verfügung. Das große Plus: Sie ist besonders flexibel und benutzerfreundlich. S. 159

Konzept zur Reduzierung der Lebensmittel­verschwendung*

P. Theumer, A. Zipfel; M. Colombo; A. Heim – Fraunhofer IGCV, Augsburg; TI.KI – Technologisches Institut für angewandte Künstliche Intelligenz GmbH, Weiden; Hochland Deutschland GmbH, Heimenkirch

Die Produktionskomplexität in Unternehmen – getrieben durch ­externe und interne Faktoren – nimmt stetig zu. Gleichzeitig stoßen herkömmliche Ansätze der Datenverarbeitung bei der Analyse von großen Datenmengen in kurzer Zeit an ihre Grenzen. Technologien der KI bieten das Potenzial, diese Limitierung zu überwinden, die Prozesse in unterschiedlichen Ebenen der Produktion zu verbessern und gleichzeitig die Lebensmittelverschwendung zu reduzieren. S. 161

Intelligente Regelung für Stromspeichersysteme*

C. Kaymakci, R. Laribi, A. Sauer – Fraunhofer IPA; Institut für EEP, Stuttgart

In vielen mechatronischen Anwendungen kann der Einsatz von Stromspeichern die notwendige Anschlussleistung reduzieren und die Energieeffizienz durch die Nutzung von Bremsenergie erhöhen. Ein Stromspeichersystem in eine Fremdmaschine zu integrieren stellt eine Herausforderung bei der Inbetriebnahme von Hardware und Software dar. Eine automatische Systemidentifikation und Lastprog­nose anhand von Messdaten erleichtert den Regelungsentwurf für das mechatronische System. Dieser Beitrag erläutert eine Vorgehensmethodik für die Vorauswahl von geeigneten Methoden für die Modellbildung zur Lastprognose. S. 167

Digitaler Zwilling für das Anlagenlayout*

N. Hammouche; R. Stark – Volkswagen AG, Wolfsburg; Technische Universität Berlin, Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF)

Im Lebenszyklus von Produktionsanlagen des Karosseriebaus finden fortwährend Layoutänderungen statt, die nicht in die digitalen Daten zurückfließen. Spätestens bei der Wieder­verwendung der Anlagen steht die Anlagenplanung vor großen Herausforderungen. In diesem Beitrag wird anhand der der­zeitigen Vorgehensweise zur Bestands­erfassung in der industriellen Praxis aufgezeigt, welche aktuellen Informationen für jedes Betriebsmittel erforderlich sind, um ihre Layout­daten im Planungssystem aktualisieren zu können. S. 172

Der digitale Zwilling der Werkzeugmaschine*

A. Fischer, T. Semm, M. F. Zäh; D. Spescha, N. Ceresa TU München, iwb; inspire AG, Zürich/Schweiz

Der digitale Zwilling als Modell gewinnt sowohl für die Entwicklung neuer Maschinengenerationen als auch für Simulationen parallel zum Betrieb stark an Bedeutung. Zum Erstellen entsprechender Modelle sind moderne flexible Mehrkörpersimulationsprogramme besonders geeignet. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Simulationsumgebung MORe präsentiert, die sich unter anderem durch ihre Benutzerfreundlichkeit und ihre Recheneffizienz auszeichnet. S. 179

* Bei den mit einem Stern gekennzeichneten Beiträgen handelt es sich um Fachaufsätze, die von Experten auf diesem Gebiet wissenschaftlich begutachtet und freigegeben wurden (peer-reviewed).

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