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Handbuch Industrie 4.0 Bd.1 - Produktion
Birgit Vogel-Heuser, Thomas Bauernhansl, Michael ten Hompel
Verlag Springer Vieweg, 2016
ISBN 9783662452790 , 263 Seiten
2. Auflage
Format PDF, OL
Kopierschutz Wasserzeichen
Vorwort des Verlags
8
Vorwort zur 2. Auflage
10
Herausgeber und Autoren
13
Die Herausgeber
13
Die Autoren
13
Inhaltsverzeichnis
39
Mitarbeiterverzeichnis
42
Teil I: Industrie-4.0-Anwendungsszenarien
45
Use Case Production
46
1 Einleitung
46
2 Computer Integrated Manufacturing (CIM)
47
3 Lean Production
48
3.1 Beseitigung der Grundverschwendung in der Produktion
48
3.2 Perfekte fließende Prozesse, standardisierte Arbeitsabläufe
49
3.3 Definition und Einführung des SEW-Wertschöpfungssystems
51
3.3.1 Gestaltungsprinzip 1: Ordnung, Sauberkeit, Ergonomie und Sicherheit
53
3.3.2 Gestaltungsprinzip 2: Optimierung der Abläufe in den Geschäftsprozessen
53
3.3.3 Gestaltungsprinzip 3: Visuelles Management und Kommunikation
54
3.3.4 Gestaltungsprinzip 4: Ständige Verbesserung der betrieblichen Leistung
55
3.3.5 Gestaltungsprinzip 5: Arbeitsorganisation, Führung und Motivation
55
3.4 Ausbau zur Wertschöpfungs- und Prozessorientierung
56
3.5 Prozess- und wertstromorientierte Unternehmensgestaltung
57
4 Industrie 4.0
57
4.1 Smart Factory nach Industrie 4.0 - Visionslayout
59
4.2 Technologiebaukasten für die Umsetzung von Industrie 4.0
59
4.3 SEW-Schaufenster Industrie 4.0 in Graben-Neudorf
61
4.3.1 Industrie 4.0 - Praktische Anwendung in der Logistik
62
4.3.2 Industrie 4.0 - Praktische Anwendung in der Montage
62
4.3.3 Industrie 4.0 - Praktische Anwendung in der zerspanenden Fertigung
64
4.4 Industrie 4.0 und die Rolle des Menschen
64
5 Zusammenfassung
67
Literatur
67
Wandlungsfähige Produktionssysteme für den Automobilbau der Zukunft
69
1 Motivation wandlungsfähige Produktionssysteme
69
2 Flexibilität versus Wandlungsfähigkeit
70
3 Innovative Automatisierungslösungen in der Mercedes-Benz-Produktion
71
3.1 Neuartiges Anlagen- und Montagekonzept zur Hinter-achsmontage der C-Klasse durch kooperierende Roboterteams
71
3.2 Montage Zylinderkopf Diesel-Vierzylinder
73
3.3 Objektgekoppeltes Mechanisierungs-System (OGMS)
76
4 Wandlungsfähigkeit durch sensitive Robotik
76
4.1 Potenziale Leichtbauroboter und Sensitivität
78
4.2 Weltweit erste Serienproduktion mit sensitivem Roboter: Mercedes-Benz Hinterachsgetriebemontage
79
4.3 Robot Farming: von sensitiver Automatisierung zur umfassenden Mensch-Roboter-Kooperation
80
5 Forschungsfabrik ARENA2036 Wandlungsfähigkeit durch integrierte Produkt- und Produktionsgestaltung für die nächste Generatio...
80
5.1 Motivation
80
5.2 Forschungscampus ARENA2036 - Partner, Ziele
82
5.3 Forschungsinhalte
82
Literatur
86
Teil II: Cyber-physische Produktionssysteme (CPPS)
87
iBin - Anthropomatik schafft revolutionäre Logistiklösungen
88
1 Motivation
88
2 Systembeschreibung iBin
92
3 Ausblick
95
Literatur
100
Steuerung aus der Cloud
101
1 Einleitung
101
2 Defizite bisheriger Steuerungssysteme
102
3 Cloudbasierte Steuerungssysteme
105
4 Kommunikation zwischen cloudbasierter Steuerung und Maschine
108
5 Anwendung von cloudbasierter Steuerungstechnik
112
Literatur
113
Cyberphysische Systeme für die prädiktive Instandhaltung
115
1 Smarte Komponenten für die Instandhaltung
119
2 Smarte Planungssysteme für die Instandhaltung
121
3 Smarte Benutzerschnittstellen für die Instandhaltung
125
4 Fazit
130
Literatur
130
Teil III: Vertikale und horizontale Integration der Wertschöpfungskette
132
Horizontale Integration der Wertschöpfungskette in der Halbleiterindustrie
133
1 Eigenschaften von Wertschöpfungsnetzwerken in der Halbleiterindustrie
133
2 Realisierung eines integrierten Wertschöpfungsnetzwerks
136
3 Chancen und Herausforderungen der horizontalen Integration
138
4 Zusammenfassung und Ausblick
140
Literatur
141
Teil IV: Sozio-technische Systeme in der Industrie 4.0
142
Safety in der Industrie 4.0
143
1 Einleitung
143
2 Safety-Herausforderungen
144
2.1 IEC 61508
145
3 Modulare Sicherheitsnachweise für flexible Baukastensysteme
148
3.1 Modulare Fehlerbaumanalyse
149
3.2 Modulare FMEA
151
3.3 Modulare Sicherheitskonzepte und -nachweise
153
4 Laufzeitzertifizierung für die dynamische Anlagenkonfiguration
156
5 Zusammenfassung
158
Literatur
159
Weiterbildung für die Industrie 4.0
160
1 Industrie 4.0 (I4.0): Vorstellungen u. Anwendungsfelder
160
2 Szenarien und mögliche Entwicklungspfade
163
2.1 Instandhaltung
165
2.2 Montage
166
3 Ermittlung von Kompetenzanforderungen in der Industrie 4.0
168
4 Weiterbildung in der Industrie 4.0
170
Literatur
172
Verkürzte Entscheidungsfindung in der Produktion
174
1 Einführung
174
2 Existierende Ansätze zur Remoteunterstützung
176
3 Anwendungsfokus
177
3.1 Architektur
178
3.2 Prototypische Umsetzung einer mobilen Remote-Applikation
181
4 Ausblick
185
Literatur
186
Der Mensch in der Industrie - Innovative Unterstützung durch Augmented Reality
187
1 Datenflut in der Industrie 4.0
187
2 Erweiterte Realität im industriellen Einsatz
189
2.1 Ziele für den Einsatz von Augmented Reality im industriellen Umfeld
190
2.2 Industrielle Einsatzmöglichkeiten von Augmented Reality
192
2.3 Nutzen von Augmented Reality für den Menschen in der Industrie
193
2.4 Nutzen von Augmented Reality für Unternehmen
195
2.5 Best Practices für den industriellen Augmented Reality Einsatz
197
3 Das Forschungsprojekt SmARPro
198
3.1 Entwicklung einer Gesamtlösung für den Einsatz von Augmented Reality in Produktion und Logistik
199
3.2 Mehrwert der SmARPro-Lösung für Mitarbeiter und Unternehmen
202
4 Zukunftsaussichten für Augmented Reality in der Industrie
203
5 Fazit
206
Literatur
206
Teil V: Plattformen für Industrie 4.0 und IT-Sicherheit
209
Sichere Industrie-4.0-Plattformen auf Basis von Community-Clouds
210
1 Industrie 4.0: Vom Konzept zur Infrastruktur
210
2 Virtual Fort Knox - Baden-Württembergs Industrie-4.0-Plattform für die Kooperation im Maschinen- und Anlagenbau
212
3 Technische Kernelemente
214
3.1 Referenzarchitektur
215
3.2 Prototypische Umsetzung der Referenzarchitektur
217
3.3 Der Manufacturing Service Bus
220
3.4 IT-Sicherheitstechnologie
222
4 Vertrauen und Akzeptanz: Das Vertrauensmodell des VFK
223
4.1 Subjektive Wahrnehmungen als Kernelement einer technischen Plattform
223
4.2 Umsetzung
225
4.3 Sicherheitsarchitektur
226
4.4 VFK-Sicherheitsorganisation
229
4.5 Erhaltung von Vertrauen und Akzeptanz
230
5 Geschäftsmodelle für eine digitale Industrie-Infrastruktur
231
5.1 Bewertung und Überarbeitung der Geschäftsmodellvarianten
235
5.2 Bewertung des VFK-Geschäftsmodells
236
6 Ausblick
236
Literatur
237
Teil VI: Einführungsszenarien zur Industrie-4.0-Fertigung
238
SPS-Automatisierung mit den Technologien der IT-Welt verbinden
239
1 Einführung
239
2 Bedeutung von Maschinensoftware
240
2.1 Flexibilität durch offene Schnittstellen
240
2.2 Vernetzung mit der Unternehmens-IT
241
2.3 Grenzen aktueller Lösungen
241
3 Open Core Engineering
242
3.1 Elemente von Open Core Engineering
242
3.2 Open Core Interface - Brücke zwischen SPS- und IT-Automation
243
3.2.1 Individuelle Apps
244
3.2.2 Rapid Control Prototyping
245
3.2.3 Nutzung windows-basierter Anwendungen auf Produktionsebene
246
3.2.4 Entwicklung individueller Echtzeitfunktionen
246
3.2.5 Open Core Interface - Supportstruktur als Potenzial
246
4 Maschinensoftware - Potenziale für Industrie 4.0
247
Literatur
248
Von der Automatisierungspyramide zu Unternehmenssteuerungs-Netzwerken
250
1 Anforderungen an die Unternehmens-IT
252
2 Chancen und Voraussetzungen künftiger Einsatzszenarien
253
2.1 Durchgehende digitale Unternehmensprozesse
253
2.2 Integration von Top Floor und Shop Floor
254
2.3 Wertschöpfungsnetzwerke in Echtzeit
255
3 Fazit
256
Literatur
257
Migration zur Industrie- 4.0-Fertigung
258
1 Am Anfang steht die Komplexität
258
2 Ausgangssituation für Industrie 4.0-Migrationsszenarien
259
2.1 Ausgangssituation Fabrik
259
2.2 Ausgangssituation Produktions-IT
260
2.3 Ausgang.ssituation Produktionsautomatisierung
262
2.4 Ausgangssituation Informations- und Kommunikationstechnologie
263
3 Industrie 4.0-Readiness: Vorgehensmodell für die Industrie 4.0-Migration
264
3.1 Aufnahme und Analyse der zu betrachtenden Prozesse
266
3.2 Ermittlung Industrie 4.0-Readiness
267
3.3 Umsetzungsplanung
268
4 Migrationsszenarien
269
4.1 Migrationsszenario: Cloud und Apps statt Datenbank und Suite
269
4.2 Migrationsszenario: Einführen einer Tracking-Lösung
270
5 Zusammenfassung und Ausblick
272
Literatur
273
Teil VII: Digitalisierung der Wertschöpfung
274
Geschäftsmodell-Innovationen
275
1 Einleitung
275
2 Technologie- und Nutzenfelder der Industrie 4.0
277
3 Geschäftsmodellorientierung in produzierenden Unternehmen
278
3.1 Neue Erfolgslogik für Geschäftsmodelle
280
3.2 Die Macht der Daten nutzen
282
4 Entwicklung von Geschäftsmodellszenarien
284
4.1 Bewertung und Einordnung möglicher Szenarien
285
5 Geschäftsmodell-Innovation in der Praxis: Beispiel 365Farmnet
287
6 Fazit
288
Literatur
288
Sachverzeichnis
291