Digitalisierung manueller Arbeitsprozesse - Flexibilisierung und Qualitätssicherung durch smarte Sensoren und intelligente Objekte in der Produktion

Jochen Seitz, André Hanak und Steffen Meyer

Die Anforderungen für effiziente Produktionsabläufe steigen im weltweiten Wettbewerb stetig. Durch Digitalisierung und Datenanalyse sollen neben der Effizienz auch die Flexibilität und die Qualität gesteigert werden. Zur Lösung beitragen können hier sogenannte „Cyber-Physische Systeme“, die durch smarte Sensoren und Vernetzung mit den Produktionssystemen eigenständig Prozessschritte erkennen, protokollieren und steuern. Diese können an vielen Arten von Werkzeugen angebracht werden und damit auch manuelle Arbeitsprozesse erfassen. Dieser Beitrag zeigt, wie intelligente Objekte mit Kommunikations- und Ortungsfunktionalität ein zu fertigendes Produkt durch den Produktionsprozess begleiten und wie dabei auch manuelle Schraubprozesse durch smarte Sensoren erfasst und analysiert werden.

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Automatisierte Drahtseilprüfung - Sensorintegration in die Überprüfung von Drahtseilen und Entwicklung einer intelligenten Auswerteeinheit

Markus Trapp, Benjamin Staar, Marius Veigt, Stephan Oelker und Michael Freitag

In vielen Einsatzbereichen müssen Menschen auf die Sicherheit von Drahtseilen vertrauen, weshalb mögliche Schäden zuverlässig und rechtzeitig erkannt werden müssen. Die hierfür notwendigen Überprüfungen werden von Sachverständigen durchgeführt, was das Risiko nicht erkannter Schäden beinhaltet. Damit diese keine Unfälle verschulden, werden Drahtseile oft verfrüht getauscht, was vermeidbare Kosten erzeugt. Das in diesem Beitrag vorgestellte Projekt MOBISTAR soll Fehler im Prozess der Instandhaltung und Überprüfung weiter reduzieren. Das System nutzt zwei unterschiedliche Messarten, die mit einer selbstlernenden Convolutional Neural Networks (CNN) Auswertungssoftware gekoppelt sind, um so zuverlässiger und genauer die Ablegereife von Seilen beurteilen zu können.

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Intelligente Schnittstellen für Analoge Dinge - Semantische Technologien und Mixed Reality machen versteckte Abhängigkeiten sichtbar

Simon Mayer und Kay Römer

Komponenten in industriellen Anlagen stehen miteinander in einer Vielzahl von physischen und virtuellen Abhängigkeiten. Wir stellen ein System vor, welches diese Abhängigkeiten – physischer, funktionaler, virtueller und regulativer Natur sowie bezüglich des Laufzeitverhaltens einer Komponente – für Anwender intuitiv sichtbar macht und ihnen ermöglicht, Abfragen zu den Komponenten und ihren Interaktionen und Interdependenzen zu stellen. Die vorgestellte Herangehensweise und unsere Prototypen basieren auf relationalen Informationsmodellen, die diese Informationen für Nutzerschnittstellen aufbereiten und einfach zugänglich machen sowie einer Mixed Reality Schnittstelle, um Abhängigkeiten zwischen Komponenten sowie Abfrageresultate zu visualisieren. Dabei eignet sich unser Ansatz nicht nur für bereits digitalisierte „schlaue“ Komponenten, sondern auch für „dumme“ Gegenstände wie Böden, Ablageplatten und -fächer, ihren Materialien und die bearbeiteten Werkstücke selbst.

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Künstliche Muskeln und Nerven in Industrie 4.0 Konzepten - Multifunktionale Aktor-Sensor-Systeme mit Formgedächtnislegierungen und dielektrischen Elastomeren

Paul Motzki, Steffen Hau, Marvin Schmidt und Stefan Seelecke

Innerhalb der Konzepte von Industrie 4.0 steht der Begriff Smart Factory für die Schaffung von effektiven Produktionsumgebungen durch Digitalisierung und Cyber-Physische Systeme. Fertigungsanlagen sollen stärker automatisiert, flexibel und adaptiv werden. Im Zuge dieser Bestrebungen geraten auch intelligente Materialien immer mehr in den Fokus der Industrie. Kombinierte aktorische und sensorische Eigenschaften ermöglichen den Aufbau leichter und kompakter multifunktionaler Aktor-Sensor-Systeme, welche zudem energieeffizient, geräusch- und emissionslos betrieben werden. Dadurch bieten sie sich insbesondere für den Aufbau vernetzter Systeme an. Speziell Formgedächtnislegierungen (FGL) und dielektrische Elastomere (DE) eignen sich für den Aufbau intelligenter Aktoren und werden anhand von einigen Anwendungsbeispielen in diesem Beitrag vorgestellt.

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Organisationsform des digitalen Wandels - Strukturen bei der Prozesseinführung orientieren sich am Reifegrad der digitalen Fabrik

Dennis Schwäke und Axel Hahn

Die Realisierung digitaler Fertigungsprozesse mit dem Ziel steigernder Wertschöpfung werden unter dem Begriff der cleveren Fertigung (Smart Factory) zusammengefasst. Durch Einbindung gewerblicher Leistungseinheiten wie bspw. Arbeitsplätzen und Maschinen besteht die Möglichkeit einen durchgängigen Informationsfluss zu schaffen. Mithilfe der sogenannten Shop Floor Integration betrieblicher Anwendungssysteme soll die Geschwindigkeit zur Regelung der Sensor-/Aktorebene im Produktionsprozess gesteigert werden. Für die Unternehmen ergeben sich innovative Gestaltungsmöglichkeiten zwischen Exploitation (Optimierung) und Exploration (Forschung) in der Fabrik der Zukunft [5].

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