Digitalisierung

Prädiktive Energieflussregelung von Versorgungssystemen - Ein Optimierungsansatz für vernetzte, industrielle Versorgungssysteme unter Berücksichtigung dynamischer Energiemärkte

Niklas Panten, Eberhard Abele

Vor dem Hintergrund der Energiewende bieten sich insbesondere auch mit Digitalisierungstechnologien für Produktions- und Versorgungssysteme erhebliche Potenziale, durch einen effizienten sowie flexiblen Energieeinsatz die energiebezogenen Kosten an den Produktionsstandorten zu reduzieren. Durch eine thermohydraulische Vernetzung von Maschinen, technischer Gebäudeausstattung und dem Gebäude selbst wird in der ETA-Modellfabrik am Campus der TU Darmstadt demonstriert, wie u. a. Abwärme aus dem Produktionsprozess effizient zurückgewonnen und als Nutzenergie zur Klimatisierung und Prozesswärmeversorgung bereitgestellt werden kann. Dieser Ansatz einer gesamtenergetischen Betrachtung industrieller Produktionsbetriebe erhöht erheblich das Einsparungspotenzial, führt jedoch unweigerlich zu einer gesteigerten Komplexität der interagierenden (Teil-)Systeme. Durch das in diesem Beitrag beschriebene Konzept einer vorausschauenden (prädiktiven) Energieflussregelung, können auch unter dynamisch veränderlichen Randbedingungen, z. B. in volatilen Energiemärkten, die Erzeuger- und Speichersysteme im vielschichtigen Verbund optimal betrieben und Energiekosten reduziert werden.

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Digitalisierung

Cyber-Physical Systems - Intelligenz ist eine Summe von Eigenschaften

Volker Gruhn

Cyber-Physical Systems – die enge Verknüpfung digitaler Systeme und Modelle mit Gegenständen und Abläufen der realen Welt – können in Prozessen sehr eigenständig und flexibel arbeiten. Diese Fähigkeit ermöglicht es Unternehmen, bestehende Abläufe zu verbessern beziehungsweise gänzlich neue zu gestalten. Dass CPS dieses intelligent wirkende Verhalten zeigen, liegt an den grundlegenden Eigenschaften, die sie mitbringen. CPS sind flexibel, autonom, mobil und kontextsensitiv.

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Offene IoT-Ökosysteme – Der nächste Evolutionsschritt zu einer nahtlos vernetzten Welt intelligenter Produkte

K.-D. Thoben, K. Hribernik, R. Hellbach und K. Främling

Eine Zukunft, in der alles auf Basis von Informations- und Kommunikationstechnologien miteinander verbunden ist, verspricht das Internet der Dinge. Dass dabei ein einzelnes globales System die Grundlage für die nahtlose Kommunikation zwischen Dingen ist, scheint aus heutiger Sicht, auf Basis von vielfältigen heterogenen Sub-Systemen und anwendungsspezifischen Lösungen, unmöglich. Man steht damit einer Landschaft aus einer Vielzahl an isolierten „Intranets der Dinge“ gegenüber, welche sich nicht mühelos miteinander verbinden lassen [1]. Dieses Problem lässt sich in vielen Bereichen und Branchen identifizieren (Smart Cities, Smart Factory etc.), in denen intelligente Produkte miteinander interagieren sollen. Ein wesentlicher Ansatz zur Problemlösung ist die Erhöhung der Interoperabilität auf verschiedenen Ebenen der Hard- und Software. Der folgende Beitrag beschreibt einen Lösungsansatz, um Plattform- und Domänen-übergreifende Interoperabilität zwischen Systemen herzustellen.

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Industriekomponenten (un-)freiwillig im Internet - Ob bewusst oder unbewusst, die Anbindung und die damit verbundenen Gefahren sind gleich

David Kotarski

Die stetig voranschreitende Digitalisierung hat schon seit Jahren ihre Spuren in der industriellen Produktion hinterlassen. Auch Trends wie Industrie 4.0 oder das Internet der Dinge führen zu einer verstärkten Vernetzung und Integration verschiedenster Daten in die Produktion. Genau diese Vernetzung und Integration kann jedoch bei schlechter Implementierung den erwarteten Nutzen ins Negative schlagen lassen. So sind beispielsweise Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) diverser Hersteller frei im Internet zu finden. Teils beabsichtigt, aber auch versehentlich entwickelt sich so ein zusätzliches Risiko für die Produktion. Auch unzureichend gesicherte Wartungszugänge sind in der Praxis auffindbar. Gründe hierfür sind die komfortable Wartung von Anlagen sowie externe Hilfestellungen bei komplexen Problemen und die Ressourcenteilung innerhalb des Produktionsbetriebs.

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Wie Facebook auf Steroiden? - Herausforderungen und Anwendungsempfehlungen zur betrieblichen Nutzung von sozialen Netzwerken

Jonathan Niehaus und Alfredo Virgillito

Die Digitalisierung betrieblicher Wertschöpfungs- und Kommunikationsprozesse erfährt mit Industrie 4.0 einen neuen Schub. Mit der Einführung von sozialen Netzwerken sollen die Kollaboration und der Wissensaustausch der Beschäftigten untereinander unterstützt und rationalisiert werden. Der Beitrag geht auf diese Enterprise Social Networks ein und diskutiert die sozialen Herausforderungen bei der betrieblichen Umsetzung. Auf Basis eines Unternehmensbeispiels werden Anwendungsempfehlungen abgeleitet.

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Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen - Wie digitalisiert sehen sich die Unternehmen und wie digitalisiert sind diese tatsächlich?

Marko Ott und Christian Leyh

Eine Befragung ausgewählter Unternehmen auf Basis eines initialen Fragebogens sowie darauf aufbauender Interviews zeigt, dass sich kleine und mittlere Unternehmen (KMU) (am Beispiel des Kammerbezirks Dresden) intensiv mit dem Thema der digitalen Transformation auseinandersetzen. Die Ergebnisse der Studie stellen darüber hinaus dar, dass die korrekte Selbsteinschätzung des Digitalisierungsstands für die Unternehmen oftmals nicht einfach und mit Problemen verbunden ist. Die Divergenz zwischen wahrgenommener und tatsächlicher Ausprägung der eigenen Digitalisierung ist u. a. auf das stark unterschiedliche Verständnis des Digitalisierungsbegriffs an sich sowie die Grenzen der Vergleichbarkeit mit anderen Unternehmen zurückzuführen. In diesem Beitrag werden diese Aspekte weiter ausgeführt und weitere ausgewählte Studienergebnisse dargelegt.

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Wissensorientierte Nutzung von Produktionsdaten – Ein Beispiel aus der Textilindustrie

M. Weiß, T. Fischer und M. Tilebein

Industrie 4.0 mit der Digitalisierung von Produkten und Prozessen bietet Unternehmen einen großen Pool an Informationen für die Prozessoptimierung. Diese können in der Textilindustrie aber häufig nicht direkt genutzt werden, da Rohstoffe natürlichen Schwankungen unterliegen und zu vielen Produkt- und Prozessparametern die Einflussfaktoren und Wechselwirkungen nur unvollständig bekannt sind. Nachfolgend wird ein Ansatz präsentiert, der die Informationen aus der Produktion mit dem Erfahrungswissen der Beschäftigten kombiniert und damit bei der Produkt- und Prozessoptimierung unterstützt. Dabei kommt das maschinelle Lernverfahren „Fallbasiertes Schließen“ zum Einsatz.

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Welche Potenziale treiben die Implementierung von Industrie 4.0? - Ein empirischer Vergleich führender deutscher Industriezweige

Julian M. Müller, Daniel Kiel und Kai-Ingo Voigt

Die Potenziale, die zur Umsetzung von Industrie 4.0 führen, sind für viele Industrieunternehmen derzeit noch unklar. Folgerichtig analysiert dieser Beitrag die Potenziale, die das produzierende Gewerbe dazu veranlassen, Industrie 4.0 zu implementieren. Dies geschieht als branchenübergreifender Vergleich in fünf Industriezweigen: Während im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Elektrotechnik für die Umsetzung von Industrie 4.0 strategisch Geschäftsmodell- getriebene, operative sowie ökologische und soziale Vorteile relevant sind, sehen die Chemie- und Stahlindustrie keine strategisch relevanten Chancen. Die Automobilindustrie fokussiert sich vornehmlich auf den operativen Nutzen von Industrie 4.0.

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Digitalisierung

Integriertes Energie- und Instandhaltungsmanagement im Kontext Industrie 4.0 - Verbesserte Energieeffizienz und Instandhaltung durch Smart Devices und energieautarke kabellose Sensoren

Benjamin Neef, Christopher Schulze, Christoph Herrmann, Sebastian Thiede

In heutigen komplexen Produktionssystemen sind die systematische Identifikation und realitätsnahe Bewertung von Verbesserungspotenzialen schwierig umzusetzen. Die fortschreitende Entwicklung in der Digitalisierung und die Vernetzung der Produktion bieten in solchen hochkomplexen Umgebungen aber immer bessere Möglichkeiten, Prozesse detailliert zu analysieren und Informationen zum Energie- und Instandhaltungsbedarf von Produktionsmaschinen zu sammeln. Energieautarke Sensortechnik, mobile Kommunikation und Mensch-Technik-Interaktion nehmen in diesem Kontext eine wichtige Rolle ein. Mobile Smart Devices wie Tablet-Computer und Smartphones verfügen heutzutage über ein breites Spektrum an Funktionalitäten und bieten sich daher als ergonomische Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine an. Produktionsprozesse können durch die Bereitstellung von nutzerspezifisch aufbereiteten Maschinendaten zukünftig wirtschaftlich und ökologisch effizienter gestaltet werden.

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Sicheres IT-Auditing einer Cloud - Konzept zum sicheren IT-Auditing in unsicheren Umgebungen zur Erlangung von Vertrauen

Aljona Wehrhahn-Aklender, Norbert Pohlmann

Die Verbreitung der Cloud steigt. Mittlerweile nutzen über 60 % der deutschen Unternehmen Cloud-Dienste, zusätzlich planen knapp 20 %, zukünftig auf die Vorteile von Cloud-Lösungen zu setzen [1]. Mit der Cloud-Technologie sind jedoch auch vielfältige Herausforderungen hinsichtlich der IT-Sicherheit verbunden [2]. Aktuell wird die IT-Sicherheit einer Cloud primär durch den Cloud-Anbieter realisiert. Es gibt keine verlässliche Möglichkeit, um zu kontrollieren, welche IT-Sicherheitsmechanismen dieser in der Cloud wie umsetzt. Im Besonderen verunsichert diese Kontrollabgabe an einen externen Cloud-Anbieter viele potenzielle Kunden [1]. Es stellt sich die berechtigte Frage, wie Unternehmen Vertrauen in die IT-Sicherheit von Cloud-Anbietern aufbauen können.

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