Produktionssysteme

Potenziale und Hürden von Data Analytics in der Serienfertigung - Studienergebnisse aus dem Bereich der Antriebsfertigung von Elektromobilkomponenten

Heiner Heimes, Achim Kampker, Ulrich Bührer und Stefan Krotil

In der Großserienfertigung von elektrifizierten Fahrzeugen stellt die zunehmende Komplexität eine große Herausforderung dar. Der hohe Prüfaufwand zur Sicherstellung der Qualität des elektrifizierten Antriebsstrangs muss reduziert werden, um auch künftig konkurrenzfähig zu sein. Ein beschleunigter Wissensaufbau bezüglich Fertigungstechnologien und Prozesse kann durch Industrie 4.0-Ansätze, insbesondere Data Analytics, unterstützt werden. Derzeit kann der gewünschte Nutzen von Data Analytics in der Großserienfertigung nicht erzielt werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Expertenstudie vorgestellt, die sich mit den Potenzialen und Hürden von Data Analytics in der Großserienfertigung, insbesondere bei der Antriebsfertigung für elektrifizierte Fahrzeuge, befasst.

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Pull-System für Halbfabrikate in der Prozessindustrie - Ein Produktions- und Logistikkonzept für die Nachschubsteuerung in internationalen Produktionsnetzwerken

Christopher Borgmann, Carsten Feldmann, Linus Hahn

Die Prinzipien und Werkzeuge der Lean Production haben aus wissenschaftlicher Perspektive einen hohen Reifegrad erreicht. Insbesondere Unternehmen der Fertigungsindustrie nutzen pull-gesteuerte Produktionssysteme zur Nachschubsteuerung, um den Anforderungen eines Käufermarkts wettbewerbsadäquat zu begegnen. In der Prozessindustrie hingegen ist der Durchdringungsgrad vergleichsweise gering. Dies ist nicht zuletzt den spezifischen Eigenschaften und Rahmenbedingungen der Produktionsprozesse geschuldet. Jedoch weisen auch Produktionsnetzwerke in der Prozessindustrie große Potenziale für eine Optimierung der Bestände und des Service-Levels mittels Pull-Steuerung auf.

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Bionic Smart Factory 4.0 - Konzept einer Fabrik zur additiven Fertigung komplexer Produktionsprogramme

Claus Emmelmann, Markus Möhrle, Mauritz Möller, Jan-Peer Rudolph und Nikolai D’Agostino

Aktuelle Entwicklungen erfordern zunehmend komplexere Produktionsprogramme. Die Kombination von additiver Fertigung und Industrie 4.0 ermöglicht neue Ansätze, die eine wirtschaftliche Fertigung jener erst ermöglichen. Die Bionic Smart Factory 4.0 gibt diesen Elementen einen Ordnungsrahmen und beschreibt sie hinsichtlich ihrer Anordnung und ihres Zusammenspiels. Die Wirkungsweise wird durch eine Beurteilung gegenüber Determinanten der Produktionsprogramme erläutert.

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Flexibles Referenzmodell zur Planung und Optimierung der Produktion (Teil 2) - Generierung digitaler Fabrikmodelle durch den digitalen Zwilling

Jürgen Köbler, David Wußler, Michael Schlecht, Sarah Kirchenbaur, Roland de Guio, Max Blöchle und Benedikt Schwaiger

In dem ersten Teil dieses Beitrags, welcher in der Industrie 4.0 Management Ausgabe 5/2021 erschienen ist, wurde das Referenzmodell bereits in seinen wesentlichen Grundzügen erläutert [1]. Im zweiten Teil soll die Weiterentwicklung zu einem flexiblen Referenzmodell aufgezeigt werden. Der Fokus liegt auf die Implementierung von weiteren Planungstools, und die Implementierung von KI-Tools zur Erreichung eines dynamischen Produktionsengineerings in Form einer ganzheitlichen und integrierten Fabrikplanung.

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Produktionssysteme

Industrie 4.0 im Remanufacturing - Analyse und Bewertung aktueller Forschungsansätze

Kim Sprenger, Jan-Felix Klein, Marco Wurster, Nicole Stricker, Gisela Lanza und Kai Furmans

Das Remanufacturing, bisher geprägt durch manuelle und kostenintensive Prozesse, ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft. Industrie und Forschung sind sich einig, dass der Einzug von Industrie 4.0 Technologien den Schlüssel zu einer Entwicklung automatisierter und wirtschaftlicher Remanufacturing-Systeme darstellt. Basierend auf einer systematischen Literaturrecherche widmet sich dieser Beitrag der Analyse vielversprechender Industrie 4.0-Ansätze mit dem Fokus auf den übergeordneten Gesamtprozess sowie den Teilprozessen der Demontage und der Inspektion. Die Ergebnisse legen nahe, dass es an zusätzlichem Wissen, Erfahrung und Forschung bei der Entwicklung und realen Demonstration der Ansätze und deren Übertragbarkeit auf breitere Anwendungsfelder bedarf.

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Produktionssysteme

Smart Service Lifecycle Management - Rahmenkonzept und Anwendungsfall
 

Mike Freitag und Stefan Wiesner

Die wachsende Menge verfügbarer Daten aufgrund der Digitalisierung der Wertschöpfung beschleunigt den Wandel produzierender Industrien zu Anbietern kundenorientierter Dienstleistungen. Smart Services als digitale Dienstleistungsangebote stehen exemplarisch dafür. Die Analyse von Experteninterviews als auch von Anwendungsfällen aus der Unternehmenspraxis zeigt jedoch, dass das Wissen, wie solche Smart Services entwickelt werden können, immer noch rudimentär ist. In diesem Beitrag wird ein Rahmenkonzept für ein Smart Service Lifecycle Management vorgestellt, das die systematische Entwicklung von Smart Services unter Berücksichtigung von Geschäftsmodellen und des Wertschöpfungsnetzwerks unterstützt. Das Rahmenkonzept wird anhand eines Anwendungsbeispiels aus der Textilindustrie exemplarisch implementiert und validiert.

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Produktionssysteme

MES-Betriebsmittelintegration aus Anwendersicht - Eine praxisbezogene Analyse in produzierenden Unternehmen am Beispiel eines Laser-Assistenzsystems

Ralf Müller-Polyzou, Lucas Meyer und Anthimos Georgiadis

Das Zusammenwirken von Manufacturing Execution Systemen (MES) und Betriebsmitteln gilt im Sinne der Flexibilität und Wandlungsfähigkeit der Produktion als Voraussetzung für die Smart Factory der Industrie 4.0. Der Beitrag beschreibt die praxisbezogene Analyse einer MES-Betriebsmittelintegration am Beispiel eines industriellen Laser-Assistenzsystems zur Werkerführung. Die Situation und Anforderungen aus Anwendersicht werden unter Berücksichtigung der eingesetzten Systeme, Schnittstellen, Protokolle sowie von Plug & Produce untersucht. Die Ausarbeitung basiert auf einer qualitativen Analyse mit Meinungsbildnern und einer quantitativen Analyse mit führenden Unternehmen unter anderem der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die Studie leistet damit eine Hilfestellung für MES-Investitionen in der Industrie 4.0.

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Produktionssysteme

Dezentrale Steuerung von
Energieflexibilität in der Produktion

Alexander Sauer, Sebastian Weckmann

Eine zunehmend fluktuierende Energieerzeugung und damit verbunden schwankende Energiepreise sind neue Herausforderungen für eine nachhaltige und kosteneffiziente Fertigung. Im Zuge einer wachsenden Volatilität in der Energieversorgung werden industrielle Verbraucher zunehmend in die Balance des Energiesystems einbezogen. Ziel ist es, Energie dann zu verbrauchen, wenn sie kostengünstig ist, und den Energieverbrauch in Zeiten hoher Energiepreise zu reduzieren. Auf Seiten der Industrie führt dies zu einem Spannungsfeld zwischen der flexiblen Nutzung von Energie und der Produktionsleistung. Während die aktuell im Vordergrund stehenden Smart Grids Lösungen Angebot und Nachfrage für regionale und höher strukturierte Energienetze balancieren, fehlen noch Lösungen für das industrielle Umfeld. In diesem Beitrag wird die laufende Forschung zur Entwicklung einer dezentralen energiesensitiven Steuerungslösung für ein industrielles Produktionssystem mit fluktuierenden Energiepreisen vorgestellt.

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Produktionssysteme

Heterogene Einsatzfelder der generativen Fertigung

Henrik te Heesen, Michael Wahl, Mats Bremer, Adrian Huwer und Joachim Messemer

Die generative Fertigung, d.h. der Druck von dreidimensionalen Werkstücken aus Kunststoff oder Metall mittels unterschiedlicher Verfahren, ist zentraler Bestandteil der vor einigen Jahren eingeleiteten sogenannten vierten industriellen Revolution oder Industrie 4.0. Die wachsende Vernetzung von Maschinen und Prozessen („Internet der Dinge“, „Big Data“) und die immer stärker werdende Individualisierung der Kundenbedürfnisse führen dazu, dass sich Unternehmen durch den globalen Wettbewerb in einem permanenten Prozess an wandelnde Märkte anpassen müssen. Die generative Fertigung wird hierbei eine wesentliche Rolle spielen, da innovative Produkte mit einem hohen Individualisierungsgrad entsprechend der heterogenen Anforderungen schnell und effizient hergestellt werden können.

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Produktionssysteme

Gestaltung wandlungsfähiger Produktionssysteme
Ganzheitliche Identifikation und Analyse wandlungsbeeinflussender Faktoren

Horst Meier, Dieter Kreimeier, Julia Velkova und Stefan Schröder

Interne und externe Wandlungseinflüsse sowie die stetige Auseinandersetzung sowohl mit kontinuierlichem als auch mit diskontinuierlichem Wandel stellen viele Unternehmen vor große Herausforderungen. Die Optimierung von Produktionssystemen hinsichtlich wechselnder Anforderungen, ausgelöst durch eine Vielzahl unternehmensspezifischer Einflussfaktoren, wird für den Unternehmenserfolg immer relevanter. Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Konzept vorgestellt, mithilfe dessen systematisch unternehmensspezifische Wandlungsfaktoren identifiziert und analysiert werden können.

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