Branchenspezifische Industrie 4.0

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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Prozessbezogene und visionäre Weiterbildungskonzepte im Kontext Industrie 4.0

Norbert Gronau, André Ullrich, Gergana Vladova

Visionäre Konzepte für die Umgestaltung der Fabrik wie Industrie 4.0 oder Generative Fertigungsverfahren („3D -Druck“) benötigten gut ausgebildete Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die ständig fortschreitende technische Entwicklung erfordert lebenslanges Lernen. Dieser Entwicklung werden herkömmliche Weiterbildungskonzepte längst nicht mehr gerecht. Der Beitrag beschreibt die Anforderungen an eine zeitgemäße Weiterbildung im Kontext Industrie 4.0 und zeigt Wege zu deren Realisierung auf.

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CPS-Integration im Brownfield

Anbindung bestehender Maschinen und Anlagen mittels Industrie 4.0 Box

Sander Lass und Hanna Theuer

Bei der Gestaltung von Industrie 4.0 im Unternehmen ist in der Regel von einem Brownfield-Szenario auszugehen. Das bedeutet, dass bereits vorhandene Maschinen und Anlagen, die bislang über keine Möglichkeiten der intelligenten Vernetzung verfügen, in neue cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) integriert werden müssen. Es entsteht der Bedarf, bereits bestehende Systeme in geeigneter Form mit Intelligenz und Kommunikationsfähigkeit auszustatten und ihre Intergrationsfähigkeit maßgeblich zu erhöhen.

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Individualisierte Arbeitsassistenz in der Produktion
Gestaltung gesunder, sicherer und wettbewerbsfähiger Arbeit in der industriellen Produktion

Felix Busch, Jochen Hartung, Carsten Thomas, Sascha Wischniewski, Jochen Deuse und Bernd Kuhlenkötter

Die Förderung gesunder, sicherer und wettbewerbsfähiger Arbeit ist insbesondere vor dem Hintergrund des demografischen Wandels eine bedeutende Herausforderung in der industriellen Produktion. Gerade in Arbeitssystemen mit hohem Anteil manueller Arbeit ist dies von zentraler Bedeutung und eine entsprechende Gestaltung erforderlich. Der Beitrag diskutiert die Potenziale hybrider Mensch-Roboter-Arbeitssysteme zur Gestaltung von Arbeit mit individueller Technikunterstützung.

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Technologien für flexible Robotersysteme
Wirtschaftliche Automatisierungslösungen (nicht nur) für kleine und mittlere Produktionsgrößen

Björn Kahl, Tim Bodenmüller und Alexander Kuss

Automatisierung mit Industrierobotern ist bisher vor allem für die Großserienproduktion attraktiv. Für Unternehmen mit kleineren Produktionsgrößen bis hin zur Einzelstückfertigung sind die verfügbaren Automatisierungslösungen oft nicht rentabel, da die Anschaffung teuer, die Lösung unflexibel und eine Umrüstung zeitaufwendig sein kann. Im EU-geförderten Projekt SMErobotics entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern eine neue Generation von vielseitigen, einfach und schnell anpassbaren Robotersystemen, die auch in kleineren Unternehmen kosteneffektiv den Durchsatz und die Qualität steigern können. Unter Einbindung von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), einfacher Programmierung, intelligenter Fehlerbehandlung und anderen typischen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 soll eine moderne robotergestützte Industrieautomatisierung mit flexibler, kundenorientierter Produktionsweise entstehen. Der Beitrag zeigt die aktuellen Ergebnisse des Projekts am Beispiel einer Schweiß- und einer Montageanwendung auf.

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Situative Lernfabrik
Ein soziotechnischer Aus- und Weiterbildungsansatz für Industriearbeit 4.0

Sabine T. Koeszegi, TU Wien und Georg Reischauer, Hertie School of Governance

Industriearbeit 4.0 steht für digitale und dezentrale Industriearbeit, die Facharbeiter durch Mehrdeutigkeit, Selbstorganisation und Vernetzung herausfordern wird. Der vorliegende Beitrag stellt mit der situativen Lernfabrik einen umfassenden Ansatz vor, der Facharbeiter für diese Herausforderungen qualifiziert. Die situative Lernfabrik simuliert softwarebasiert unterschiedlich komplexe Situationen auf dem Shopfloor. Analog zu einem Flugsimulator erwerben Facharbeiter durch die spielerische Absolvierung von herausfordernden und praxisnahen Situationen wertvolles Erfahrungswissen und verbessern zugleich ihre IT-Kompetenz. Dadurch bereitet die situative Lernfabrik Facharbeiter umfassend und punktgenau für Industriearbeit 4.0 vor.

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IT-Sicherheit in der Fabrik

Sander Lass und David Fuhr

Zunehmende Vernetzung, Konvergenz und Integration lässt Bedrohungen der Standard-IT auch in der Industrie- und Automatisierungstechnik an Bedeutung gewinnen. Gleichzeitig sind klassische Methoden der Informationssicherheit ohne Weiteres auf die Fabrik zu übertragen. Spezifische Systeme, Anwendungen und Prozesse erfordern Modifikationen, nicht zuletzt konzeptioneller Art. Das Vorgehensmodell „IT-Grundschutz“ des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) kann hier mit zusätzlicher Anpassungsarbeit eine Grundabdeckung bieten.

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Fabriksoftware des Jahres

Fabriksoftware entscheidet – oder doch der Mensch!
Fünf herausragende Automatisierungslösungen auf dem ersten Fachkongress Fabriksoftware ausgezeichnet

Hanna Theuer

Die Qualität der eingesetzten Fabriksoftware ist ein entscheidender Faktor auf dem Weg zur digitalen Fabrik. Das war die einhellige Überzeugung der Referenten auf dem Fachkongress Fabriksoftware, den das Fachmagazin productivITy/Fabriksoftware zusammen mit dem Forschungs- und Anwendungszentrum Indus- trie 4.0 am Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbesondere Prozesse und Systeme, der Universität Potsdam Anfang des Jahres in Frankfurt ausrichtete. Denn neben der Hardware – also Fertigungsmaschinen, Automaten, Transportsysteme, Roboter oder Co-Bots, Sensoren und Aktoren – kommt es vor allem darauf an, die Planung der Prozesse, die Steuerung der Systeme und die Auswertung der Daten optimal auf das Geschäftsmodell auszurichten. Dabei treten Qualitätsziele wie Kundenkommunikation, Agilität und Umsatzsteigerung gegenüber den traditionell im Mittelstand favorisierten Geschäftszielen Kostensenkung und Effektivitätssteigerung immer mehr in den Vordergrund.

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DataViSon: ein Schritt hin zur dezentralen Produktionssteuerung
Kombination von Visual Analytics und Auditory Display zur Verzahnung von operativer und taktischer Produktionsplanungsebene

Thomas Felberbauer, Thomas Moser, Michael Iber und Franz Fidler, FH St. Pölten

Das Forschungsprojekt Analytic Manufacturing (ANAMA) beschäftigt sich mit der Verzahnung der taktischen und operativen Planungsebene und repräsentiert einen wesentlichen Zwischenschritt zur finalen dezentralen Steuerung der Produktion. Einerseits muss in Unternehmen dazu technisch ein übergelagerter Datenlayer implementiert werden, der unterschiedliche Datenebenen konsolidiert. Andererseits werden, basierend auf dieser konsolidierten Datenbasis, die Forschungsfelder „Visual Analytics“ und „Sonifikation“ (akustische Datenanalyse) zur Verbesserung der Feedbackschleife von operativer und taktischer Planung eingesetzt. Durch die Kombination der beiden Forschungsfelder entsteht die neuartige Methodik „DataViSon“.

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Industrial Big Data: Tieferes Prozessverständnis durch Daten
Modernes Informationsmanagement in der Produktion

Thomas Thiele, Max Hoffmann und Tobias Meisen

Längst hat die digitale Transformation auch die industrielle Produktion erreicht. Insbesondere getrieben durch die Erfolge und Fortschritte der vorwiegend amerikanischen IT-Unternehmen ist diese vierte industrielle Revolution, oder Industrie 4.0, wie sie in der Hightech-Strategie der Bundesregierung heißt, in vollem Gange. Eine Vielzahl von Begriffen und Technologien wie Internet der Dinge, Cyber-Physische Systeme und Big Data bilden das Rahmenwerk dieses Wandels. Im vorliegenden Beitrag wird insbesondere der Big Data Begriff adressiert und eine Abgrenzung dieses umfassenden Konzepts hinsichtlich der Definition von Industrial Big Data unternommen. Zudem wird anhand von Fallbeispielen exemplarisch erläutert, welche Mehrwerte die Anwendung dieser Methoden in der Produktion generiert.

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