EINSATZ MOBILER ENDGERÄTE ZUR OPTIMIERUNG DER … · IMPRESSUM Arbeitsbericht 19. Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau« »Einsatz mobiler Endgeräte zur Optimierung

EINSATZ MOBILER ENDGERÄTE ZUR OPTIMIERUNG DER PRO ZESSE IM ANLAGENLEBENSZYKLUS

19. INDUSTRIEARBEITSKREIS 2013KOOPERATION IM ANLAGENBAU

19. Industriearbeitskreis

KOOPERATION IM ANLAGENBAU –

EINSATZ MOBILER ENDGERÄTE ZUR OPTIMIERUNG

DER PROZESSE IM ANLAGENLEBENSZYKLUS

Herausgeber: FASA e.V.

In Kooperation mit:

IMPRESSUM

Arbeitsbericht 19. Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau«»Einsatz mobiler Endgeräte zur Optimierung der Prozesse im Anlagenlebenszyklus« 19.06.2013, Magdeburg, Germany

Herausgeber: FASA e.V. Dipl.-Ing. Andrea Urbansky Sandtorstraße 22 | 39106 Magdeburg Telefon +49 391 4090-321 | Telefax +49 391 4090-93321 [email protected] www.fasa-ev.de

Redaktion: Andrea Urbansky Titelfoto: Dirk Mahler/Fraunhofer IFFFotos, Bilder, Grafiken: Soweit nicht anders angegeben, liegen alle Rechte bei den Autoren der einzelnen Beiträge.

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© 06/2013 FASA e.V.

INHALTSVERZEICHNIS

Vorwort 7

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Augmented Reality in der Anlagen-Industrie

– Optimierung der Prozesse im Anlagenlebenszyklus mit

Hilfe mobiler Lösungen 9Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig

PWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH

Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel

Augmensys Deutschland GmbH

Transformation des klassischen MDE/BDE-Geräte-Einsatzes

zu Cyber-Physical-Systems in Anlehnung an die Plattform

Industrie 4.0 15

Dipl.-Ing. Ioannis Karathanassis

ICC, Industry Consulting & Cooperation

Von der PDF-Produktbeschreibung über virtuelle

Lernübungen zum mobilen Lernen am Beispiel der

Elektromotoren und Gerätebau Barleben 19

MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Helge Fredrich, Dipl.-Ing. Stefan Leye


Janine Dettloff, Klaus Olbricht

EMB Barleben GmbH

Nutzung mobiler Endgeräte im Produktionsprozess

eines Windenergieanlagenherstellers 25

Dipl.-Inf. Tobias Kutzler


5

Mobile Augmented-Reality-Systeme für Montage-

und Marketingunterstützung 35

Simon Adler M.Sc., Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer


Dipl.-Ing. Gerhard Krossing

VAKOMA GmbH

Linked Factory – Datenintegration zur mobilen

Informationsbereitstellung in der Produktion 41

Dipl.-Inf. Ariel Firlej, Dipl.-Inf. Tino Langer, Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz,

Dr. Andreas Schlegel, Dipl.-Inf. Antje Schreiber

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

6

VORWORT

Sehr geehrte Damen und

Herren, liebe Partner und

Freunde,

die Digitalisierung verein-

facht uns heutzutage den

Zugang zu Informationen

sowie deren Verwaltung an

beliebigen Orten und Zeit-

punkten. Sie bestimmt be-

reits unseren Alltag.

Die Digitalisierung industriel-

ler Prozesse befindet sich

jedoch erst am Anfang.

Warum ist das so und welche

Lösungsansätze gibt es be-

reits?

Die Einführung und Weiter-

entwicklung innovativer

mobiler Endgeräte ist auf

dem Vormarsch. Neue Lö-

sungsansätze gewinnen

stetig an Bedeutung, denn

bei der Integration mobiler

Endgeräte in die Prozesse des

Anlagenbaus sind noch gro-

ße Hürden zu überwinden.

Diese Problematik stand im

Mittelpunkt des Austausches

auf dem 19. Industriearbeits-

kreis »Kooperation im Anla-

genbau«, der im Rahmen der

IFF-Wissenschaftstage statt-

fand.

Bereits zum 19. Mal trafen

sich Entscheider und Kenner

der Branche, um über die

Möglichkeiten und Trends im

Anlagenbau zu konferieren

und die Zusammenarbeit zu

fördern.

Die 43 Teilnehmer diskutier-

ten angeregt zum Thema

»Einsatz mobiler Endgeräte

zur Optimierung der Prozesse

im Anlagenlebenszyklus«.

Großer Dank gilt wie immer

den Teilnehmern und Mit-

wirkenden der Veranstal-

tung, zu der sich wieder

eine positive Bilanz ziehen

lässt.

Ihr

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h.

Dr. h. c. mult.

Michael Schenk

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h.

Dr. h. c. mult. Michael Schenk

Institutsleiter des Fraunhofer-

Instituts für Fabrikbetrieb und

-automatisierung IFF

Foto: Fraunhofer IFF/Dirk Mahler

7

AUGMENTED REALITY IN DER

ANLAGEN-INDUSTRIE –

OPTIMIERUNG DER PROZESSE IM

ANLAGENLEBENSZYKLUS MIT

HILFE MOBILER LÖSUNGEN

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig, PWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH

Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel, Augmensys Deutschland GmbH

9

Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig

PWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH, Abteilungsleiter

Anlagenbau

Platanenallee 55

64673 Zwingenberg

Telefon: + 49 6251 980 0

Telefax: + 49 6251 980 498

E-Mail: [email protected]

1979 – 1981

1981 – 1987

1987 – 1992

1992 – 1993

1994 – 1996

1997 – 2004

Ausbildung Feingeräteelektroniker, Honeywell Maintal

Elektroniker und Programmierer, Applikationserstellung

Montage, Inbetriebnahme bei verschiedenen Firmen im

Bereich der Kunststoff- und Druckindustrie, Schweißroboter,

Gebäudeautomatisierung

Fachhochschule Frankfurt, Abschluss Dipl.-Ing.

Verfahrenstechnik (FH)

Projektingenieur, Projektierung, Montage, Anlagenbetrieb für

Grundwasser- und Bodenluftsanierungsanlagen

Projektleiter, Planung, Projektierung, Abwicklung,

Inbetriebnahme von Wasseraufbereitungsanlagen zur

Schwermetallentfernung, katalytischen Oxidationsanlagen

sowie im Bereich EMSR-Technik für Trinkwasser-,

Grundwasseraufbereitungs- und Abwasseranlagen

Abteilungsleiter EMSR-Technik, Planung, Projektierung,

Kalkulation und Abwicklung von nationalen und

internationalen Trink- und Abwasseranlagen mit Schwerpunkt

Automatisierungs- und Leittechnik

10

seit 2005

Abteilungsleiter Anlagenbau, Gesamtplanung, Projektierung,

Kalkulation und Abwicklung von nationalen und

internationalen Anlagen zur Aufbereitung von Trinkwasser,

Abwasser und Prozessabwasser

11

LEBENSLAUF

Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel

Augmensys Deutschland GmbH, Geschäftsführer

Eisenwerkstraße 1

58332 Schwelm

Mobil: +49 152 0988 5616


2005

seit 2013

Ausbildung zum Industriekaufmann

Studium Wirtschaftsingenieurswesen

Key-Account-Manager in einem Software-Unternehmen

Vertriebsleiter

Head of Global Sales & Services

Geschäftsführer Augmensys Deutschland GmbH

12

AUGMENTED REALITY IN DER ANLAGEN-INDUSTRIE – OPTIMIERUNG DER PROZESSE IM ANLAGENLEBENSZYKLUS MIT HILFE MOBILER LÖSUNGEN

Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig, Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel

Das Ziel, weitere Optimierungen im Anlagen-

lebenszyklus zu erreichen, erfordert den

Einsatz neuer Methoden aber auch Techno-

logien im Umgang mit Anlagenplanungs- und

Bestandsdaten.

Die wenigsten Anlagen werden einheitlich

mit der Planungstool-Suite eines Herstellers

geplant. Zusätzlich werden wesentliche Daten

meist auch in ERP-Systemen (SAP,…), Leitsys-

temen oder Dokumentenmanagementsyste-

men gehalten. Daher ist die Voraussetzung

für eine komplette digitale Anlage, die Kon-

solidierung mehrerer Systeme in eine Daten-

basis. In großen Bereichen ist dies das Ziel der

ISO15926, welche als Datenaustauschstan-

dard herangezogen werden kann.

Abbildung 1: Datenkonsolidierung und Transfer Quelle: Augmensys Deutschland GmbH, Schwelm

Die Konsolidierung muss auch bei Vorhan-

densein von mannigfaltigen Systemlandschaf-

ten ständig und workflowgestützt erfolgen,

damit eine mobile Nutzung der digitalen

Gesamtdaten, zum einen von den Ingenieu-

ren bei Anlagenbestandsaufnahme oder

Inbetriebnahmen und zum anderen im Be-

treiberumfeld vom Anlagenpersonal, Sinn

macht.

Die Herausforderung heute ist nicht mehr alle

Anlagendaten digital zu vorrätig zu haben,

sondern die enorme Menge an Daten auch

orts-, personen- und aufgabenabhängig zu

nutzen und auf Stand halten zu können.

Hierbei spielt die Augmented Reality zukünf-

tig DIE entscheidende Rolle. So wird durch

das Mobilgerät (Smartphone, Tablet, Head

Up Display) der Kontext zur aktuell im Sicht-

bereich befindlichen Anlage gebildet und

eben nur mehr die dort für den Anwender

notwendigen, konsolidierten Daten angebo-

ten. Dabei werden zuerst lediglich grundsätz-

liche Equipmentdaten als Einsprungpunkt in

das digitale Gesamtobjekt angeboten.

Bei Bedarf kann der Anwender aber beliebig

tief Daten (Daten, Dokumente, Tasks, …)

abrufen. Weiterführend kann er bei entspre-

chender Berechtigung über das Mobilgerät

auch Daten eingeben, die dann über die

Konsolidierungszwischenschicht wieder in die

bestehenden Planungs- und Dokumentati-

onssysteme zurückgespeist werden.

13

Abbildung 2: Augmented Reality im realen Einsatz, Quelle: Augmensys Deutschland

GmbH, Schwelm

UBIK® (Produktname der Augmented Reality

Lösung für die Prozessindustrie) wird sowohl

bei EPCs als auch Anlagenbetreibern sehr

erfolgreich eingesetzt. Den Vortrag würden

wir gerne in enger Kooperation mit einem

unserer deutschen Kunden halten, um den

tatsächlichen Nutzen und die zukünftigen

Strategien hinsichtlich des Einsatzes mobiler

Lösungen in der Anlagenindustrie zu erörtern

und darzustellen (Best Practice). Im Vortrags-

teil Best Practice wird u.a. auf die Punkte a)

Wie wird eine solche Lösung in die vorhan-

denen Prozesse integriert und b) Was sind die

Rückmeldungen der Anwender, eingegan-

gen. Als Mobilgeräte werden je nach An-

wendungsfall unterschiedliche Typen einge-

setzt (Best Practise Beispiel »Rohölaufsu-

chungs-AG«). Anforderungen bezüglich

Umgebungsbedingungen (Robustheit, Les-

barkeit, ATEX-Tauglichkeit, …) sind bei der

Auswahl maßgeblich.

14

TRANSFORMATION DES

KLASSISCHEN MDE/BDE-GERÄTE-

EINSATZES ZU CYBER-PHYSICAL-

SYSTEMS IN ANLEHNUNG AN DIE

PLATTFORM INDUSTRIE 4.0

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. Ioannis Karathanassis, ICC, Industry Consulting & Cooperation

15

LEBENSLAUF


ICC Industry Consulting and Cooperation

Rote Reihe 26

30827 Garbsen

Telefon: +49 5131 9993 957

Mobil: +49 1578 6910 636


1977 – 1983

1981 – 1985

1985 – 1987

1988 – 1997

1997 – 2000

2000 – 2002

seit 2002

Abschluss an der Universität Hannover: Diplom in

Maschinenbau und Schiffsmaschinenbau

Preussag Erdöl und Erdgas – Offshore Engineering, Hannover

Project Engineer

Subsea Engineering and Services (CEAS) GmbH, Hannover

Projekt Manager

NIS Norddeutsche Informations-Systeme GmbH, Kiel

Systemberater

Preussag Wasser und Rohrtechnik GmbH, Hannover

Niederlassungsleiter

Pfeifer Hellas, Hannover / Athens

Geschäftsführer

Hellenic Shipyards S.A., Athens

IT Direktor

16

TRANSFORMATION DES KLASSISCHEN MDE/BDE-GERÄTE-EINSATZES ZU CYBER-PHYSICAL-SYSTEMS IN ANLEHNUNG AN DIE PLATTFORM INDUSTRIE 4.0


In der Welt der »Cyber-Physical-Systems«

werden ehemals passive Objekte nun zu

kommunikationsfähigen Informationsträgern

mit dem Potenzial, sich selbständig zu ver-

netzen und zu organisieren. Dieser Weg ist

ein evolutionärer Prozess mit sehr großen

Hindernissen, die bedacht, analysiert, imple-

mentiert, getestet und freigegeben werden

müssen. Hier sind nicht nur die Technik,

sondern auch die Gesellschaft und die Politik

gefragt, um ihre eigenen Beiträge zu liefern.

Das Zusammenspiel der o.g. Akteuren ist der

Garant für die Führung und die Kontrolle des

Evolutionsprozesses, um Wettbewerbsstärke,

flexible Fertigung, individuelle Produkte,

innovative Geschäftsmodelle, optimierte

Entscheidungsfindung, Ressourcenproduktivi-

tät und -effizienz, sowie um Work-Life-

Ballance zu managen.

17

VON DER PDF-PRODUKTBE-

SCHREIBUNG ÜBER VIRTUELLE

LERNUMGEBUNGEN ZUM

MOBILEN LERNEN AM BEISPIEL

DER ELEKTROMOTOREN UND

GERÄTEBAU BARLEBEN

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Helge Fredrich, Dipl.-Ing. Stefan Leye, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Janine Dettloff, Dipl.-Ing. Klaus Olbricht, EMB Barleben GmbH

19

LEBENSLAUF

MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Helge Fredrich

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF,

Projektleiter

Joseph-von-Fraunhofer-Straße 1

39106 Magdeburg

Telefon: + 49 391 4090-129

Telefax: + 49391 4090-115


1985 – 1987

1987 – 1989

1989 – 1994

1994 – 1996

1995

1996 – 2001

2001 – 2003

2001 – 2011

2007 – 2009

seit 2009

Berufsausbildung zum Facharbeiter: Maschinen- und

Anlagenmonteur, KBS Wolmirstedt

Sachbearbeiter Technologie, VEB Baumechanisierung

Barleben

Studium Maschinenbau mit Abschluss als Dipl.-Ing. an der

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Studium Wirtschaftsingenieurwesen mit Abschluss als Dipl.-

Wirt.-Ing.(FH) an der FH Magdeburg

Studium Betriebswirtschaft mit Abschluss als MBA an der

Sheffield Hallam University

Inhaber C-Native (Medien + Training)

Wiss. Mitarbeiter, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Geschäftsführender Gesellschafter, Ideenformer, Magdeburg

Projektmanager New Business, IMC AG, Saarbrücken

Stellv. Geschäftsfeldleiter, Fraunhofer-Institut für

Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

20

LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. Stefan Leye Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Wissenschaftlicher Mitarbeiter Joseph-von-Fraunhofer-Straße 1 39106 Magdeburg Telefon: +49 391 4090 114 Telefax: +49 4090 115 E-Mail: [email protected]

2004 – 2011

2011

seit 2011

Diplomstudiengang Maschinenbau an der Otto-von-Guericke-

Universität Magdeburg,

Fachrichtung »Integrierte Produktentwicklung«

Diplomarbeit zum Forschungsthema »Konzeptionierung einer

VR-Anwendung für die interaktive Montageplanung in KMU«

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für

Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF,

Geschäftsfeld Virtuell Interaktives Training

21

VON DER PDF-PRODUKTBESCHREIBUNG ÜBER VIRTUELLE LERNUMGEBUNGEN ZUM MOBILEN LERNEN AM BEISPIEL DER ELEKTROMOTOREN UND GERÄTEBAU BARLEBEN

MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing.(FH) Helge Fredrich, Dipl.-Ing. Stefan Leye, Janine Dettloff,

Dipl.-Ing. Klaus Olbricht

1 Motivation und Ausgangslage

Die Firma Elektromotoren und Gerätebau

Barleben GmbH (EMB) hat sich unter ande-

rem spezialisiert auf die Entwicklung, Kon-

struktion, Produktion und den Vertrieb von

Transformatorenschutzausrüstungen und

elektronischen Vorschaltgeräten. Ein wichti-

ges Produkt im Portfolio der EMB ist zum

Beispiel das Buchholzrelais, welches internati-

onal vertrieben und eingesetzt wird.

Abbildung 1: Virtuelles Buchholzrelais, Quelle: Fraunhofer IFF

Nicht zuletzt durch die Übernahme von Inbe-

triebnahme, Wartung und Instandhaltung der

Buchholzrelais durch externe, internationale

Dienstleister ist der Einsatz einer intuitiven,

multilingualen Produktdokumentation einer-

seits zur Qualifizierung der Fachkräfte sowie

andererseits zur Etablierung eines Firmen-

standards bzgl. der Montage, Demontage

und Funktionsprüfung erforderlich.

2 Zielstellung und Vorgehensweise

Fokus der kundenspezifischen Entwicklungs-

arbeit liegt auf der praxisorientierten Weiter-

entwicklung konventioneller Produktdoku-

mentationen mithilfe Virtueller Technologien,

um diese auf mobilen Endgeräten (Smart

Devices, z.B. iPad, iPhone) zu nutzen.

3 Ergebnis und Nutzen

Die onlinegestützte Lösung legt den Fokus

auf die wesentlichen Kernaussagen im Um-

gang mit dem Buchholzrelais. Dieses System

ermöglicht es einfach und schnell die Funkti-

onsweise des Buchholzrelais videobasiert

anschaulich darzustellen und grundlegende

Fragen wie z.B. Aufbau, Betrieb und Funkti-

onskontrolle zu klären.

Ebenso ist ein solches Tool für die Darstellung

des Buchholzrelais auf Messen sowie für die

Unterstützung der Qualifizierung von Mitar-

22

beitern des Vertriebes und des Bedienperso-

nals sehr gut geeignet. Die Einführung VR-

basierter Technologien beim Vertrieb und bei

der Qualifizierung erhöht die Wettbewerbs-

fähigkeit der Elektromotoren- und Gerätebau

Barleben GmbH entscheidend.

Abbildung 2: Onlinegestützte Produktdokumen-tation, Quelle: Fraunhofer IFF

23

NUTZUNG MOBILER ENDGERÄTE

IM PRODUKTIONSPROZESS EINES

WINDENERGIEANLAGENHER-

STELLERS

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Inf. Tobias Kutzler, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

25

LEBENSLAUF


Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Projektleiter Sandtorstr. 22 39106 Magdeburg

Telefon: +49 391 40 90 415 Telefax: +49 391 40 90 93 415 E-Mail: [email protected]

1999 – 2005

2005

1999 – 2005

seit 2006

Studium Informatik an der Otto-von-Guericke Universität

Magdeburg

Abschluss Diplom-Informatiker

Wissenschaftlicher Assistent und Praktikant am Fraunhofer-

Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

26

NUTZUNG MOBILER ENDGERÄTE IM PRODUKTIONSPROZESS EINES WINDENERGIEANLAGENHERSTELLERS


1 Ausgangssituation

Die Produktion und die damit eng verknüpfte

Logistik sind mit vielen Problemen konfron-

tiert: Durch die Vielzahl an Produktionsberei-

chen und den an verschiedenen ablaufenden

Prozessen beteiligten Akteuren, werden gro-

ße Mengen an produktions- und logistikrele-

vanten Informationen und Daten ausge-

tauscht. Sie dienen einerseits der Sicherung

der Produktion, indem relevante Informatio-

nen über zu produzierende Komponenten

oder Konfigurationen bereitgestellt oder

Rückmeldungen über den Produktionsfort-

schritt für weitere Produktionsschritte erfol-

gen und dokumentiert werden müssen. An

die innerbetrieblichen Logistikprozesse, wel-

che eng mit der Produktion verbunden sind,

bestehen Anforderungen darin, gelagerte

Bauteile oder Komponenten zum Einbau oder

Auslieferung wiederzufinden. Dies kann nur

gelingen, wenn die Übersicht über den tat-

sächlichen Lagerbestand stets aktuell gehal-

ten wird. Erfolgt dies nicht, kann die Suche

nach vielen kleinen Komponenten aber auch

großen Bauteilen unnötigen Mehraufwand,

der Zeit und Ressourcen kostet, verursachen.

Für den Informationsaustausch sowie zur

Dokumentation wird in vielen Fällen noch auf

einfache Hilfsmittel wie Telefon, E-Mail oder

unstrukturierten Datenformaten, verschie-

denster Dokumente in Papierform und auch

in digitaler Form eingesetzt. Und auch hier

kann die Menge an existierenden Hilfsmitteln

sowie den zu erfassenden Informationen

schnell zu einem hohen manuellen Aufwand

bei der Suche in den Unterlagen oder Doku-

menten selbst führen. Außerdem müssen

diese Unterlagen stets gepflegt und auf dem

aktuellen Stand gehalten werden. Insbeson-

dere bei Lagerprozessen müssen bei unge-

nauen Informationen über den tatsächlichen

Lagerbestand zeit- und ressourcenintensive

Inventuren für eine gesicherte Bestandsmel-

dung durchgeführt werden. Bei der manuel-

len Pflege der Unterlagen liegen daher häufig

die Schwierigkeiten darin, dass sie relativ

ungenau und die Überprüfung zeitverzögert

stattfindet. Der sich ergebende Mehraufwand

führt zu der Gefahr, dass Informationen nur

unzureichend gepflegt wurden.

In vielen Unternehmen sind die dargestellten

Szenarien Realität und führen zu erheblichen

Problemen und Mehraufwänden. Das stellt

die Betriebe vor große Herausforderungen.

Aus diesem Grund wurde am Fraunhofer IFF

in Magdeburg ein Lösungsansatz entwickelt,

der einerseits praktikabel und andererseits

auch kostengünstig bei Einführung und Be-

trieb ist. Im Ergebnis ist zunächst ausgerichtet

auf die Unterstützung der Lagerprozesse ein

digitales Lagermanagementsystem entstan-

den, das Ortungs- und Identifikationstechno-

logien in einem System vereint. Es sorgt für

deutlich mehr Transparenz und eine signifi-

kante Prozessbeschleunigung in der Lager-

27

verwaltung. In einem weiteren Schritt können

Optimierungspotenziale auch in weiteren

Unternehmensbereichen wie der Produktion

erschlossen werden. Da eine Vielzahl der

Systemkomponenten z.B. zur Bauteilkenn-

zeichnung mit RFID bereits in der Produktion

genutzt wird, können mit geringem Anpas-

sungsaufwand auch im Bereich der Produkti-

on diese Komponenten genutzt und die sich

daraus ergebenden Optimierungspotenziale

schneller erschlossen werden.

2 Anforderungserhebung

Die Realisierung des nachfolgend beschriebe-

nen Lösungsansatzes erforderte zunächst

eine detaillierte Aufnahme der Anforderun-

gen. Diese sind einerseits in technische und

mechanische Anforderungen an die Hard-

ware, welche innerhalb von Produktions- und

Logistikprozessen eingesetzt werden soll,

sowie Anforderungen an die Systemstruktur

und somit einzusetzenden Softwarekompo-

nenten und Schnittstellen zu unterscheiden.

Die technischen und mechanischen Anforde-

rungen an die Hardware beschreiben, über

welche Funktionalitäten die Geräte verfügen

müssen und welchen Umgebungsbedingun-

gen sie standhalten müssen. Insbesondere

Produktionsumgebungen sind je nach Bran-

che durch ein sehr anspruchsvolles und raues

Klima gekennzeichnet und stellen somit hohe

Anforderungen an die Hardware. Auftreten-

de Einwirkungen, die hohe Anforderungen

an die Belastbarkeit stellen, können unter

anderem Feuchtigkeit, Chemikalien, ho-

he/niedrige Temperaturen oder auch mecha-

nische Einwirkungen sein. Es muss daher

gewährleistet sein, dass die Funktionsbereit-

schaft der einzusetzenden Geräte trotz dieser

Einwirkungen gewährleistet ist. Weitere

technische Anforderungen wie die Betriebs-

bereitschaft auch über mehrere Stunden oder

Tage durch ausreichend dimensionierte Ak-

kus und eine einfache Bedienbarkeit auch mit

Handschuhen fliessen ebenfalls in die Beurtei-

lung geeigneter Hardware ein.

Die Aufnahme und Spezifikation der Anfor-

derungen an die Systemstruktur ergeben sich

durch eine detaillierte Prozessanalyse sowie

der sich hieraus ergebenden Verteilung der

einzelnen Systemkomponenten. Durch die

räumliche und auch organisatorische Auftei-

lung müssen Systemkomponenten und Funk-

tionen verteilt realisiert und implementiert

werden. Der Einsatz eines verteilten Systems

ermöglicht durch die Nebenläufigkeit (Infor-

mations-) Prozesse eine erhebliche Beschleu-

nigung in der Erfassung und Verteilung von

Informationen. Zusätzlich wird durch die

Skalierbarkeit die Erweiterung erheblich ver-

einfacht. Weitere Vorteile ergeben sich in der

verteilten Erfassung von Informationen und

zentralen Datenhaltung sowie dezentralen

Verteilung der zentral vorgehaltenen Daten.

Somit kann der Zugriff auf Informationen

rollen- und nutzerspezifisch gesteuert werden

und dennoch ein (zentraler) Gesamtüberblick

geschaffen werden. Dies ermöglicht detaillier-

te Auswertungen und auch eine Datenbereit-

stellung über den gesamten Datenbestand

und somit über alle stattfindenden Prozesse

und Unternehmensbereiche hinweg.

Ein verteiltes System sowie dessen Kompo-

nenten können auf unterschiedlichen Endge-

räten genutzt werden. Dies ermöglicht die

Erfassung und Bereitstellung von Informatio-

28

nen und Daten in der jeweils notwendigen Form sowie mit der für den jeweiligen Pro-duktions- und Logistikbereich geeigneten Hardware. Während in Bürobereichen über-wiegend stationäre PCs eingesetzt werden, muss in der Produktion oder Logistik auf mobile Endgeräte zurückgegriffen werden. Die Abbildung 1 zeigt schematisch, wie ein verteiltes System aufgebaut ist und aus wel-chen möglichen verteilten Komponenten es aus Sicht der Hardware bestehen kann.

Abbildung 1: Verteiltes System mit verteilten Systemkomponenten und unterschiedlicher

Hardware, Abbildung: T. Kutzler/Fraunhofer IFF

3 Gesamtsystem

Das System besteht aus mehreren Kompo-nenten und erlaubt eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Konfiguration sowie flexible Erweiterbarkeit zur Anwen-dung in zusätzlichen Einsatzbereichen. Im Wesentlichen besteht es aus Ortungskompo-nenten zur genauen Ermittlung des aktuellen Lagerplatzes sowie aus Identifikationstechno-logien zur eindeutigen Ermittlung der Identi-

tät eines Bauteils. Letztere dienen gleichzeitig zur Bereitstellung prozessrelevanter Informa-tionen am Bauteil selbst. Die Entwicklung basierte auf jahrelangen Erfahrungen, die die Logistikexperten des Instituts beim Einsatz verschiedenster Identifikations- und Indoor-Ortungstechnologien zur Unterstützung einer effizienten Lagerorganisation gesammelt haben.

4 Lösungsansatz

Eine zentrale Komponente des für den Be-reich des Lagermanagements realisierten Lösungsansatzes ist das digitale Typenschild, das im Wesentlichen aus einem RFID-Transponder besteht. Bauteile oder Komponenten können damit nicht nur eindeutig identifiziert werden. Ebenfalls kön-nen die Transponder zur Speicherung und Bereitstellung prozessrelevanter Informatio-nen genutzt werden. Zu diesen gehören neben der Bauteilnummer etwa auch Bauteil-art, Herstellungsdatum, Hersteller oder weite-re beliebige bauteilrelevante Daten. Neben der Verschlüsselung der gespeicherten Infor-mationen ist es je nach Anwendungsgebiet und Art der zu kennzeichnenden Gegenstän-de auch möglich, die Transponder nicht sichtbar anzubringen, sodass eine Manipula-tion der bereitzustellenden Informationen erheblich erschwert wird.

Die eindeutige Identifikation von Bauteilen und Komponenten schafft die Grundlage für eine einfache und schnelle Ermittlung der Identität eines Bauteils oder einer Komponen-te. Die Erfassung und Verteilung produktions- und logistikrelevanter Informationen und Daten wird somit erheblich vereinfacht. Zu-

29

nen und Daten in der jeweils notwendigen Form sowie mit der für den jeweiligen Pro-duktions- und Logistikbereich geeigneten Hardware. Während in Bürobereichen über-wiegend stationäre PCs eingesetzt werden, muss in der Produktion oder Logistik auf mobile Endgeräte zurückgegriffen werden. Die Abbildung 1 zeigt schematisch, wie ein verteiltes System aufgebaut ist und aus wel-chen möglichen verteilten Komponenten es aus Sicht der Hardware bestehen kann.

Abbildung 1: Verteiltes System mit verteilten Systemkomponenten und unterschiedlicher

Hardware, Abbildung: T. Kutzler/Fraunhofer IFF

3 Gesamtsystem

Das System besteht aus mehreren Kompo-nenten und erlaubt eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Konfiguration sowie flexible Erweiterbarkeit zur Anwen-dung in zusätzlichen Einsatzbereichen. Im Wesentlichen besteht es aus Ortungskompo-nenten zur genauen Ermittlung des aktuellen Lagerplatzes sowie aus Identifikationstechno-logien zur eindeutigen Ermittlung der Identi-

tät eines Bauteils. Letztere dienen gleichzeitig zur Bereitstellung prozessrelevanter Informa-tionen am Bauteil selbst. Die Entwicklung basierte auf jahrelangen Erfahrungen, die die Logistikexperten des Instituts beim Einsatz verschiedenster Identifikations- und Indoor-Ortungstechnologien zur Unterstützung einer effizienten Lagerorganisation gesammelt haben.

4 Lösungsansatz

Eine zentrale Komponente des für den Be-reich des Lagermanagements realisierten Lösungsansatzes ist das digitale Typenschild, das im Wesentlichen aus einem RFID-Transponder besteht. Bauteile oder Komponenten können damit nicht nur eindeutig identifiziert werden. Ebenfalls kön-nen die Transponder zur Speicherung und Bereitstellung prozessrelevanter Informatio-nen genutzt werden. Zu diesen gehören neben der Bauteilnummer etwa auch Bauteil-art, Herstellungsdatum, Hersteller oder weite-re beliebige bauteilrelevante Daten. Neben der Verschlüsselung der gespeicherten Infor-mationen ist es je nach Anwendungsgebiet und Art der zu kennzeichnenden Gegenstän-de auch möglich, die Transponder nicht sichtbar anzubringen, sodass eine Manipula-tion der bereitzustellenden Informationen erheblich erschwert wird.

Die eindeutige Identifikation von Bauteilen und Komponenten schafft die Grundlage für eine einfache und schnelle Ermittlung der Identität eines Bauteils oder einer Komponen-te. Die Erfassung und Verteilung produktions- und logistikrelevanter Informationen und Daten wird somit erheblich vereinfacht. Zu-

2730

sätzlich können prozessrelevante Informatio-

nen den jeweiligen Bauteilen mitgegeben

werden und stehen dort, wo sie benötigt

werden, zur Verfügung.

Für den Einsatz des Systems in Freiflächenla-

gern kommen weitere mobile Endgeräte zum

Einsatz, die jedoch nicht durch Anwender

direkt genutzt werden. Durch den Einsatz von

GPS-basierten Ortungsgeräten, die ebenfalls

Bestandteil des verteilten Systems sind, kann

der aktuelle Lagerort ermittelt werden. Zur

automatisierten Erkennung von Bewegungen

im Lager und somit Lageveränderungen be-

sitzen die Geräte einen Bewegungssensor,

der die Ortungsgeräte bei Bewegung aktiviert

und nach dem Ablegen wieder in einen

Standby-Zustand versetzt. Die Ausstattung

und technischen Merkmale dieser Ortungsge-

räte orientieren sich ebenfalls an den in der

Analyse ermittelten Anforderungen. Neben

Akkus, die eine Betriebsbereitschaft für einen

bestimmten Zeitraum ermöglichen müssen,

sind auch mechanische Anforderungen wie

Witterungsbeständigkeit zu erfüllen. Zusätz-

lich verfügen diese Geräte über ein GSM-

Modem zur Kommunikation mit dem zentra-

len System. Durch diese Eigenschaften ist es

nicht erforderlich, Infrastrukturen wie z.B.

Antennen einzurichten, die in Anschaffung

und Betrieb mit Kosten verbunden sind.

Bei der Anbringung der Ortungseinheit er-

folgt eine logische Verknüpfung zu einem

Bauteil, sodass alle von diesem Gerät über-

mittelten Informationen korrekt diesem Bau-

teil zugeordnet werden. Dieser Vorgang wird

vereinfacht, indem die sich jeweils in Bauteil

und Ortungseinheit befindenden RFID-

Transponder mit einem Handheld ausgelesen

und einander zugeordnet werden können. So

entstand eine für Außenlager bislang völlig

neue Lösung zur Unterstützung der logisti-

schen Prozesse in einem Lager. In einem

Außenlager können nun die Lage und Positi-

on von Bauteilen exakt ermittelt und durch

den Einsatz von RFID-Technologien alle not-

wendigen Daten auch am Bauteil bereitge-

stellt werden.

5 Zentrales System als Logistik-

leitwarte

Durch die Echtzeitübermittlung und -

protokollierung sämtlicher stattfindenden

Prozesse wissen die Verantwortlichen für

Produktion und Logistik jetzt, wo und in

welchem Prozessschritt sich welches Teil

exakt befindet und Veränderungen werden

im System sofort aktualisiert. Somit kann der

Gesamtzustand von Produktion und Lager

mit erheblich reduziertem Aufwand ermittelt

werden. Neben der schnellen Identifikation

von Restkapazitäten hat sich die Suche nach

einem Bauteil auf die Eingabe der Bauteil-

nummer und Anzeige auf einer Karte redu-

ziert. Statt beispielsweise viele Stunden mit

der Inventur eines Lagers zuzubringen, ver-

ringert sich der Aufwand jetzt auf nur wenige

Minuten.

6 Alle Informationen am Bauteil und

im Prozess

Mit dem Einsatz der mobilen Handhelds

sowie dem RFID-Chip, der einfach per Hand-

held beschrieben und ausgelesen wird, kön-

nen alle zu den jeweiligen Bauteilen und

Prozessschritten relevanten Daten digital

gespeichert und jederzeit ergänzt werden.

31

Nicht zuletzt steht der Nutzung des Systems

mit seinen verteilten mobilen Komponenten

für die Unterstützung von Prozessen, welche

außerhalb des Unternehmens stattfinden,

nichts entgegen. Selbst auf der Baustelle

lassen sich aktuelle Daten erfassen und er-

gänzen, z.B. wenn das Teil dort repariert oder

verbaut wurde. Ist die technische Anlage in

Betrieb genommen, können basierend auf

den mobilen Komponenten (Handhelds) und

den verbauten RFID-Chips Instandhaltungslö-

sungen realisiert werden. Informationen über

zuletzt durchgeführte Reparaturen oder War-

tungen und Inspektionen können auf diesem

Weg erfasst und ebenfalls zur Verfügung

gestellt werden. Der Chip wird damit zum

digitalen Logbuch, das die gesamte Bauteil-

historie, von der Produktion bis zum Betrieb,

festhalten kann. Mit diesen Fähigkeiten ist die

Technologie nicht nur eine enorme Unter-

stützung für die Qualitätssicherung. Sie wird

auch zu einer interessanten Erweiterung,

welche die Hersteller ihren Kunden zusätzlich

mitliefern können. Müssen Jahre später Repa-

raturen durchgeführt werden, stehen auto-

matisch alle dafür wichtigen Informationen

direkt zur Verfügung.

7 Unterstützung der Disposition

Die Vorteile, die sich mit der Nutzung mobiler

Identifikations- und Ortungssysteme für die

Produktion und Logistik ergeben, sind erheb-

lich. Nicht nur, dass der Status der Produkti-

ons- und Logistikprozesse nun als dynamische

Live-Information automatisiert zur Verfügung

stehen oder jedes Detail zum Bauteil sofort

abgerufen werden kann. Die zentrale Soft-

ware des Systems ermöglicht auch die Unter-

stützung zur optimalen Steuerung der Pro-

duktions- und Logistikprozesse. Durch die

Implementierung geeigneter Steuerungsstra-

tegien können Vorschläge für eine möglichst

effiziente somit vereinfachte alltägliche Ent-

scheidungsfindung gemacht werden. Da das

System jedoch lediglich Vorschläge unterbrei-

tet, liegt die Entscheidung, welche weiteren

Schritte basierend auf den vorliegenden In-

formationen nachfolgend durchgeführt wer-

den, immer noch bei den Mitarbeitern in

Produktion und Logistik.

Abbildung 2: Einsatz der mobilen Komponenten in der Produktion und innerbetrieblichen Logistik,

Foto: Dirk Mahler/Fraunhofer IFF

8 Transparenz in Produktion und

Logistik

Mit der Nutzung des Systems gelingt es, eine

Transparenz in Produktion und Logistik zu

schaffen. Dezentral und auch mobil erfasste

Informationen werden zentral in einem Sys-

tem vorgehalten und wieder verteilt. Somit

stehen Informationen jederzeit und an der

richtigen Stelle zur Verfügung und Informati-

32

onsflüsse werden erheblich vereinfacht und

sichergestellt.

Durch eine effizientere Steuerung der Pro-

duktions- und Logistikprozesse können auch

weitere Effekte wie eine Reduzierung der

erforderlichen Lagerflächen durch effizientere

Auslastung oder einer engeren Verzahnung

von Produktion und Logistik erschlossen

werden.

9 Nutzen für weitere Bereiche

Die vielseitige Anwendbarkeit schafft zudem

wichtige und gewinnbringende Vorteile über

die innerbetrieblichen Prozesse hinaus. Mit

der durchgängigen Erfassung sämtlicher

Vorgänge im Unternehmen entsteht eine

lückenlose Dokumentation der bauteilrele-

vanten Prozesse über die Produktion, Trans-

porte und Lagerung, bis zur Baustelle und

auch darüber hinaus im Betrieb. Hiervon

profitieren jedoch nicht nur die zunächst

adressierten Logistiker und Lagermanager,

sondern auch die Instandhaltung und die

Qualitätssicherung.

Originär geplant als effiziente neue Logistik-

unterstützung in Freiflächenlagern und dort

auch bereits erfolgreich eingesetzt, ist die

neue Technologie eben nicht nur auf diese

beschränkt. Ihre Flexibilität, Einfachheit und

Robustheit macht sie für die Nutzung in vie-

len weiteren Bereichen hoch interessant.

33

MOBILE AUGMENTED-REALITY-

SYSTEME FÜR MONTAGE- UND

MARKETINGUNTERSTÜTZUNG

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Simon Adler M.Sc., Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Dipl.-Ing. Gerhard Krossing, VAKOMA GmbH

35

LEBENSLAUF

Simon Adler M.Sc.


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Sandtorstraße 22

39106 Magdeburg

Telefon: +49 391 4090 776


2000 – 2005

seit 2005

2005 – 2006

2006 – 2008

seit 2008

seit 2012

seit 2009

Studium zum Dipl.-Medieninform. (FH), S-H

Freiberufliche Tätigkeit, Modellierung 3D

Leitender Entwickler (Game Development), Fa. Sensator AG,

Thüringen

Studium zum Master of Science in Computational Visualistics,

Otto-von-Guericke Universität Magdeburg

Wissenschaftlicher Mitarbeiter,

Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Themenbereich: »medizinische Simulation«

Themenbereich: »Augmented Reality«

Beginn des Promotionsvorhabens

»Entwicklung und Untersuchung von Verfahren zur

interaktiven Simulation für die Entwicklung minimal-invasiver

Operationsmethoden«

36

LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Sandtorstraße 22

39106 Magdeburg

Telefon: +49 391 4090 776


2006

seit 2006

Abschluss des Studiums als Diplomingenieur für Computer-

visualistik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg


Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Mitarbeit und Leitung in Forschungs- und Industrieprojekten

u.a. in den Themenfeldern CAD to SIM, Produktkonfigurati-

on, Virtuelle Inbetriebnahme, Mixed Reality

37

LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. Gerhard Krossing

VAKOMA GmbH, Geschäftsführer

Olvenstedter Chaussee 9

39110 Magdeburg

Telefon: +49 391 7316 597

Telefax: +49 391 7316 598


1977 – 1981

1982 – 1987

1988 – 1990

1990 – 1991

seit 1991

seit 1992

seit 2000

seit 2012

Ingenieurhochschule Zwickau, Kraftfahrzeugtechnik, Diplomverfahren, Abschluss Diplomingenieur

VE Kraftverkehrs- und Instandsetzungskombinat Magdeburg Direktionsbereich Instandhaltung, zuständig für

Regiewerkstätten

VEB Kraftverkehr Magdeburg, Direktor für Instandhaltung

VEB Zentraler Versorgungsbetrieb des VE Verkehrskombinat

Magdeburg, Betriebsdirektor

THA, Handelshaus Magdeburg Fahrzeugteile Fachgroßhandel GmbH, Geschäftsführer, Privatisierung und Erwerb

Mitglied und Vizepräsident (seit 1995) Landesverband Groß- und Außenhandel S/A e.V.

Mitglied und Vorstandsmitglied im Bundesverband Deutscher

Exporteure e.V.

VAKOMA Trade GmbH, Gesellschafter, Geschäftsführer

Neugründung VAKOMA Production GmbH, Getriebewerk Gesellschafter, Geschäftsführer

38

MOBILE AUGMENTED-REALITY SYSTEME FÜR MONTAGE- UND MARKETINGUNTERSTÜTZUNG

Simon Adler M.Sc., Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer, Dipl.-Ing. Gerhard Krossing

Mobile Systeme (Smartphones, Tablet-PCs)

stellen den kompakten Verbund aus Kamera,

Bildschirm und Senso-ren (u.a. Lage- und

Beschleunigungssensor) dar und besitzen

mittlerweile leistungsstarke Mehrkernprozes-

soren, so dass auch aufwendige Berechnun-

gen und Visualisierungen ermöglicht werden.

Am Fraunhofer IFF wurde eine Mobile Ler-

numgebung für Tablet-PC und Smartphones

entwickelt. Diese Umgebung ermöglicht das

Lernen von Prozessanweisungen in mehreren

Modulen. Die textuelle Beschreibung wird

hierbei durch Bild, Video und virtuelle 3D-

Modelle unterstützt. Die Lernumgebung soll

darüber hinaus im Arbeitsprozess unterstüt-

zen. Wenn im Arbeitsprozess veränderte

Rahmenbedingungen auftreten kann der

Anwender Bild-, Video- und Textinformatio-

nen ergänzen. Der Wissensstand kann über

Multiple-Choice Tests geprüft und verglichen

werden.

Nach Training und Qualifikation kann die

Selbe Anwendung verwendet werden, um

den Arbeitsprozess zu protokollieren. Die im

Prozess erforderlichen Arbeitsprozesse und

Arbeitsschritte liegen hierbei als Checkliste

vor. Beim Beenden eines Arbeitsschrittes

können Nutzereingaben abgefragt werden,

die über ein konfigurierbares Regelsystem

validiert werden, so dass Auffälligkeiten im

Arbeitsprozess identifiziert werden können.

Hierdurch kann die Notwendigkeit von An-

passungen der Arbeitsprozesse erfasst wer-

den.

Die hier verwendeten 3D-Inhalte können

mittels Augmented-Reality (AR) auch zur

Marketingunterstützung eingesetzt werden.

Die AR ist die Überlagerung von Kamerabil-

dern durch zusätzliche virtuelle Inhalte. Durch

Verfahren der Bildverarbeitung können diese

Inhalte lagesynchron zu realen Objekten

dargestellt werden. Im Marketing wird hierfür

das Bild einer Kamera auf einem Monitor

gestellt. Im Sichtbereich der Kamera dienen

hierdurch die Seiten der Produktkataloge als

Präsentationsfläche der 3D-Inhalte. Durch

Bewegung des Kataloges kann der Betrachter

die 3D-Inhalte drehen oder das Modell näher

betrachten, wenn er es näher an die verwen-

dete Kamera bewegt (Abb. 1). Durch Schalt-

flächen auf den Katalogseiten kann der Be-

trachter zusätzlich hinterlegte Animationen

(u.a. Explosions- oder Ablaufdarstellungen)

kontrollieren (Abb. 1).

Abbildung 1: Modell eines Großgetriebes auf einem Werbekatalog, Quelle: Fraunhofer IFF

Kopfgetragene Displays (HMDs) sind auf-

grund der Entwicklung mobiler Endgeräte

zunehmend technologisch ähnlich zu aktuel-

len Smartphones oder Tablet-PCs. Zuneh-

39

mend wird die erforderliche Rechenleistung

im HMD integriert, so dass kein zusätzliches

Gerät mehr mitgeführt werden muss. Die

kompakten Geräte finden hierdurch eine

stärkere Akzeptanz in der Produktion und im

Anlagenbau. Das HMD ermöglicht die hand-

lungsbegleitende Informationsvisualisierung

ohne Anwender bei den durchgeführten

Arbeitsprozessen zu unterbrechen. Durch

Bildverarbeitung und die integrierte Sensorik

kann eine Kontexterkennung ermöglicht

werden. Verändert der Anwender den Ar-

beitsablauf kann das System so automatisch

adaptieren, wodurch die dem neuen Arbeits-

ablauf entsprechenden Handlungsinformati-

onen ohne Anwendereingabe dargestellt

werden können.

Mobile Systeme sind sowohl Smartphones als

auch HMDs und können im industriellen

Kontext das Training, Qualifikation, Marke-

ting sowie bei Arbeitsprozessen mit dynami-

schen Inhalten unterstützen. Der schnelle

Zugriff auf Lerninhalte verbessert die Verfüg-

barkeit bei Arbeitsprozessen. Durch die tech-

nologische Annäherung an HMDs können die

verwendeten Inhalte arbeitsbegleitend zur

Verfügung gestellt werden ohne die eigentli-

chen Arbeitsprozesse unterbrechen zu müs-

sen.

40

LINKED FACTORY –

DATENINTEGRATION ZUR

MOBILEN INFORMATIONS-BEREITSTELLUNG IN DER

PRODUKTION

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Inf. Ariel Firlej, Dipl.-Inf. Tino Langer, Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, Dr. Andreas Schlegel, Dipl.-Inf. Antje Schreiber Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Hauptabteilung Produktionsmanagement

41

LEBENSLAUF

Dipl.-Inf. Ariel Firlej

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und

Umformtechnik IWU, Gruppe Informationsmanagement

Reichenhainer Straße 88

09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 53 97 1373

Telefax: +49 371 53 97 61373


1997

2003 – 2010

seit 2011

Abitur

Ausbildung zum IT-Systemelektroniker

IT-Netzwerkadministrator bei der T-Systems PCM AG in

Feldkirchen bei München

Studium der Angewandten Informatik mit dem Schwerpunkt

Informations- und Kommunikationssysteme an der TU-

Chemnitz, Diplomarbeit »Eine Publish-Subscribe Infrastruktur

für Linked-Data Applikationen«


Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU im Bereich der

Anwendungsentwicklung, Aufgabenschwerpunkt ist die

Entwicklung und Erforschung von Anwendungen im Umfeld

mobiler IT

42

LEBENSLAUF

Dipl.-Inf. Tino Langer


Umformtechnik IWU,

Gruppenleiter Informationsmanagement


09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 53 97 1113

Telefax: +49 371 53 97 61113


2004

seit 2004

Abschluss des Informatikstudiums an der Technischen

Universität Chemnitz mit dem Schwerpunkt Künstliche

Intelligenz


Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz,

Themenfeld: e-Services für Maschinen und Anlagen

43

LEBENSLAUF

Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz

Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Hauptabteilungsleiter Produktionsmanagement


09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 5397 1349

Telefax: +49 371 5397 61349


1986

1994

seit 2000

seit 2012

Maschinenbaustudium an der Technischen Universität in

Sankt Petersburg

Wissenschaftlicher Assistent an der Technischen Universität

Chemnitz

Promotion an der Technischen Universität Chemnitz


Umformtechnik IWU

Hauptabteilungsleiter Fraunhofer-Institut für

Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

In der Abteilung Produktionsmanagement tätig

44

LEBENSLAUF

Dr. Andreas Schlegel


Umformtechnik IWU, Abteilungsleiter

Unternehmensmanagement

Reihenhainer Straße 88

09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 5397 1177

Telefax: +49 371 5397 61177


Seit 2001

Studium Fertigungstechnik und -betrieb mit dem

Schwerpunkt der rechnergestützten Arbeitsvorbereitung an

der Technischen Hochschule Zwickau

Promotion an der Technischen Universität Chemnitz


Umformtechnik IWU

Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind die

ressourceneffiziente Produktion, das betriebliche

Informationsmanagement sowie die digitale Planung und

Steuerung von Fabrik- und Logistikprozessen

45

LEBENSLAUF

Dipl.-Inf. Antje Schreiber


Umformtechnik IWU, Gruppe Unternehmensplanung und -

steuerung


09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 5397 1059

Telefax: +49 371 5397 61059


1995

2000 – 2007

2008 – 2010

seit 2010

Ausbildung zur Vermessungstechnikerin

Angestellte bei einem öffentlich bestellten

Vermessungsingenieur in Chemnitz im Bereich Kataster und

Geoinformationssysteme

Studium der Angewandten Informatik an der TU Chemnitz

Wissenschaftliche Mitarbeiterin, TU Chemnitz am Institut für

Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP) im

Virtual Reality Center Production Engineering

Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für

Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in der

Abteilung Unternehmensmanagement,

Aufgabenschwerpunkte liegt in der Erforschung und

Entwicklung von Anwendungen im Umfeld der Mobile IT

46

LINKED FACTORY – DATENINTEGRATION ZUR MOBILEN INFORMATIONSBEREITSTELLUNG IN DER PRODUKTION

Dipl.-Inf. Ariel Firlej, Dipl.-Inf. Tino Langer, Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, Dr. Andreas Schlegel,

Dipl.-Inf. Antje Schreiber

1 Einleitung

Im Umfeld der Produktion werden die zu

beherrschenden Prozesse zunehmend kom-

plexer und müssen sich den-noch bei gleich-

bleibend hoher Qualität und Zuverlässigkeit

flexibel an geänderte Rahmenbedingungen

anpassen [1]. Sowohl während der einzelnen

Lebenszyklusphasen von Produkten wie bei-

spielsweise Entwurf, Entwicklung und Be-

trieb, als auch in verschiedenen Teil-bereichen

der Produktion wie Fertigung, Logistik und

Controlling, fallen unterschiedlichste Daten

an [2]. Einer durchgehenden Optimierung

von Prozessen steht dabei oft eine große

Menge von inkohärenten Daten, erfasst über

die einzelnen Lebenszyklusphasen, aber auch

fehlende Daten und Information zwischen

den einzelnen Phasen, gegenüber [3]. Erhöht

werden die bestehenden Schwierigkeiten da-

durch, dass derzeit existierende Software-

werkzeuge und Datenverwaltungssysteme

meist Insellösungen darstellen, so dass Daten

nicht oder nur unzureichend miteinander

verknüpft, und Informationen aufgabenbe-

zogen bereitgestellt beziehungsweise visuali-

siert werden können.

Demgegenüber ergeben sich in Folge der

fortschreiten-den Entwicklungen im Bereich

der Informations- und Kommunikationstech-

nologien, unter anderem im Umfeld mobiler

Endgeräte, neue Einsatzgebiete und innovati-

ve Interaktionsmöglichkeiten in der Produkti-

on [4][5]. Ergänzt durch den Wunsch nach

autonomen und selbstorganisierenden Pro-

duktionssystemen müssen Informationen

gezielt – in Abhängigkeit des Kontextes, wie

Ort, Zeit oder Rolle des Nutzers – zur Verfü-

gung gestellt werden.

Um diesen sowohl produktions- als auch

informations-technischen Herausforderungen

im Kontext der Industrie 4.0 zu begegnen,

wurde am Fraunhofer IWU ein Konzept der

vernetzten Fabrik (»Linked Factory«) entwi-

ckelt. Ziel ist es, Wissen sowohl über die

einzelnen Maschinen und Komponenten

einer Fabrik, als auch bezüglich umgesetzter

Prozesse und gefertigter Produkte global

verfügbar zu machen. Eine softwarebasierte

Umsetzung des Konzeptes dient als Basis für

eine Auswahl von Softwarewerkzeugen,

beispielsweise zur anwendungsspezifischen

Überwachung, Visualisierung und Steuerung

ausgewählter Bereiche der Produktion. Dem

Trend folgend, Interaktion und Kontrolle

durch den Einsatz mobiler Steuerungs- und

Überwachungseinheiten zu ergänzen, kön-

nen diese Werkzeuge direkt vor Ort genutzt

werden, um so eine permanente und nahezu

Echtzeitbedienung und Echtzeitkontrolle zu

ermöglichen. Als industriebezogene Anwen-

dung der Linked Factory wurde am Fraunhof-

er IWU beispielsweise eine Lösung zur mobi-

len Überwachung von Produktionsanlagen

mit kontextbasierter Informationsbereitstel-

lung umgesetzt.

47

2 Globale Daten- und Informations-

bereitstellung zur Produktions-

unterstützung

Damit Maschinen und Komponenten einer

Fabrik dezentral agieren und durch ihre ge-

zielte Interaktion mit der Umgebung die

Produktion mit allen Haupt- und Neben-

prozessen optimieren können ist es notwen-

dig, dass sich alle Komponenten der Produk-

tion, Produktions- und Gebäudeinfrastruktur

ihrer Umgebung bewusst sind. Um dieser

Aufgabe gewachsen zu sein, müssen die

virtuelle IT-Welt und die reale Produktions-

welt zunehmend weiter zusammenwachsen.

Das nachfolgend vorgestellte Konzept und

die softwarebasierte Umsetzung der Linked

Factory repräsentiert eine notwendige Teillö-

sung zur Realisierung dieser Entwicklung.

2.1 Konzept und Umsetzung der

Linked Factory

Die Linked Factory stellt, als eine softwareba-

sierte Daten- und Dienstplattform, einen

integralen Baustein auf dem Weg zur Umset-

zung neuer innovativer Lösungen zur Unter-

stützung flexibler Produktionsstrukturen dar.

Sie integriert und verknüpft domänenüber-

greifende Daten, beispielsweise bezüglich

– Struktur und Aufbau vorhandener Ma-

schinen und Produktionssysteme,

– Kennwerten und Sensorinformationen

laufender Prozesse, Bearbeitungsstän-

den und -ergebnissen gefertigter Pro-

dukte (MES),

– Zielvorgaben zur Steuerung des Fabrik-

betriebes (PPS, ERP),

– Ressourcenverbrauch von Komponenten

der Produktion, Produktions- und Ge-

bäudeinfrastruktur (Leitsysteme),

– Zusammenhängen zwischen den Kom-

ponenten einer abgebildeten Fabrik.

Unter explizitem Einbezug des Menschen in

der Produktion erfüllt die Linked Factory,

neben der Integration bestehender Software-

systeme, verschiedene Aufgaben, um typi-

sche Anwendungen im Produktionsumfeld,

wie beispielsweise das Condition Monitoring

oder die Fertigungssteuerung, zu unterstüt-

zen. Ziel ist es, domänen-spezifisch verwalte-

te Daten entsprechend vorgegebener Anfor-

derungen zur Ableitung neuer Informationen

oder angefragten Wissens miteinander zu

verlinken. Diese Daten werden kontextbezo-

gen über definierte Schnittstellen in Abhän-

gigkeit vorhandener Anfragerollen bereitge-

stellt. Unter Anwendung der so verlinkten

Daten und basierend darauf generierter In-

formationen, sind verschiedene Dienste aus-

führ- und kombinierbarbar. Um die Flexibilität

in der Anwendung und den Administrations-

aufwand zu minimieren, existieren weiterhin

für die einzelnen Komponenten der Fabrik

Mechanismen zur Selbstbeschreibung (plug

and play), die eine dynamische Erweiterbar-

keit erlauben. Abbildung 1 zeigt das Konzept

der Linked Factory schematisch.

Für die softwarebasierte Umsetzung der

Linked Factory werden am Fraunhofer IWU

Prinzipien des Semantic Web [6][7] genutzt.

Ziel des Semantic Web, als eine Erweiterung

des World Wide Web, ist es, die Verarbeitung

48

von Daten durch Maschinen mithilfe geeigne-ter, eindeutiger Beschreibungen und Regeln zu ermöglichen beziehungs-weise zu erleich-tern. Eine wichtige Eigenschaft dieses Vorge-hens ist die formale, und damit durch Com-puter verständliche Repräsentation von In-formationen unter Verwendung definierter Vokabulare. Bei der Konzeption der Linked Factory wurden erste mögliche Anwendungs-szenarien identifiziert, folgende befinden sich derzeit in Umsetzung: – Integration von Condition-Monitoring-

Systemen zur maschinen- und anlagen-übergreifenden Auswertung bereitge-stellter Zustandsdaten

– Lösungen zur Fertigungssteuerung unter Nutzung verknüpfter Informationen aus unternehmensinternen und -externen Datenquellen

– Kontextbasierte Assistenzsysteme (mobil und stationär) zur Erhöhung der Pro-duktqualität

– Mobile Lösungen zur Überwachung, Steuerung und Visualisierung von Pro-duktionsprozessen

– Mobile Lösungen zur Wartungs- und Instandhaltungsunterstützung

Eine bestehende Lösung zur Überwachung, Steuerung und Visualisierung von Produkti-onsprozessen steht im Fokus der weiteren Ausführungen des Beitrages. 2.2 Konzepte zur Datenintegration Wie in Abschnitt 2.1 einleitend dargestellt, besteht eines der Ziele der Linked Factory als Softwarelösung darin, Daten aus unterschied-lichsten Softwaresystemen der Produktion (nach SOP, start of production – Beginn der Serienproduktion) und deren Vorbereitung (vor SOP) zu integrieren. Eine redundante Datenhaltung soll dabei vermieden werden. Innerhalb der Produktionsumgebung anfal-lende Daten sind typischerweise domänen- und anwendungsspezifisch und werden so beispielsweise in MES- oder ERP-Systemen separat und in unterschiedlicher Art und Weise abgelegt. Für die Erfüllung spezifischer Aufgaben und die Bearbeitung konkreter Anfragen werden sie wiederum von den

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Konzeptes der »Linked Factory«, Quelle: Fraunhofer IWU

49

fachspezifischen Softwarelösungen aufberei-

tet und entsprechend repräsentiert.

Ein deutlicher Mehrwert kann erzielt werden,

wenn Daten über ihren eigentlichen Erfas-

sungszweck hinaus zur Ableitung zusätzlicher

Informationen und neuen Wissens herange-

zogen werden können, beispielsweise durch

die gezielte Verlinkung über Domänengren-

zen hinweg [8]. Dieses Vorgehen ist nicht nur

für Daten anwendbar, die produktionsbeglei-

tend während des Anlagenbetriebes bereit-

gestellt und erfasst werden (nach SOP) [3].

Häufig existieren zwischen der Planung und

dem Betrieb von Produktionssystemen Infor-

mationslücken. Diese entstehen, wenn bereits

vorhandene Modelle aus der Planung nicht

zur Anwendung im Anlagenbetrieb überführt

werden und neu entwickelt werden müssen.

Dieses aktuell häufig angewendete Vorgehen

entspricht nicht den Zielen der Digitalen

Fabrik und kann sowohl zu inkonsistenten

Datenbeständen als auch zu redundanten

Datenstrukturen führen, die meist einen

erhöhten Integrationsaufwand zur Folge

haben. Zur Bereitstellung der aus unter-

schiedlichen Anwendungen integrierten

Daten bietet die Linked Factory Mechanismen

zum standardisierten Zugriff, beispielsweise

über formal beschriebene Webservices. Ne-

ben der zentralen Verfügbarkeit von Daten

zur dezentralen Entscheidungsunterstützung

steht die gezielte Verknüpfung von Daten

unterschiedlichster Domänen im Vorder-

grund, um basierend darauf neue Informati-

onen – respektive neues Wissen – zu generie-

ren. Die gespeicherten Daten ermöglichen

sowohl die Rekonstruktion historischer Pha-

sen als auch die Repräsentation und Steue-

rung aktueller Zustände eines Produktionssys-

tems.

3 Mobiler Leitstand

Nachdem der konzeptionelle und software-

basierte Ansatz der Linked Factory vorgestellt

wurde, erfolgt die Darstellung eines mobilen

Leitstandes zur Überwachung, Steuerung und

Visualisierung von Produktionsprozessen im

Umfeld der getakteten Fertigung von Produk-

ten. Ziel ist es zu zeigen, dass dieser mobile

Leitstand einfach mit der Linked Factory ver-

bunden werden kann, um alle zur Aufgaben-

erfüllung erforderlichen Daten und Informati-

onen orts-, zeit- und rollenbezogen bereitzu-

stellen.

3.1 Demonstrationsplattform Monta-

geanlage

Für die beispielhafte Umsetzung und Veran-

schaulichung entwickelter Lösungen zur

Überwachung, Steuerung und Visualisierung

von Produktionsprozessen dient eine am

Fraunhofer IWU vorhandene Montageanlage

der Firma SITEC Industrietechnologie GmbH.

Mit der Motivation 'Bits sichtbar machen'

werden unter Anwendung dieser Sonderan-

lage zur Montage industrierelevante Soft-

warelösungen erprobt. Die vielfältigen und

oft komplexen Aufgaben der Produktionen

können so unter Anwendung moderner

Ansätze und Lösungen der Informationstech-

nik unterstützt und verbessert werden. Die

gewählte Montageanlage bietet eine Aus-

wahl auszuführender Bearbeitungsschritte,

anhand derer die Herstellung eines repräsen-

tativen Produktes mit klassischen Aufgaben

einer flexiblen Montageanlage demonstriert

werden kann. Abbildung 2 zeigt eine sche-

matische Darstellung der Bearbeitungsstati-

onsanordnung.

50

Der Transport zu bearbeitender Produkte zwischen den Bearbeitungsstationen erfolgt unter Einsatz von Werkstückträgern, wobei Varianten (Produkttypen) mit unter-schiedlichen Eigenschaften und Qualitätsan-forderungen gefertigt werden können. Auf Transpondern, die an jedem Werkstückträger angebracht sind, werden sowohl Informatio-nen zum geplanten Ablauf der Bearbeitung als auch die Ergebnisse jedes einzelnen Bear-beitungsschrittes gespeichert. Um die in der Industrie häufig gestellte Anforderung einer durchgehenden Rückverfolgbarkeit (vgl. Traceability [9]) aller gefertigten Produkte sicherstellen zu können, werden für jede Bearbeitungsstation alle resultierenden Pro-zessergebnisse einzelproduktbezogen erfasst und dauerhaft abgelegt.

Abbildung 2: Aufbau der Montageanlage mit Bedienerarbeitsplatz, Quelle: Fraunhofer IWU

Neben den Prozessergebnissen werden wei-terhin alle anlagenbezogenen Daten gespei-chert und stehen damit sowohl für eine Aus-wertung als auch zur Visualisierung zur Ver-fügung. Abbildung 3 zeigt einen Ausschnitt der erfassten Daten.

Abbildung 3: Erfasste Daten als Basis zur Transpa-renzerhöhung in der Produktion, Quelle: Fraun-

hofer IWU (in Anlehnung an [8])

3.2 Mobiler Leitstand als Anwen-dungsszenario der Linked Factory

Als Anwendungsszenario mobiler Anwen-dungen im Produktionsumfeld wurde am Fraunhofer IWU ein mobiler Leitstand reali-siert, der dem Nutzer unter Anwendung der vorgestellten Montageanlage kontextbezo-genen Zugriff auf die in der Linked Factory hinterlegten Daten und Informationen er-möglicht. Der Vorteil mobiler Endgeräte im produktionstechnischen Umfeld im Vergleich zu stationären Anwendungen (Desktopan-wendungen) ergibt sich insbesondere aus der flexiblen, fokussierten und ortbezogenen Unterstützung spezifischer Aufgaben. Dieses Vorgehen lässt sich direkt mit den derzeit populären Apps im privaten Umfeld verglei-chen. Leichtgewichtige, auf die konkrete Aufgabenerfüllung ausgelegte Anwendungen unterstützen, ohne den Nutzer mit unnötigen Zusatzfunktionen abzulenken. Die Funktiona-lität des mobilen Leitstandes wurde daher so ausgelegt, dass Teilaufgaben zur Unterstüt-zung individueller Tätigkeiten definierten

Daten

Ident-daten

Zeit-stem-

pel

Produkt-daten

Energie-daten

Bearbeitungs- datenBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungs

Funktionalda-ten

Produkt-typdaten

Prozessdaten

Materialda-ten

a-a- Parameterda-ten

Prozessdaten Anlagendaten

a- Produktions-daten

a-a- Maschinen-daten

51

Rollen zugeordnet sind. In einem ersten

Schritt wurden in Abhängigkeit vom zu un-

terstützenden Aufgabengebiet drei Nutzerrol-

len identifiziert, die im produktionstechni-

schen Umfeld mit Maschine und Technik

interagieren können.

Diese Rollen und deren mögliche funktionale

Anforderungen an eine mobile Unterstützung

bezüglich der Aufgabengebiete sind im Ein-

zelnen:

Interessent Als Interessent wird ein Benutzer gesehen,

der nicht unmittelbar in die Produktion ein-

gebunden ist - beispielsweise ein Gast, dem

fachliche Informationen zu eingesetzten

Technologien und Maschinen zur Verfügung

gestellt werden sollen. Im Sinne der Informa-

tionsvermittlung wird eine informative Dar-

stellung der eingesetzten Prozesse gestattet.

Wichtig ist, dass ein Eingriff in laufende Pro-

zesse, eine Steuerfunktionalität oder Echtzei-

taktualisierung von Prozesswerten nicht ge-

stattet sein darf.

Maschinen-/Anlagenbediener Der Bediener hat den größtmöglichen Kon-

takt mit der Maschine und benötigt für die

Erfüllung seiner Aufgaben neben einer nahe-

zu Echtzeitvisualisierung (beispielsweise von

Prozesswerten infolge einer Bearbeitung)

auch eine eingeschränkte und der Maschi-

nenrichtlinie entsprechende Eingriffs- und

Steuerfunktionalität. Er benötigt einen Über-

blick über die Gesamtanlage mit Haupt- und

Nebenprozessen, so dass im Fehlerfall schnell

eine Abhilfestrategie gefunden werden kann.

Eine hohe Fertigungstransparenz durch den

Einsatz intuitiver Visualisierungsmöglichkeiten

ist von hoher Wichtigkeit.

Instandhalter Der Instandhalter benötigt wie der Bediener

einen Gesamtüberblick über die Anlage. Der

Fokus liegt hier aller-dings oft auf histori-

schen Daten, weniger – wie es beim Bediener

der Fall ist – auf aktuellen Zuständen und

Prozesswerten. So kann im Falle einer Stö-

rung der Fehler besser eruiert werden. Als

Unterstützung ist meist ein Zugriff auf techni-

sche Dokumentationen und Ersatzteil- bzw.

Wartungsmanagementsysteme, die wiede-

rum in das Konzept der Linked Factory als

Datenquellen bzw. integrierte Dienste einge-

bunden sein können, sinnvoll.

Um ortsbezogen Informationen zu verschie-

denen Maschinen und Anlagen bereitstellen

und abrufen zu können, muss die Position

des Nutzers bestimmt werden. Hierfür wur-

den in einem ersten Schritt der Umsetzung

mehrere Anlagen mit einem sogenannten

Quick Response Code (QR-Code) ausgestat-

tet, der mit den am Markt befindlichen mobi-

len Endgeräten eingelesen werden kann.

Dieser QR-Code ist mit der Information ver-

knüpft, welcher Anlage er zugeordnet ist. Im

weiteren Verlauf der Umsetzung werden

alternative Funktionen der eigesetzten mobi-

len Gerätehardware (wie zum Beispiel WLAN

oder Bluetooth) zur Positionierung genutzt

werden.

3.3 Technische Umsetzung

Die Entwicklung für mobile Endgeräte erfor-

dert die Berücksichtigung verschiedener Ein-

flussfaktoren. Mit Hinblick auf umzusetzende

Applikationen ist unter anderem die Hard-

wareausstattung, wie beispielsweise Speicher

und Prozessorleistung, zu berücksichtigen.

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Eine große Gerätevielfalt ergibt sich nicht nur aus einer stark variierenden Hardware, son-dern auch auf Grund unterschiedlicher Be-triebssysteme. Resultierend besteht ein gro-ßes Problem darin, dass einzelne Funktionen nur von bestimmten Geräteklassen unter-stützt werden. Für die Realisierung fachspezi-fischer Applikationen bedeutet dies, dass die darzustellenden Informationen meist geräte-bezogen aufbereitet werden müssen, was zu einem erhöhten Umsetzungsaufwand führen kann. Entsprechende Probleme beschränken sich dabei nicht nur auf die Darstellung, son-dern auch auf bereitgestellte Kommunikati-onsschnittstellen. Um den Entwicklungsauf-wand zu verringern, existieren verschiedene Entwicklungsframeworks, die bei der Applika-tionsentwicklung von der tatsächlich zugrun-deliegenden Hard- und Software abstrahieren [10] [11]. Nicht zu vernachlässigen sind dabei Aspekte der Integration mobiler Endgeräte in Produk-tivnetze. So sollen nur berechtigte Personen auf Informationen zugreifen können, so dass eine Beeinflussung der Produktion und die unbeabsichtigte oder nicht erlaubte Weiter-gabe von Daten verhindert wird. Durch ge-eignete Rechte- und Rollenkonzepte werden diese Kriterien in der Linked Factory unter-stützt. Die Umsetzung des mobilen Leitstandes er-folgte unter Berücksichtigung dieser techni-schen Aspekte. Den Interaktionsmittelpunkt der Anwendung stellt die schematische Dar-stellung der Montageanlage dar (vgl. Abbil-dung 4). Sie bietet einen schnellen Überblick über den Zustand der einzelnen Bearbei-tungsstationen.

Abbildung 4: Mobiler Leitstand - Hauptansicht, Quelle: Fraunhofer IWU

Durch Auswahl der Bearbeitungsstationen kann einfach zu aufgabenspezifisch benötig-ten Informationen gelangt werden – bei-spielsweise zur technischen Dokumentation. In Abhängigkeit von der Rolle des aktuellen Nutzers werden die Information entspre-chend aufbereitet und angepasst dargestellt. So bekommt der Interessent beispielsweise allgemein gültige Information bei der Aus-wahl eines Bearbeitungsmoduls angezeigt, während der Instandhalter den Zustand der Maschine verfolgen (vgl. Condition Monito-ring) und im Problemfall auf technische Do-kumentationen beziehungsweise Wartungs-anleitungen zugreifen kann, um so den Feh-ler zu beheben. Der Anlagenbetreiber be-kommt zusätzlich Auswertungen zu Prozess-werten angezeigt und kann die aktuelle Be-arbeitung per Echtzeitvisualisierung verfolgen (vgl. Abbildung 5). Dem Eingriff in eine laufende Produktion mittels mobiler Endgeräte wird eine besonde-re Beachtung zuteil. Es ist insbesondere zu berücksichtigen, dass alle Forderungen der Maschinenrichtlinie beachtet werden und

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keine Gefährdung der Mitarbeiter besteht. Im Rahmen der aktuellen Umsetzung wurde sich vorerst auf die Steuerung ausgewählter Bear-beitungsprozesse beschränkt. So ist es mög-lich, Parameter einzelner Bearbeitungsstatio-nen anzupassen, um so Produktvarianten zu ermöglichen.

Abbildung 5: Prozesswertanzeige für Anlagenbe-diener, Quelle: Fraunhofer IWU

4 Ausblick Die vorgestellte Umsetzung des mobilen Leitstandes zeigt lediglich einen Ausschnitt bestehender Möglichkeiten. Sowohl im Zuge der weiteren Verknüpfung von Produktions-daten als auch der Entwicklung im Mobile-IT-Bereich ergeben sich neue innovative An-wendungen auf dem Weg zur Linked Factory. Großes Potential birgt die Verknüpfung von Daten aus unterschiedlichsten Bereichen zur Generierung neuen Wissens und deren intui-tive Visualisierung. Im Rahmen der Innovati-onsallianz »Green Carbody Technologies«» [12] entstand durch Initiative am Fraunhofer IWU – vorerst mit dem Ziel der reinen Präsen-tation – ein browserfähiger 3D-Webpresenter

zur Darstellung erzielter Projektergebnisse. Unter Verwendung des Frameworks X3DOM wird mit dieser Anwendung eine vollständige Fabrik mit ihren einzelnen Gewerken im Web dreidimensional präsentiert. Aktuell stehen die vermittelten Daten und Informationen als statische Inhalte zur Verfügung. Als Weiter-entwicklung dieser Art der Informations- und Wissensrepräsentation soll eine Anbindung an die Linked Factory erfolgen, um die Mög-lichkeit zur Anzeige von Livedaten zu ermög-lichen. 5 Literatur [1] Langer, Tino; Neugebauer, Reimund; Wenzel, Ken: Konzepte zur flexiblen und generischen Datenerfassung, -verwaltung und -auswertung bei Maschinen und Anlagen - Teil 1: Entwicklung eines qualifizierten An-lagenmodells. In: ZWF Zeitschrift für wirt-schaftlichen Fabrikbetrieb, Bd. 1-2: S. 41 ff., 2008. [2] Sauer, Olaf: Informationstechnik in der Fabrik der Zukunft - Industrie 4.0. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Bd. 12: S. 955 ff., 2011. [3] Wenzel, Ken; Tisztl, Marcel, Linking pro-cess models and operating data for explora-tion and visualization, Workshop Ontology and Semantic Web for Manufacturing (OSE-MA), Graz, Februar 2012. [4] Gartner Identifies the Top 10 Strategic Technology Trends for 2013, Online: http://www.gartner.com/newsroom/id/ 2209615, Stand: 01.05.2013 [5] Büllingen, Franz; Hillebrand Annette; Schäfer, Ralf G., Nachfragestrukturen und Entwicklungspotenziale von Mobile Business-

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Lösungen im Bereich KMU, WIK-Consult, Bad

Honnef, September 2010.

[6] W3C Semantic Web Activity,

Online: http://www.w3.org/2001/sw/, Stand:

01.04.2013

[7] Linked Data, Online:

http://www.w3.org/DesignIssues/LinkedData.

html., Stand: 01.04.2013

[8] Langer, Tino: Produktivitätsbestimmung

verketteter Produktionsanlagen - Methode

zur Bestimmung der Effektivität verketteter

Produktionsanlagen durch Analyse von Pro-

duktdaten. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftli-

chen Fabrikbetrieb, Bd. 12: S. 984 – 990,

2011.

[9] Neugebauer, Reimund; Langer, Tino;

Kreppenhofer, Dietmar: A model for product

data tracking and tracing in production net-

works. In: 9th Cairo University International

Conference on Mechanical Design and Pro-

duction (MDP-9), Cairo University Interna-

tional Conference on Mechanical Design and

Production, Januar 2008.

[10] jQuery mobile Framework, Online:

http://jquerymobile.com , Stand: 01.05.2013

[11] KendoUi Framework, Online:

http://www.kendoui.com, Stand: 01.05.2013

[12] Innovationsallianz »Green Carbody

Technologies«, Online:

http://www.greencarbody.de, Stand

30.04.2013

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EINSATZ MOBILER ENDGERÄTE ZUR OPTIMIERUNG DER … · IMPRESSUM Arbeitsbericht 19. Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau« »Einsatz mobiler Endgeräte zur Optimierung