Use Cases - IHK...Entwicklung neuer Prozessabläufe und Geschäftsmodelle dienen, andererseits bei Vertretern von regionalen KMUs Verständnis für die sich ergebenden Chancen und

Frei verwendbar www.LNI40.de 1

November 2017 Deutsch

Use Cases


Durch die Ergebnisse aus Use Cases mit dem Labs NetworkIndustrie 4.0 können Unternehmen für die Normungs-RoadmapIndustrie 4.0 Impulse setzen. Dies wird durch die engeZusammenarbeit mit dem Standardization Council I4.0 (SCI40.de)erreicht, um die noch bestehenden Branchengrenzen zwischenElektrotechnik, Maschinenbau und IT in Zukunft zu überwinden.

INDIVIDUELLEWORKSHOPS

DURCHFÜHREN

PASSENDETESTLABS

VERMITTELN

STANDARDISIERUNG INITIIEREN

USE CASES BEGLEITEN

MÖGLICHKEITENKONKRETISIEREN

Unser Angebot richtet sich an kleine und mittlere Unternehmen aller Branchen,mit Fokus auf die produzierende Industrie

Labs Network Industrie 4.0 bietet ein breites,konkretisierendes Informationsspektrum:Direkter Telefonkontakt, Mail, Publikationensowie regionale Informationsveranstaltungenund Demonstrationen konkreter Use Caseszum Thema Industrie 4.0.

Labs Network Industrie 4.0 kooperiert mitzahlreichen etablierten Forschungseinrichtun-gen, um anfragenden Unternehmen dengeeigneten Zugang zu Kompetenzzentren undeiner Test-Infrastruktur in räumlicher Nähe zuvermitteln.

Labs Network Industrie 4.0 bietet individuelleUse Case - Workshops an. Ziel ist es, ausAnwendungsfällen den geeigneten Industrie4.0 - Use Case für ein Unternehmen zuidentifizieren. Der Workshop erfolgt mit Hilfeeinen interaktiven und strukturellen Ansatzes,gearbeitet wird in multidisziplinären Teamsaus Mitarbeitern des Unternehmens, neu-tralen Experten der Branche und ggf. desTestzentrums.

Durch die Vermittlung des Labs Network Industrie 4.0 vonTestlabs an anfragende Unternehmen, können Use Cases aufderen technologische Umsetzbarkeit und Marktreife in der Praxisrisikoarm erprobt werden – ohne zuvor in eine kostspieligeInfrastruktur investieren zu müssen. Darüber bietet sich derZugang zu laufenden und bereits erprobten Testfällen, um einenthemenspezifischen Erfahrungsaustausch zu ermöglichen. Zudemwird Labs Network Industrie 4.0 bei Bedarf von Fördermittelnindividuell beraten.


Das edboard ist ein innovativer Lern- und Lehrtisch rund um denThemenschwerpunkt Industrie 4.0 und Digitalisierung. Er kommtin Schulen, Hochschulen sowie in der Aus- und Weiterbildungzum Einsatz, um einfach und übersichtlich Lehrinhalte aus demBereich Mikroprozessor-, Automatisierungs- und Kommunika-tionstechnik zu vermitteln.

edboard löst das Problem, die „nicht-greifbaren“ informations-technischen Vorgänge der Digitalisierung schnell darstellbar undsomit begreifbar zu machen.

ZUSAMMENFASSUNG

Dr. Marcus KurthModellfabrik Bodensee [email protected] - www.edboard.de

Die Zeppelin-Gewerbeschule und die Modellfabrik Bodenseenutzen das edboard. Es besteht aus einem robusten Aluminium-Rahmen mit hochwertiger Arbeitsplatte und einem senkrechtbefestigtem magnetischen Whiteboard. Auf dem Whiteboardkönnen verschiedene Vernetzungsaufgaben bzw. informations-technische Vorgänge visualisiert werden. Die Umsetzung erfolgtdurch Platzierung und Vernetzung bzw. Verschaltung vonModulen auf dem Whiteboard.

Die einzelnen Module können dabei schnell und einfach inkürzester Zeit aufgebaut und vernetzt werden. WertvolleUnterrichtszeit wird nahezu vollständig für die Vermittlung vonInhalten genutzt und geht nicht durch unnötige vor- undnachbereitende Arbeiten verloren.

Module mit technischen Komponenten, die als Grundlage zuIndustrie 4.0 notwendig sind. Visualisierung und Vermittlungder informationstechnischen Vorgänge der Digitalisierung, umden Unterschied zur klassischen Automatisierungstechnikdarzustellen.

INDUSTRIE 4.0 – MERKMALE

Modularisierte Vorgehensweise. Durchgängiges didaktischesKonzept mit Möglichkeiten zur standardisiertenProgrammierung und Vernetzung mit gleichwertigen Einsatz inConsumer- und Industrie-Technologie sowie zurProgrammierung durch Vernetzung (Standards erlernen).

KONTAKT

STANDARDISIERUNGSANSÄTZE

EDBOARD – INDUSTRIE 4.0LERNTISCHDER INNOVATIVE LERN- UND LEHRTISCH RUND UM INDUSTRIE 4.0UND DIGITALISIERUNG

Lösung für die Aus- und Weiterbildung

• www.youtube.com/watch?v=OuEjg-01ra0• www.edboard.de

REFERENZEN

LÖSUNG Das edboard bietet eine Vielzahl an Modulen. Die Moduleumfassen verschieden Automatisierungs- und Vernetzungs-komponenten sowie Sensoren und Aktoren. Neben demStandardkatalog von mikroprozessorbasierten bis hin zuindustrietypischen Modulen können auch individuelle Moduleangefertigt werden. Gleiches gilt für Aktorik, Sensorik,Kommunikationstechnik oder weitere notwendige Geräte, diein einem breiten Spektrum von Ampeln, Servomotoren,Routern, Netzteilen usw. zusammengestellt oder individuellerweitert werden können.

PROJEKTBESCHREIBUNG

MÖGLICHKEITEN KONKRETISIEREN

BETEILIGTE


+ PASSENDE TESTLABS VERMITTELNMÖGLICHKEITEN KONKRETISIEREN

Ziel dieses Use Cases ist es, die technischen Einsatzmöglichkeitenvon Ausgabe- und Rückgabesystemen im Gesundheitswesen zuermitteln. Dazu werden sowohl technische Voraussetzungen alsauch gesetzliche und hygienischen Vorgaben in Bezug auf dieMaterialwirtschaft und Dokumentationspflicht berücksichtigt.Die Hersteller von Aus- und Rückgabesystemen benötigen einentechnischen und prozessualen Leitfaden an dem sie sichorientieren können, um die Systeme „plug&play“-fähig für den„breiten Einsatz“ in Kliniken, Pflegeheimen und Laboren weiter zuentwickeln. Das Labor soll zukünftig Unternehmen einetechnische Transferplattform bieten, ihre IoT (Internet of Things)-oder M2M (Machine to Machine)-Lösungen an den technischenAnforderungen eines Klinikumfeldes zu entwickeln und zu testen.

ZUSAMMENFASSUNG

Prof. Dr.-Ing. Jörg-Uwe MeyerUniTransferKlinik BioMedTec Campuswww.tzl.de - [email protected]

Mit dem Einsatz von digitalen Aus- und Rückgabesystemen inder produzierenden Industrie lassen sich standardisierteProzesse der Materialwirtschaft bedarfsorientiertautomatisieren. Außerdem entsteht durch die digitalgestützteInteraktion zwischen Mensch-Maschine eine automatischgenerierte Dokumentation und Archivierung. Der Vorteil hierbeiist die Entlastung des Fachpersonals vom wiederkehrendenVerwaltungsaufwand und Verkürzung der Beschaffungswege.Mögliche Einsatzszenarios:• Verbrauchsmaterial (Nachbestellung)• Handinstrumente (Desinfektionskreislauf)• Medizinische Geräte (Aufladung, Service, Wartung und

individuelle Voreinstellung nach ärztlicher Verordnung)• E-Tools wie Pad, Smartphone oder Notebooks

(Aufladung, Service und Wartung)• Schlüsselverwaltung (Räume, Schränke oder

Dienstfahrzeuge mit Terminbelegung)• Wäscheverwaltung (Reinigungskreislauf, personalisierte

oder größenorientierte Ausgabe)

Digital durchgängiger Versorgungsprozess mit automatisierterDokumentation zur Entlastung des medizinischenFachpersonals.


Ziel ist es, gemeinsame Standards zu definieren, die den Handels-und Servicepartnern sowie Herstellern von medizinischenProdukten die Integration in eine digitale Wertschöpfungskette mitintelligenten Aus- und Rückgabesystemen ermöglichen.

KONTAKT


AUSGABE- UND RÜCKGABESYSTEMEIM GESUNDHEITSWESEN 4.0Mehr Zeit für den Patienten durch effiziente &automatisierte Materialwirtschaft

LÖSUNG

Klassifizierung der Systeme nach möglichen Einsatzgebietenwie z.B. OP, Labor, Station, Lagerraum usw.• Wo können welche Arten von Systemen sinnvoll eingesetzt

werden?• Anforderung an die Oberflächenbeschaffenheit nach

Hygienevorschriften?Getestet wird:• Die technische Möglichkeit der Systeme und Methoden der

Prozessdigitalisierung im Materialfluss, in einemtechnischen Klinik-Testumfeld „plug&play“ zu installierenund den Betrieb in der Interaktion mit den Kliniksystemenzu testen.

• Integration in das KIS System direkt über den Gerätetreiber.• Individuelle Gestaltung der Bedieneroberfläche für die

Vereinfachung in der Interaktion Mensch-Maschine.• Baukonstruktion, insbesondere die elektronischen Bauteile

auf Reinigungsfähigkeit nach Hygienevorschriften testen.

PROJEKTBESCHREIBUNG

BETEILIGTE


Internationale Musterfabrik Industrie 4.0

Ziel ist die Entwicklung und Simulation einer internationalvernetzten Prozesslandkarte 4.0 auf Basis dreier vernetzterModellfabriken in drei Ländern (Deutschland, Österreich,Schweiz). In einem gemeinsamen, standardisiertenAutomatisierungskonzept wird in der vernetzten Modellfabrikein cyber-physisches System (CPS) in Form einesModellfahrzeuges produziert, das durch den Kunden in diversenVarianten zusammengestellt oder individuell konstruiertwerden kann.

Elektronische Komponenten werden an der NTB in Buchsproduziert, die Produktion mechanischer Komponenten sowiedie kundenindividuelle Konstruktion erfolgen an der FHVorarlberg und ebenfalls an der NTB. Die Zulieferteile werden inder Produktionsstraße der HTWG Konstanz zeitgerechtendmontiert.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

I4PRODUCTION

Prof. Dr.-Ing. Marcus KurthHochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG)Modellfabrik [email protected]

KONTAKT

Das Forschungsprojekt zeigt als Erkenntnis, welche Maßnahmenauf die Unternehmen zukommen, um die Produktionzukunftssicher, effizient und produktiv zu gestalten und denIndustrie 4.0-Ansprüchen gerecht zu werden.

Die digitale Prozesskette soll einerseits hinsichtlich derAusbildung junger Studierender und Berufstätiger zurEntwicklung neuer Prozessabläufe und Geschäftsmodelledienen, andererseits bei Vertretern von regionalen KMUsVerständnis für die sich ergebenden Chancen und Risikenwecken und sie wissenschaftlich begleiten und fördern.

Modularer Einsatz von Vernetzung, intelligenter Aktorik undSensorik sowie Big Data als Basis. Die Um-Programmierung imBetrieb erfolgt durch Modularisierung und Vernetzung, nichtdurch Neu-Programmierung.Das Business-Ecos-System dient als Eingangsportal des Kundenzur agilen Entwicklung, was den Einsatz neuer Geschäftsmodelleermöglicht.


Einsatz von offenen Automatisierungssystemen mit Standard-Komponenten und Ausbau zu einer standardisierten digitalenProzesskette, die einen standortübergreifenden Daten-austausch in entsprechender Höhe und Volumen zulässt.

Einsatz von Übertragungsprotokollen, die dem Pull-Standardder Material- und Energieprozesse im Automatisierungssystementsprechen. Einbindung in zukünftige Industrieprotokolle aufBasis RAMI 4.0 Architektur ist wünschenswert.



LÖSUNG


Angebot für Innovation & Bildung

Folgende Themen werden innerhalb dieses Workshopsbesprochen:

Industrie 4.0:

• Definition

• Politische Unterstützung in Deutschland

• Aktueller Status in der deutschen Wirtschaft

zukünftige Entwicklung:

• Management/Führungs-Methoden

• Geschäftsmodell-Entwicklung

• Innovationsprozesse

• Flexible Produktion

• Arbeit 4.0

Einführungsstrategie:

• Eigenbewertung

• Auswahl geeigneter Technologien für das eigeneUnternehmen

ZUSAMMENFASSUNG BETEILIGTE

Regelmäßig stattfindender Workshop für 20 Teilnehmer (max. 3je Unternehmen)

Die Vorträge der verschiedenen Referenten werden durchPraxis-Vorführungen zu den Themen 3D-Druck,Fertigungssteuerung, Sensorik und Automatisierung für dieTeilnehmer erlebbar gemacht.

KLICK-TAG INDUSTRIE 4.0

+

Innerhalb eines Tages erkennen Sie für Ihr KMU,welche Veränderungen durch Industrie 4.0 aufSie zukommen und mit welchen Themen Sie inIhrem Unternehmen jetzt schon starten können

PROJEKTBESCHREIBUNG

INDUSTRIE 4.0 – MERKMALE STANDARDISIERUNGSANSÄTZE

Die Barriere des hohen Zeitaufwandes für die Unternehmen,Industrie 4.0 zu verstehen und erfolgsversprechendeUmsetzungsprojekte zu starten, wird auf einen Tag reduziert.Die Teilnehmer können nach diesem Workshop eineEinführungsstrategie für Ihr Unternehmen entwickeln undsofort mit Projekten mit höherer Erfolgswahrscheinlichkeitstarten. Darüber hinaus kennen sie die Vereine undInstitutionen, die die Unternehmen aktiv in verschiedenenThemen unterstützen.

Gemeinsame Koordination von Projekten bzw.Problemstellungen über das Test-Zentrum zur Erkennung vonkonkreten Standardisierungsbedarfen.

Markus Wozniak-MauersbergerBer-LEAN TechCenter [email protected]

KONTAKT

PASSENDE TESTLABS VERMITTELNMÖGLICHKEITEN KONKRETISIEREN


Angebot für Innovation & Bildung

Aufgrund der Komplexität und der Veränderungsgeschwindigkeitneuer Technologien wird es für Unternehmen zunehmendschwieriger, die benötigten Daten für die Entwicklung vonGeschäftsmodellen, für den eigentlichen Entwicklungsprozessund für die Überführung in eine flexible Produktion eigenständigzu ermitteln und zu bewerten. Die Unternehmen müssen zurErkennung und Entwicklung von zukünftigen marktbestim-menden Innovationen neue Unternehmensprinzipien und -prozesse für ihr Geschäft auf Basis von flexiblen Partnerschaftenimplementieren.Diese Veränderungen müssen ausprobiert werden. Dazu könnenUnternehmen Mitarbeiter im Rahmen eines Innovationsprojektesin eine Industrie4.0-Accelerator-Umgebung entsenden. ImRahmen eines strukturieren Prozesses entwickelt das »Start-upTeam« innerhalb von 3-9 Monaten eine Innovationslösung bis zurMarkteinführung.Für die Unternehmen bietet sich neben der Projekt-Realisierungund der Weiterbildung der Mitarbeiter die Möglichkeit, neueMitarbeiter zu rekrutieren.


I4.0 LAB BERLINCOMPANY BOOT CAMP


I 4.0Innovation

Unternehmens-projekt

vomUnternehmen

entsandteInnovatoren

Start-upTeam(s)

Mentoren &Experten

Netzwerk-Partner

Test-Kunden

Peter GräserZFF - Zentrum für Führung [email protected]

KONTAKT

PROJEKTBESCHREIBUNG

Im Company Boot Camp können Mitarbeiter von Unternehmenin einem 3-9 monatigen Zeitraum ihr Innovationsprojektunter Industrie4.0-Accelerator-Bedingungen umsetzen.• Definition des Innovationsprojektes mit dem Unternehmen• Entsendung der Mitarbeiter in das Ber-LEAN TechCenter• Zugang zu allen Innovations- und Umsetzungsnetzwerken• Strukturierte Vorgehensweise zur Entwicklung der Innovation• Entwicklung des Projektes wie ein eigenes Startup zur

Förderung des unternehmerischen Denkens• Regelmäßige Pitch-Runden im Unternehmen• Ergänzung aller fehlenden Ressourcen für das Projekt• Weiterentwicklung der Mitarbeiter in Industrie 4.0-Methoden

und in agilen ProzessenDie Teilnehmer können ihr Projekt mit einer zertifizierten undsystematischen Hochschulqualifikation verbinden(Entrepreneurship-Zertifikat der Steinbeis School of Managementand Technology an der Steinbeis Hochschule Berlin).

Für die erfolgreiche Einführung von Industrie4.0 sindMultiplikatoren in den Unternehmen notwendig.Die Teilnehmer des Company Boot Camp können eine neueUnternehmenskultur 4.0 aktiv erleben und mit dengeknüpften Netzwerken erste Anwendungen auf ihrUnternehmen übertragen.


Die Basis für das Vorgehen im I4.0 Lab Berlin CompanyBootcamp bilden Standards in der Ausbildung – Projekt-Kompetenz-Studium – und für Innovations- und Start-up-Prozesse. Diese Standards stammen aus unterschiedlichenIndustrien und werden für Industrie 4.0- Innovationsprozesseneu kombiniert und zu einem Industrie 4.0-Vorgehensmodellkonfiguriert. Den teilnehmenden Unternehmen bietet sichdurch die Entsendung eigener Mitarbeiter die Chance, dieseStandards zu erproben und im Rahmen ihrer eigenenstandardisierten Prozesse und Verfahren zu implementieren.



Anwendung für produzierende Industrie


Energie- und Ressourceneffizienz ist ein Thema von steigenderBedeutung in der produzierenden Industrie. Die Transparenzbzgl. produktbezogenen Energiebedarfen von Maschinen undProzessketten ist eine wesentliche Voraussetzung für eingezieltes Energiemanagement. Allerdings ist eine (manuelle)Erhebung dieser Daten mit hohem Aufwand verbunden -außerdem fehlt typischerweise der Bezug zu klassischen zeit-,kosten- und qualitätsbezogenen Kennzahlen in der Produktion.

AUSGANGSSITUATION

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der TUBraunschweig - www.tu-braunschweig.de/iwf/pulin-tech engineering - www.in-tech.com

Dr. Frank Höwing Dr. Gerrit Posseltin-tech engineering GmbH TU Braunschweig / [email protected] [email protected]

REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Anforderungserhebung und Entwicklung einesGesamtkonzepts inkl. Messinfrastruktur undMethodeneinbindung

• Entwicklung der Datenaufbereitung in einer Cloud• Iterative Entwicklung der Software-Applikation• Pilotierung in der Lernfabrik der TU Braunschweig• Entwicklung und Durchführung von Schulungen zur

Methodenvermittlung

Automatisierte und digitalisierte Erfassung und Aufbereitungvon Maschinendaten zur Unterstützung vonProduktionsentscheidungen.


Folgende Standards werden verwendet: WebSocket Protokoll,REST API. Das automatische Anbinden von Messsensoren füreine Energieoptimierung ist nicht standardisiert.

KONTAKT


DIGITALER ENERGIEWERTSTROMFÜR LEAN & GREENPROZESSKETTEN IN DERPRODUKTION

Digitalisierung der Energiedatenerfassung mit Bezug zuklassischen Zielgrößen der Produktion mit Hilfe von Sensor-technologien und mobiler Applikation. Unternehmen könnendamit ad hoc erkennen, welche Maschinen wann zu einemhohen Energieverbrauch beisteuern, aber gleichzeitig auchandere Kennzahlen wie Auslastung, Prozesszeiten etc. berück-sichtigen. Dies bietet die Basis für zielgerichtete Maßnahmen-ableitung und spätere –validierung.

LÖSUNG

PASSENDE TESTLABS VERMITTELN

Mittels einer entwickelten Applikation des Lehrstuhls IWF undintelligenter Messtechnik werden produktbezogeneEnergiebedarfe von Maschinen und ganzen Prozessketten aufeinem Tablet sichtbar gemacht. Basis hierfür ist die Methodedes Energiewertstroms, der die Perspektive von Energieeffizienzund Prinzipien der schlanken Produktion vereint. Hiermitkönnen Maßnahmen zur Verbesserung zielgerichtet abgeleitetund deren Wirksamkeit nach Umsetzung validiert werden.


Integration mehrerer Funktionalitäten in bestehendeAutomobilteile und Fertigungsprozesse


Sensoren dienen in der Automobilindustrie zur Qualitäts-kontrolle im Fertigungsprozess, oder sie werden als separateTeile während des Montageprozesses im Fahrzeug verbaut.Strukturteile selbst haben normalerweise keine integrierteSensorfunktionalität.

AUSGANGSSITUATION

PROJEKTBESCHREIBUNG

Eine integrierte Elektronik zur Erfassung, Verarbeitung undÜbertragung von Daten bietet Möglichkeiten für:• Echtzeitüberwachung von Produktionslinien für

Verbundwerkstoffe• Bereitstellung von Daten für Well-to-Wheel-Analysen• Neue kundenrelevante Funktionalitäten bieten höhere

Sicherheit und Zuverlässigkeit• Vorausschauende Wartung mit intelligenten Komponenten

als wichtige Voraussetzung

Harmonisierung heterogener Schnittstellen (Sensoren, Prozessoren, Funktechnologien).


COMPOSITES 4.0: INTELLIGENTESTRUKTUREN FÜR AUTOMOBILE

PASSENDE TESTLABS VERMITTELN

Eine Reserveradmulde aus Verbundwerkstoff wird mitProzessor, Sensoren und Funktechnologien ausgestattet unddient als Vorführobjekt für innovative Strukturen mitintegrierter Intelligenz und Konnektivität. Die Vorführung findetin der Forschungsfabrik der ARENA2036 statt.

Der bestehende Herstellungsprozess und die Gestaltung desTeils bleiben unangetastet. Hier gibt es keine Änderungen,denn sämtliche Elektronikkomponenten werden in dengeschäumten Kern des Teils eingebettet. Funktechnologienermöglichen die nahtlose Integration in ein Serienfahrzeug.

Dr. Klaus Fü[email protected]

KONTAKT

LÖSUNG

Onboard Intelligence

Sensoren

Datenübertragung

Montage / Service

Package

Wärmemanagement

Energieübertragung

NVH

Strukturintegrität

Brandhemmung


Angebot für produzierende Industrie im BereichDesign & Engineering

Modularisierung von mechatronischen Funktions- undProzessbaugruppen für den Sondermaschinenbau. Aufgrund derindividuellen Gestaltung für das kundenspezifische Produkteergeben sich hohe interdisziplinäre Engineeringaufwände.


Derzeit werden zu produzierende Anlagen kunden- undapplikationsspezifisch entwickelt und konstruiert. Verursachtwird dies vor allem durch sehr detaillierte Lastenhefte.Hierdurch ist eine Übertragbarkeit bereits eingesetzterKonzepte und Lösungen nur eingeschränkt möglich.

AUSGANGSSITUATION

Es soll überprüft werden, ob es in Zukunft möglich ist, einzelneFunktionsgruppen zu modularisieren. Im Fokus steht dabei z.B.die Variantenvielfalt der Greif- und Handhabungstechnik.

Ziel ist es die gesamtheitliche Entwicklungskette zuberücksichtigen und zu optimieren.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung von standardisiertenSchnittstellen (bzw. Adaptern zwischen proprietären undStandardschnittstellen) zwischen den Prozesskomponenten(der unterschiedlichen Hersteller) untereinander bzw.zwischen diesen und den durch das KMU hergestelltenSteuerungen.

M.A.i verspricht sich hiervon eine Verkürzung der spezifischenEntwicklungszeit von der Kundenanfrage bis zur produktions-fähigen Lösung.

Markus Obdenbusch Florian [email protected] [email protected]

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Aufnahme der Kundenanforderungen• Analyse der der existierenden Lösungsvielfalt• Kategorisierung nach Produktanforderungen• Reduktion des Lösungsraum und Überführung in generische

Module• exemplarische Unterstützung durch Softwarewerkzeuge

Vereinheitlichung heterogener Schnittstellen (Sensorik, Aktorik, Steuerungstechnik, Mechatronik).Digital durchgängiger Entwicklungsprozess.


KONTAKT

OPTIMIERUNG DES ENGINEERINGSDURCH MODULARE KONZEPTE IMSONDERMASCHINENBAU

INDIVIDUELLE WORKSHOPS DURCHFÜHREN


USE CASES BEGLEITEN

Durchgängige Informationsverfügbarkeit durch denEinsatz digitaler Technologien wie Smart Watchesund RFID

BETEILIGTE

Produzierende Unternehmen befinden sich in einemherausfordernden Umfeld bedingt durch ihr wachsendesProduktportfolio, verkürzte Produktlebenszyklen und die darausresultierende Komplexität ihrer produktionsorganisatorischenProzesse.Innovationen der Industrie 4.0 bieten durch ihre LösungenMöglichkeiten, dass sich produzierende Unternehmen denAnforderungen eines derartig herausfordernden Produktions-umfelds anpassen können, um ihre Wettbewerbsfähigkeitweiterhin sicherzustellen oder auch ausbauen zu können.

AUSGANGSSITUATION

Ein Produktionsrundgang bei Lenser Filtration und die darauf-folgenden Workshops führten zur Konkretisierung von zweiLösungsansätzen: Einsatz von Smart Watches für die Werker undIntegration von RFID in die Filterplatten.Der Einsatz von Smart Watches versorgt die Produktions-mitarbeiter mit den erforderlichen Informationen bezüglich desaktuellen Bearbeitungsstands von Filterplatten und meldetrechtzeitig, wann die nächsten Bearbeitungsschritte undTätigkeiten an den Produkten anstehen. Die Einbindung der RFID-Technologie in den Filterplatten und den nötigen Lesepunktenermöglicht die durchgängige Lokalisierung der Produkte.Basierend auf dem Einsatz dieser Technologie lassen sichInformationen gewinnen, welche die Qualität derProduktionsplanung und –steuerung erhöhen und hierdurch dieReduzierung von Durchlaufzeiten und Erhöhung derLiefertermintreue ermöglichen.

Georg BörsteLenser Filtration [email protected]

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNGDie Vernetzung von Produktionsressourcen mit ihrem Umfeldfördert die Effizienz von Produktionsabläufen, indemwertschöpfende Tätigkeiten effektiv fokussiert werden können. DieAuswahl geeigneter digitaler Lösungen für ein betrachtetesProduktionssystem bildet das Fundament für diese erforderlicheinformationslogistische Transparenzerhöhung. Der Abgleich derproduktionsseitigen Anforderungen mit den Fähigkeiten digitalerTechnologien stehen im Fokus des vorgestellten Projektes mitLenser Filtration. Der Herstellungsprozess von Filterelementenumfasst eine Vielzahl von komplexen Prozessschritten, dieaufeinander abgestimmt werden müssen. Mit dem Einsatz vonRFID-Tags kann die Wertschöpfung weiter optimiert und demProdukt ein nachverfolgbares Identifikationsmerkmal vergebenwerden. Durch die Einführung von Smart Watches kann dieInteraktion mit den Werkern und dem übergeordnetenPlanungssystem von SAP präzisiert werden.

Smart Watches eignen sich für die kontinuierliche Versorgung vonProduktionsmitarbeitern mit den für ihre Aufgabenbereicheerforderlichen Informationen.RFID ermöglicht die eindeutige und auch zeitgleiche Identifizierungmehrerer Objekte in Produktionsabläufen. Neben einer reinenIdentifizierung von Objekten – beispielsweise für die Abbildungvon Materialflüssen – lassen sich zudem prozessbezogeneInformationen wie beispielsweise Bearbeitungsparameter oderQualitätsergebnisse dezentral auf den Transpondern, welche anden Objekten angebracht sind, hinterlegen.


Implementierungsunterstützung und Kommunikationsarchitekturnach DIN SPEC 91329 betrieblichen Informationssystemen.Verringerung von benötigtem Expertenwissen bei derSchnittstellenkonfiguration führt zu Einsparpotentialen gegenüberproprietären Vernetzungen.

KONTAKT


TRANPARENZ PRODUKTIONS-LOGISTISCHER ABLÄUFE

REFERENZENLernfabrik für vernetzte Produktion am Fraunhofer IGCV:https://www.igcv.fraunhofer.de/de/forschung/verarbeitungstechnik/verarbeitungstechnik_referenzprojekte/lvp.html


Anwendung für produzierende IndustrieAngebot für Software, Automatisierung undProduktion

Definition von möglichen Ereignissen, die zu einem Fehler führenkönnen – Aufbau eines Testscenarios mittels einem digitalenZwilling – Erhebung von Korrelationen mittels Data Analytics.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Big Data Analytics in der Elektronikfertigung „AutomatischeFehlerursachenanalyse zum Tombstone Effect“: Wie können dieaufwendigen Wartungsintervalle am Pastendrucker und amBestücker so in die Produktion integriert werden, dass dergrößtmögliche Qualitätsgewinn bei möglichst geringerUnterbrechung der Produktion erfolgt?Die Fehlerbehebung eines Tombstone Effect kostet ca. 6,- € . Ineiner Vorserienfertigung kann das Kosten von ca. 30.000,- €bedeuten. Darf der Fehler nicht behoben werden, wie z.B. vonAutomobilindustrie vorgegeben können sich die Kosten auf das10-fache potenzieren.Die drei häufigsten Fehler in der Leiterplattenbestückung sind derTombstone Effect, Zinnschluss, Positionierung ungenau, Fehleneines Bauteils.

AUSGANGSSITUATION

Maria Christina Bienekmaria-christina.bienek@itac.dewww.smart-electronic-factory.de

PROJEKTBESCHREIBUNG

Aus den im MES (Manufacturing Execution System) vorliegendenDaten wird mittels BigDataAnalytics eine Ereignisabhängigkeitermittelt. Diese werden sukzessive durch weitere Sensordatenangereichert um die Fehlerabhängigkeit weiter zu spezifizieren.Zum Testen von Extrembedingungen wird ein digitaler Test-Zwilling erstellt, an dem die Produktionsbedingungen simuliertwerden können. Ziel ist es, die qualitätsrelevantenWartungsintervalle produktionsspezifisch so zu steuern, dasseine höhere Qualität und eine störungsfreie Produktiongewährleistet werden kann.

• Möglichkeit der Standardisierung der gefundenenZusammenhänge und den damit verbundenen Algorithmen.

• Übertragbarkeit der Lösungen auf andere Branchen.• Vorbild sein für andere Mittelständler etc.


Folgende Standards werden verwendet: OPC-UA, PMML.

KONTAKT


BIG DATA ANALYTICS IN DERELEKTRONIKFERTIGUNGAUTOMATISCHE FEHLERURSACHENANALYSE ZUM TOMBSTONE EFFECT

USE CASES BEGLEITEN

• Vorhersage von Wartungsintervallen zur Qualitätssteigerung(Fehlervermeidung) / Predictive Maintenance

• Wiederverwendbarkeit der Lösung für weitereOptimierungsschritte

• Verbesserung der Visualisierung der Arbeitsschritte für dieWerker

• Bessere Vernetzung der Informationen• Effizienz

LÖSUNG


Anwendung für produzierende Industrie und LogistikAngebot für Software, IT und Automatisierung

Ausgewählte Sensoren von Pepperl+Fuchs werden über einnetIOT-Gateway von Hilscher an das Asset Intelligence Networkangebunden.


Für Industrie 4.0-Komponenten wurde von der Plattform I4.0eine Verwaltungsschale definiert, die alle Daten über dengesamten Lebenszyklus einer Komponente enthält.Heute liegen Daten und Informationen von in Maschinen undAnlagen eingesetzten Komponenten meist nicht vollständig,nicht aktuell und auch nicht in elektronisch lesbarer Form vor.Für einen vorausschauenden Wartungs- und Service-Prozesssind solche Daten notwendig.

AUSGANGSSITUATION

Mit Hilfe des Asset Intelligence Network (AIN) von SAP soll eineVerwaltungsschale gemäß RAMI4.0 für Sensor-Produkte vonPepperl+Fuchs aufgebaut werden. Die Kommunikation zwischenSensoren und AIN erfolgt über ein netIOT Edge Gateway vonHilscher. Ziel ist es, eine durchgängig automatisierteKonnektivität von den Sensoren über das Gateway in das AINaufzubauen, so dass die Sensoren nach dem Anschließenselbsttätig im AIN registriert werden.

Benedikt RauscherGruppenleiter Industrie [email protected]

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNG

In gemeinsamen Workshops von SAP, Hilscher und P+F werdendie Inhalte, deren Quellen sowie die zugrunde liegendenStandards festgelegt. Anschließend werden die Inhalte im AINabgebildet und über ein Web-Frontend bereitgestellt. Parallelwird von Hilscher ein AIN-Connector im Gateway implementiert.

Für die verwendeten Komponenten wird eine Verwaltungs-schale realisiert, welche automatisch angelegt und gepflegtwird. Damit wird ein Asset-Management ermöglicht, bei demdie Szenarien „As planned“, „As installed“ übereinstimmendund konsistent abgebildet werden und der Industrie4.0-Aspekt„Durchgängiges Engineering“ umgesetzt wird.


Folgende Standards werden verwendet: eCl@ss, IO-Link (IEC61131-9), ProfiNet (IEC 61158, IEC 61784-2). Insbesondere dieaus eCl@ss entnommenen Katalogdaten erweisen sich als nichtvollständig und müssen erweitert werden.

KONTAKT


IMPLEMENTIERUNG DER RAMI4.0VERWALTUNGSSCHALE

USE CASES BEGLEITEN


In Zusammenarbeit mit den Firmen Hilscher Swiss GmbH, derPlattform MyLiveZone und der Swiss Smart Factory wurde einbestehender Schulungs- und Demonstrationscase onlineverfügbar gemacht. Mit sechs Schulungsplätzen können nunIndustrie 4.0 relevante Technologieansätze weltweit geschultwerden.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Die Firmen Hilscher, Pepperl + Fuchs und SAP haben zusammeneinen Demonstrationsfall entwickelt, der die Verwaltungsschaleder Plattform I4.0 implementiert. Dieser Demonstratorbeinhaltet hands-on Elemente für die Manipulation undSensorik. Die verwendeten Technologien und Lösungsansätzesind zukunftsweisend für digitale industrielle Applikationen imSinne der Interoperabilität.

AUSGANGSSITUATION

Der neue Schulungs- und Demonstrationscase in sechsfacherAusführung, kann nun für Praxisworkshops, Schulungen undTraining in der Industrie und an Hochschulen eingesetzt werden.Die gewonnene Flexibilität ermöglicht den weltweiten Zugangund kann über die MyLiveZone von allen Interessenten 24/7genutzt werden.

Thomas Zü[email protected]

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNG

In gemeinsamen Workshop wurden Lösungsansätze erarbeitet,welche den hands-on Teil des Demonstrators mit IoT Elementenergänzen. Dadurch wurde der Demonstrator fernsteuerbar. Ineinem zweiten Schritt wurde der Demonstrator mit einemLiveKit auf der MyLiveZone aufgeschaltet.

Fernanalyse, Fernwartung und Ferninbetriebnahme sindimplizite Bestandteile der LIVE Schulungsplätze. Weiter sinddurch die Sharing-Möglichkeit kollaborative Elemente für dieinterdisziplinäre Zusammenarbeit von Firmen umgesetztworden. MyLiveZone.com ist nach den Prinzipien von NewEconomy aufgebaut.


Server Application: JEE 7, Primefaces 6.0, Websockets, MySQL,Docker, VagrantClients: HTML5 WebViewer, Microsoft WPF 4.5 Native ClientCamera Streaming: rtsp, rtmp, hls (prototype)à Das grössteProblem im Livestreaming besteht in der bandbreitenabhäng-igen, zeitlichen Verzögerung des Livestreams. D.h. es ist keindefiniertes Livestreaming mit optimierten Protokollen möglich.

KONTAKT


USE CASES BEGLEITEN

Entwickler des Basisdemonstrators

Live Schulungs- und Demonstrationsplatz


ONLINE LIVE I4.0 SCHULUNG UNDDEMONSTRATIONSCHULUNG UND VERANSCHAULICHUNG VON NEUEN TECHNOLOGIENUND CLOUD-LÖSUNGEN LIVE ÜBER DAS INTERNET 24/7

• www.netiot.com• www.livekit.ch• www.innocampus.ch/ssf

REFERENZEN


USE CASES BEGLEITEN

Anwendung für produzierende Industrie und LogistikAngebot für funktionale Maschinensicherheit,Automatisierung, Software und IT

Ausgewählte Sicherheitssensoren und Sicherheitszuhaltungenwerden in der Reihenschaltung über ein Edge Gateway an eineCloud angebunden.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Für Industrie 4.0-Komponenten wurde von der PlattformIndustrie 4.0 eine Verwaltungsschale definiert, die alle Datenüber den gesamten Lebenszyklus einer Komponente enthält.Heute liegen Daten und Informationen von funktionalenSicherheitsprodukten in Anlagen meist nicht vollständig inelektronisch lesbarer Form, sondern als Zustände vor.Die Anbindung von funktionalen Sicherheitsprodukten aneine Cloud ist ebenfalls meistens nicht vorhanden.

AUSGANGSSITUATION

Die Kommunikation zwischen den funktionalen Sicherheits-produkten und der Microsoft AZURE Cloud erfolgt über dasHilscher netIOT Edge Gateway. Ziel ist es, eine durchgängigeKonnektivität von funktionalen Sicherheitsprodukten über dasGateway in die IT und eine Cloud aufzubauen, so dass dieSicherheitsinformationen in der IT und Cloud Umgebung zurVerfügung stehen und konfiguriert werden können.

Dipl.-Ing. Siegfried RüttgerK.A. Schmersal GmbH & Co.KG , Projektleiter Industrie [email protected]

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNG

In gemeinsamen Workshops der Universität Stuttgart - IAT mitSchmersal, Hilscher, Microsoft und Siemens werden dieInformationen sowie die zugrunde liegenden Standards definiert.Anschließend werden die Informationen aus der Sicherheits-sensorkette in PROFIsafe abgebildet und über das Gatewaybereitgestellt. Parallel wird ein Connector im Hilscher edgeGateway implementiert.

Für die verwendeten Komponenten soll später eineVerwaltungsschale realisiert werden, welche automatischangelegt und gepflegt wird. Im ersten Schritt wurden diefunktionalen Sicherheitsprodukte an die Cloud über einGateway angebunden, um die technischen Voraussetzungenzu validieren.


Folgende Standards werden verwendet: eCl@ss, IO-Link (IEC61131-9), ProfiNet (IEC 61158, IEC 61784-2). Insbesondere dieaus eCl@ss entnommenen Katalogdaten erweisen sich als nichtvollständig und sollten erweitert werden.

KONTAKT


INDUSTRIE 4.0 SAFETY SOLUTIONSAFETY TO CLOUD

WISSENSCHAFTLICHE GRUNDLAGE

Bachelorarbeit von Simon Storz :Anwendungsgebiete von SAFETY im Kontext der Industrie 4.0an der Universität Stuttgart, Institut für Arbeitswissenschaftenund Technologiemanagement (IAT)Dr.-Ing. Dirk Marrenbach [email protected]

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Darstellung der Verwaltungsschale von Industrie 4.0Komponenten als Diskussionsgrundlage und zur Validierungdieser in einer bestehenden Umgebung.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Basis ist der zum IT Gipfel 2015 entwickelte Industrie 4.0Demonstrator, welcher eine Verbindung der realen undvirtuellen Welt illustriert. Der Demonstrator kombiniert einphysisches hochflexibles Transportsystem (Multi-Carrier-Systemder Siemens AG und Festo AG & Co. KG) und eine virtualisierteProduktionsanlage. Der Demonstrator wurde mittelsherkömmlicher Technologien und Ansätze entwickelt und besitzteine individuelle Anbindung an eine Data Analytics Cloud.

AUSGANGSSITUATION

• www.youtube.com/watch?v=4dmA1QtAUzo• http://sf-eu.net/wp-content/uploads/2016/08/siemens-

2016-industrie-4.0-demonstrator-praesentation-de.pdf

Tobias Manger Dr. Ulrich Löwenevosoft GmbH Siemens [email protected] [email protected]

REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Erstworkshop im Testzentrum der evosoft- Identifikation sinnvoller Industrie 4.0 Komponenten für

den existierenden Industrie 4.0 Demonstrator- Identifikation der relevanten Attribute der identifizierten

Industrie 4.0 Komponenten• Ausarbeitung eines Lösungskonzepts durch das Testzentrum

der evosoft- Konzeption einer weiteren Anwendung mit

entsprechenden Bedien- und Visualisierungs-Möglichkeiten für die Industrie 4.0 Komponenten

• Integration der neuen Anwendung in den bestehendenIndustrie 4.0 Demonstrator

• Präsentation auf der Hannover Messe Industrie 2016

Erprobung des Konzepts der Industrie 4.0 Komponente


Folgende Standards werden verwendet: Konzept der Industrie4.0 Komponente

KONTAKT


DARSTELLUNG DES KONZEPTS DERINDUSTRIE 4.0 KOMPONENTE INEINER BESTEHENDEN UMGEBUNG

USE CASES BEGLEITEN

Der Industrie 4.0 Demonstrator wurde basierend auf demKonzept der Industrie 4.0 Komponenten strukturiert.Ausgewählte Inhalte relevanter Komponenten wurden in einereigenständigen Anwendung visualisiert.

LÖSUNG



Implementierung der Verwaltungsschale von Industrie 4.0Komponenten mittels openAAS zur Validierung ausgewählterKonzepte von RAMI4.0 in einer bestehenden Umgebung.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Basis ist der zum IT Gipfel 2015 entwickelte Industrie 4.0Demonstrator, welcher eine Verbindung der realen undvirtuellen Welt illustriert. Der Demonstrator kombiniert einphysisches hochflexibles Transportsystem (Multi-Carrier-Systemder Siemens AG und Festo AG & Co. KG) und eine virtualisierteProduktionsanlage. Der Demonstrator wurde mittelsherkömmlicher Technologien und Ansätze entwickelt und besitzteine individuelle Anbindung an eine Data Analytics Cloud.

AUSGANGSSITUATION

• https://www.youtube.com/watch?v=rJ3CEpJArxo• http://www.plattform-

i40.de/I40/Redaktion/EN/Downloads/Publikation/exemplification-i40-value-based-service.pdf?__blob=publicationFile&


REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Erstworkshop im Testzentrum der evosoft- Festlegung auf das Anwendungsszenario „Value Based

Service“ der Plattform Industrie 4.0.- Vereinbarung von umzusetzenden Use Cases.- Diskussion der Beistellungen des ACPLT der RWTH

Aachen.- Aufteilung der Arbeitspakete.

• Beistellung der bisherigen Entwicklungsergebnisse desopenAAS Projektes.

• Verknüpfung der Daten des realen Demonstrators mit denopenAAS Objekten.

• Entwicklung eines openAAS Viewers zur Visualisierung derkonkret modellierten openAAS Objekte.

• Präsentation der Ergebnisse auf der Hannover Messe 2017.

Validierung des Konzepts der Verwaltungsschale mittelsopenAAS.


Folgende Standards werden verwendet: openAAS und dasKonzept der Industrie 4.0 Komponente

KONTAKT


VALIDIERUNG DER openAASIMPLEMENTIERUNG DER INDUSTRIE4.0 VERWALTUNGSSCHALE

USE CASES BEGLEITEN

Implementierung der Verwaltungsschale von Industrie 4.0Komponenten mittels openAAS für ausgewählte relevanteKomponenten des Industrie 4.0 Demonstrators. Es soll eineMöglichkeit geben, mittels eines Viewers durch dieentsprechenden openAAS Objekte und deren Inhaltedurchbrowsen zu können.

LÖSUNG

(Copyright Reitz/Plattform Industrie 4.0)



Praktische Erprobung der Konzepte des ForschungsprojektsIndustrial Data Space durch Implementierung einer Cloud-to-Cloud Kommunikation folgend der Referenzarchitektur fürKonnektoren des Industrial Data Space.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Das Forschungsprojekt Industrial Data Space und der zugehörigeVerein Industrial Data Space Association entwickeln Konzepteund Referenzarchitekturen für eine zukünftige Daten-Ökonomiemit einem Schwerpunkt auf die Sicherstellung der Daten-Souveränität der beteiligten Unternehmen. Um diese Konzeptebesser beurteilen zu können, wurde eine praktische Umsetzunganhand eines realistischen Beispiels aus der produzierendenIndustrie initiiert.

AUSGANGSSITUATION

• http://www.industrialdataspace.org/publications/industrial-data-space-reference-architecture-model-2017/


REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Erstworkshop von Siemens mit der Industrial Data SpaceAssociation zwecks Abstimmung eines zielführendenSzenarios

• Diverse Workshops der beteiligten Firmen und demIndustrial Data Space

- Identifikation eines Szenarios im Kontext einerzukünftigen Datenökonomie, welches die geschäftlichenZiele der geschäftlichen Rollen erläutert

- Diskussion der vom Industrial Data Space zur Verfügunggestellten Konzepte und Referenzimplementierungen

• Umsetzung des Szenarios und der Konzepte durch dasTestzentrum der evosoft mit Erweiterung bzw. Umbau desIndustrie 4.0 Demonstrators

• Präsentation der Ergebnisse auf der SPS IPC Drives 2017

Validierung der Konzepte des Industrial Data Space


Folgende Standards werden verwendet: Die Implementierungverwendet die Referenzarchitektur des Industrial Data Space.

KONTAKT


PRAKTISCHE ERPROBUNG DERKONZEPTE DES FORSCHUNGS-PROJEKTS INDUSTRIAL DATA SPACE

USE CASES BEGLEITEN

Es wurde unter Nutzung der Konzepte und Referenz-Implementierungen des Industrial Data Space ein Szenarioentwickelt und folgend der Referenzarchitektur für Konnektorendes Industrial Data Space implementiert. Bei der Gestaltung desSzenarios war ein Schwerpunkt, die wirtschaftlichen Treiber derBeteiligten im Kontext einer Daten-Ökonomie zu illustrieren.

LÖSUNG



Eine semantische Basis für den Informationsaustausch inIndustrie 4.0-Anwendungsfällen – auf der Grundlagebestehender Normen und Standards.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Für Systeme, die auf eine Kollaboration bzw. Kooperation mitanderen Systemen angewiesen sind, muss die Semantik derausgetauschten Informationen modelliert werden. Das betrifftMaschinen, die Produktionsaufträge selbstständiguntereinander (um)verteilen oder Sensordaten, die aus räumlichverteilten Messungen zusammengeführt werden. Die Semantikwird umso wichtiger, wenn z. B. die Messung von Qualitäts-Abweichungen eines Bauteils aus der Produktion online inKonstruktions- und Simulations-Werkzeuge zurückgespielt, dortdurchgerechnet und – basierend darauf – die weiterenProduktionsschritte für dieses Bauteil angepasst werden sollen.Die beteiligten Partner müssen „dieselbe Sprache sprechen“.

AUSGANGSSITUATION

Prof. Dr.-Ing. Alexander Fay Prof. Dr.-Ing. Christian DiedrichHelmut Schmidt Universität Universität [email protected] [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Harmonisierung verschiedener Modellansätze und derenpraktischer Anwendung in einer I4.0 Verwaltungsschale mittelsmaschinenlesbarer Merkmale und Strukturen aus Standards.


Folgende Standards werden verwendet: AutomationML,eCl@ss, OPC-UA, IEC 61360, IEC 61987

KONTAKT


SEMANTISCHE BASIS FÜR DENINFORMATIONSAUSTAUSCH ININDUSTRIE 4.0-ANWENDUNGEN

USE CASES BEGLEITEN

SemAnz40 zeigt auf, wie mit in der DKE-Normungs-RoadmapIndustrie 4.0 empfohlenen deutschen und internationalenStandards Anwendungsfälle von Industrie 4.0 mit eindeutigerDatensemantik realisiert werden können. SemAnz40 liefert soeine semantische Basis für die Entwicklung von Produkten undProzessen für Industrie 4.0

LÖSUNG

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

In allen Phasen der Planung und des operativen Betriebs werdenGeräte- bzw. Komponenten-Eigenschaften und -parameter alsMerkmale verwendet. Diese Merkmale aller Planungsobjektewerden mittels eines formalisierten Modells nach IEC 61360 ineCl@ss beschrieben. Das SEMANZ40-Systemmodell (Struktur-,Funktions- und Verhaltensmodell, mit Beziehung zurFormalisierten Prozessbeschreibung VDI/VDE 3682) spezialisiertdas AutomationML-Basismodell. Alle Zwischenergebnissesämtlicher Lebenszyklusphasen können in AutomationML aufMerkmalbasis abgelegt werden. Geräteparameter könnenwährend des operativen Betriebs ausgelesen (z.B. PROFIBUS PA,HART, ….) und als Werte der entsprechenden Datenelemente(meist synonym als Merkmale bezeichnet) in AutomationMLeingebracht werden.

AutomationML - ProDOK NG-Export und Geräteparameter inAutomationML können zusammengeführt werden, umVergleiche zwischen der Anlage “as planned” und “as built”vorzunehmen. An einer Festo MPS500 Demonstrationsanlagesind Implementierung und Test diverser Anwendungsszenariender Plattform I4.0 umgesetzt worden.

AAS: Asset Administration Shell, Verwaltungsschale



Illustration der Anwendungsszenarien „WandlungsfähigeFabrik“, „Value-Based Service“ und „Smarte Produktentwicklungfür die smarte Produktion“ auf Basis eines realistischen Beispielsund wie durch Industrie 4.0 die reale und virtuelle Weltmiteinander verbunden werden.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Die vier Unternehmen in der Leitung der Plattform Industrie 4.0haben auf Basis kommerziell verfügbarer Produkte undTechnologien einen realistischen, physischen Demonstratorentwickelt, um insbesondere Anwendern aus derproduzierenden Industrie typische Anwendungsszenarien vonIndustrie 4.0 zu erläutern. Dieser Demonstrator wurde erstmaligauf dem IT-Gipfel 2015 einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt.

AUSGANGSSITUATION

• http://www.de.digital/DIGITAL/Redaktion/DE/IT-Gipfel/Download/2015/nationaler-it-gipfel-2015.html

• https://www.vdi.de/nc/technik/fachthemen/mess-und-automatisierungstechnik/artikel/industrie-40-components-modeling-examples/


REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Diverse Workshops der vier Firmen in der Leitung derPlattform Industrie 4.0 zwecks Diskussion und Auswahlrepräsentativer und realistischer Anwendungsszenarien

• Diskussion der konkreten Umsetzbarkeit der ausgewähltenAnwendungsszenarien mit dem Testzentrum der evosoft

• Fokussierung der Umsetzung auf das Anwendungsszenario„Wandlungsfähige Fabrik“

- Modularer Aufbau ermöglicht Austausch der einzelnenBearbeitungsstationen, illustriert in der virtuellen Welt

- Transport in der realen Welt passt sich automatischselbstständig an

- Betreiber können so flexibel auf Markt- undKundenanforderungen reagieren

• Entwicklung eines Drehbuchs zwecks Präsentation alsKanzelrinnen- Exponat auf dem IT-Gipfel 2015

Illustration der Verschmelzung der realen und digitalen Weltanhand des Anwendungsszenarios „Wandlungsfähige Fabrik“


Anwendungsszenarien der Plattform Industrie 4.0 undAnwendungsbeispiele

KONTAKT


ILLUSTRATION VON INDUSTRIE 4.0ANHAND EINES REALISTISCHENBEISPIELS

USE CASES BEGLEITEN

Der Demonstrator kombiniert ein physisches hochflexiblesTransportsystem (Multi-Carrier-System der Siemens AG undFesto AG & Co. KG) mit virtualisierten Bearbeitungsstationen.Außerdem werden Bewegungs- und Energieverbrauchsdatender Carrier zwecks Analyse in eine Cloud-Plattform übermittelt.

LÖSUNG

(Copyright Siemens AG)


ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Christian WagenerMittelstand 4.0-Kompetenzzentrum [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Die OEE lässt sich auf Basis der Maschinendaten nun dynamischberechnen. Dadurch wird die Genauigkeit und Aussagekraft derKennzahl erhöht. Zusätzlich lassen sich die neu anfallendenDaten mit Hilfe von Auswertealgorithmen besser nutzen(Dashboard, Produktionsanalyse,…).


Für die Kommunikation wird MQTT eingesetzt. Durch den neuenSoftwareconverter entsteht die Möglichkeit der Einbindung inzukünftige Industrieprotokolle, z. b. RAMI 4.0.

KONTAKT


MASCHINENDATENERFASSUNG INDER PRODUKTION

Echtzeitdaten aus der bestehenden Maschinensteuerung werdenzur automatischen Berechnung einer OEE (Overall EquipmentEfficiency) genutzt. Die Daten werden zudem zur Visualisierungaufbereitet und für ein effizientes Störungsmanagementherangezogen.

Die Maschinen sollen aktuelle Statusänderungen selbstständigmelden, damit die OEE automatisch berechnet werden kann.Zusätzlich sollen die Daten für eine Visualisierung zur Verfügungstehen und ein effizientes Störungsmanagement ermöglichen.

AUSGANGSSITUATION

Sennheiser fertigt mit CNC-Drehmaschinen unterschiedlicherBaujahre Komponenten für Audioequipment. Bisher wurdenMessplätze über Workstations in das hauseigene MES-Systemeingebunden. Die CNC-Maschinen hätten sich bisher nuraufwendig einbinden lassen und wurde daher nicht umgesetzt.

Im Rahmen des Projekts wurden zunächst mögliche Schnittstellenfür den Zugriff auf die Maschinensteuerung identifiziert undhinsichtlich ihrer Anwendbarkeit geprüft. Die Steuerung ist eineSiemens 840d powerline mit DDE-Schnittstelle. Mit Hilfe einervom IFW entwickelten Software lassen sich die Daten nun auf einGateway übertragen. Die im Gateway hinterlegte Logik sorgt fürdie Verknüpfung der Maschinendaten und schreibt die darausentstehenden Plandaten (Produktion, Rüsten, etc.) in eineDatenbank. Aufgrund der anfallenden Datenmenge muss dieKommunikation mit dem MQTT-Protokoll auf ein Mindestmaßreduziert werden. Aus der Datenbank können die Plandatenbeliebig zur Anzeige und Auswertung genutzt werden.

USE CASES BEGLEITEN

Automatische OEE-Bewertung

LÖSUNG


Das Ergebnis ist ein mobiles Assistenz- und Informationssystemfür verschiedene Aufgaben, Mitarbeiter bzw. Stakeholder. Mitder Lösung ist es u. a. möglich, am PC durch die Fabrik zu gehen,Arbeitsplätze zu begutachten oder Gegenstände zu vermessen.Interessant ist auch die Navigationsfunktion, um bspw. perSmartphone einem externen Servicemitarbeiter den Weg zurMaschine zu zeigen. Des Weiteren werden dem Mitarbeiter ausder Produktion oder der Planung & Steuerung per TabletInformationen zum aktuellen Bearbeitungsstatus oder Zustandder Maschine geliefert.

ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

BETEILIGTE

Prof. Dr. Egon MüllerExperimentier- und DigitalfabrikTechnische Universität [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Im Projekt wurde eine Fabrik geometrisch digitalisiert undEchtzeit-Informationen für verschiedene Benutzer zusammen-gefasst und visualisiert. Dazu wurde im ersten Schritt dieExperimentier- und Digitalfabrik der TU Chemnitz (Testzentrum)mittels mobilen 3D-Laserscanner räumlich erfasst (Zeitaufwandca. 0,5 Stunden für 500 m²). Im zweiten Schritt wurden dieDaten nachbereitet und daraus ein 3D- und Fotomodell derFabrik erzeugt und als Webanwendung für den Nutzerbereitgestellt (Zeitaufwand ca. 2 Tage). Im dritten Schrittwurden in diesem Modell „Point of Interests“ (POI) angelegt (z.B. eine Maschine oder Transportsystem), die dann mittelsWebzugriff an weitere Informationssysteme (z. B. SPS mit Web-Oberfläche oder MES) verknüpft wurden (Zeitaufwand ca. 30min pro POI). Die Lokalisierung der Mitarbeiter am POI kannergänzend auch mittels sogenannter Beacons (RFID-Sender)erfolgen.

Mobiles Assistenzsystem zur rollen- und kontextspezifischenInformationsbereitstellung (Integration von mehrerenInformationssystemen).


Folgende Standards werden verwendet:3D-Scan & 3D-Modellierung (CAD); RFID; Client-/Server-/Web-Technologien (HTTPS).

KONTAKT


FACTORYVIEW – DIGITAL UND REALDURCH DIE FABRIKAnwendung für produzierende Industrie

Daten- &Informationsverarbeitung

3D-Scan &Indoorviewer

Integration &Testumgebung

USE CASES BEGLEITEN

Aggregation und Bereitstellung vonEchtzeitinformationen im Gebäude und amArbeitsplatz mittels 3D-Indoorviewer


USE CASES BEGLEITEN

Anwendung in erneuerbaren Energiegewinnung mitÜbertragbarkeit auf Logistik

Durch Verlagerung von Teilen der zentralen Feldsteuerung indezentrale intelligente Antriebe wird die Regelung vonHeliostaten effizienter und der Kommunikationsbedarfreduziert. Durch einen Wechsel von einer festen Verkabelungzu autonomer Energieversorgung und drahtloserKommunikation, kann der Installationsaufwand deutlichreduziert und die Planung erheblich flexibilisiert werden.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE Die anteiligen Kosten für das Heliostatenfeld liegen beiaktuellen solarthermischen Großkraftwerken (CSP) im Bereichvon 30%. Ein bedeutender Anteil hiervon fällt bei derVerkabelung der Heliostaten für die Energieversorgung undKommunikation an. Ein Wechsel zu dezentralerEnergieversorgung und drahtlose Kommunikation versprichterhebliches Einsparpotential. Zudem lassen sich Planungs- undInnovationszyklen deutlich kürzer und flexibler gestalten, dakeine statische Verkabelung benötigt wird.

AUSGANGSSITUATION

Projektseite Trinamic:https://www.trinamic.com/solutions/research/autor/Projektseite TUHH: https://www.ti5.tu-harburg.de/research/sensornet/autor/

Andreas JohannsenTRINAMIC Motion Control GmbH & Co. [email protected]

REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Verringerung des Energiebedarfs durch leichtgewichtigenmechanischen Aufbau und neuartige Antriebskonzepte.

• Intelligente, dezentrale Antriebssteuerung zur Verbesserungder Präzision und Verringerung der Kommunikation

• Dezentrale Energieversorgung durch PV-Zellen undintelligente Batteriespeicherung

• Effiziente und zuverlässige drahtlose Kommunikation durchKombination von Mesh- und Sternnetzwerken

• Erhöhung der Bandbreitenausnutzung durch geographischesRouting und deterministische, synchroneMultikanalkommunikation

• Dezentrale Infrastruktur von Sensorik und Aktuatoren.• Drahtlose , selbstverwaltende Kommunikation• Verlagerung von Intelligenz in die Einzelkomponenten• Cloud-ähnliche Verwaltung der Aktuatoren und Sensoren


Folgende Standards werden u.a. verwendet: IEEE 802.15.4, EIA-485,Folgende Standards werden entwickelt: IHCP (Intra-HeliostatCommunication Protocol)

KONTAKT


AUTONOME HELIOSTATENSTEUERUNGFÜR SOLARTHERMISCHEGROßKRAFTWERKE

Durch die Verwendung intelligenter Antriebssysteme anstatteinfacher Aktuatoren, kann der Kommunikations- undEnergiebedarf am einzelnen Heliostaten deutlich reduziertwerden. Dadurch kann auf eine flächendeckende Verkabelungdes Heliostatenfeldes verzichtet werden, was die Kostenverringert und Flexibilität erhöht. Zudem kann der einzelneAntrieb wesentlich schneller reagieren, da er nicht aufpermanentes Feedback durch die zentrale Feldsteuerungangewiesen ist.

LÖSUNG

Que

lle:D

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Anwendung für produzierende IndustrieAngebot für Software, Automatisierung undProduktion

Analyse von Prozessdaten mit dem Ziel Fehlteile zu reduzierenund die Produktqualität zu erhöhen – Durch die Echtzeitanalyseund KI Software ADA kann vorbeugend gehandelt werden.

Keywords:• Künstliche Intelligenz• Automatisierung• Effizienz- und Qualitätssteigerung

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Chemische Prozesse und auch andere Produktionen können ausverschiedenen Fertigungsschritten bestehen, die komplexaufeinander aufbauen und sich gegenseitig beeinflussen. Meistist ein tiefes Verständnis der Wirkungszusammenhänge nichtmöglich. Als Konsequenz ist der mehrstufige Prozess meist miteiner höhen Anzahl an Fehlteilen verbunden. Hohen Kostenaufgrund von viel Ausschuss und eine nicht optimaleProduktqualität bieten Verbesserungspotenzial.

AUSGANGSSITUATION

Dr. Katrin [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Prozessdaten aus einem OSI PI System sowie Qualitätsdaten undandere relevante Quellen (z.B. SAP System) werden kombiniert.Mit komplexer Datenanalyse und Methoden des MaschinellenLernens wird die Produktqualität vorhergesagt. SelbstlernendeAlgorithmen passen sich dabei den sich stets veränderten Datenan und verbessern die Vorhersage.In einem konsequenten nächsten Schritt, passt die KI SoftwareADA die Prozessparameter so an, dass die Zahl der Fehlteileminimal bleibt. Dabei wird eine höhere Produktqualität undweniger Ausschuss erzielt.

• Adaption der Algorithmen auf andere Prozesse in derProduktion und auf andere Branchen.

• Durch ein erhöhtes Prozessverständnis werden die Fehlteilereduziert und die Produktqualität erhöht.


Maschinendaten werden noch nicht standardisiert ausgegeben.Aufbauende Systeme müssen sich aufwendig anpassen.Standardisierte Schnittstellen und -ausgabeformaten würdendie Kommunikation zwischen Systemen vereinfachen.

KONTAKT


KÜNSTLICHE INTELLIGENZ IN DERCHEMISCHEN INDUSTRIEMIT AUTOMATISIERTER QUALITÄTSKONTROLLE IN ECHTZEIT HANDELN

USE CASES BEGLEITEN

• Prozessverständnis von komplexen und sich gegenseitigbeeinflussenden Wirkungszusammenhängen

• Vorhersage der Produktqualität, um Fehlteile zu vermeiden• Identifizierung der wichtigsten Einflussparameter auf die Qualität

des Endprodukts• Kostenreduktion und Effizienz

LÖSUNG


Die innovative Technologie ermöglicht bereits in der allererstenEntwicklungsphase eine dreidimensionale Visualisierung neuerYT- Mountainbikes in Originalgröße. Dadurch wird der Aufwandfür die Erstellung von Prototypen reduziert. Weiterhin könnenDesignstudien flexibel und schnell durchgeführt werden. Deroptimierte Entwicklungsprozess verkürzt Time-To-Market undsichert die Kundenzufriedenheit.


Dr.-Ing. Michael LechnerCEO and Co-Founder der HOLOneering [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Data Reduction: Simulations- und Messdatenmengen werdenreduziert und in Hologramme umgewandelt, dabei bleiben diewesentlichen Informationen erhalten.Augmented Reality: 3D-Darstellung virtueller Daten in derrealen Welt.


Umwandlung verschiedener technischer Datensätze ineinheitliche Formate und Umwandlung dieser in vereinheit-lichte Hologramme ist für den Geschäftserfolg hochgradignotwendig, aber als Standard noch nicht durchgängigvorhanden.

KONTAKT


AUGMENTED REALITY –INNOVATIVE VISUALISIERUNG VONPROTOTYPENVERKNÜPFUNG VON SIMULATION, PRODUKTIONSTECHNIK UNDDESIGN

Angebot für produzierende IndustrieDesign & Engineering

REFERENZEN

www.holoneering.comwww.yt-industries.dewww.lft.fau.de

Durch Augmented Reality – Anwendungen entstehen sowohl imBereich Design als auch Engineering völlig neue Möglichkeiten.Das Startup HOLOneering erweitert in Zusammenarbeit mit demLehrstuhl für Fertigungstechnologie die reale Welt erstmals mitErgebnisdaten einer Umformsimulation. Dadurch werdenProduktentwicklungsprozesse von KMUs effizient und flexibelgestaltet.

Mit der entwickelten Software werden die Simulations-ergebnisse und Geometriedaten aufbereitet sowie dieDatenmenge für die Visualisierung reduziert. Die Hologram-App wandelt die verarbeiteten Simulationsergebnisseanschließend in Hologramme um, die mit einer AugmentedReality Brille in der realen Umgebung dargestellt werden.

LÖSUNG

USE CASES BEGLEITEN


Der moderne Automobilbau verlangt nach innovativenLösungen, um gesetzlichen und gesellschaftlichenAnforderungen entsprechen zu können. Der Motorsport istdabei sowohl eine hervorragende Entwicklungs- als auch eineder härtesten Erprobungsumgebungen für neue Industrie 4.0Anwendungen. An nationalen und internationalenRennstrecken zahlreicher Motorsportserien arbeitenunterschiedliche Fahrzeughersteller daran technischeEntwicklungen voranzutreiben und die Möglichkeiten desjeweiligen Reglements möglichst optimal zu nutzen. DieTechnischen Kommissare der DEKRA überwachen die Einhaltungdes Reglements, um sowohl Sicherheit als auchChancengleichheit zu gewährleisten. Die schnelle undganzheitliche Beurteilung von Bauteilen, Baugruppen undkompletten Fahrzeugen stellt dabei die zentraleHerausforderung dar. Durch den Einsatz von Augmented Realitywerden vollkommen neue Möglichkeiten geschaffen, um denPrüfprozess zu verkürzen und gleichzeitig Abweichungen besseridentifzieren zu können.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Dr.-Ing. Michael LechnerCEO and Co-Founder der HOLOneering [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Augmented Reality: 3D-Darstellung virtueller Daten in derrealen Welt in Form von Hologrammen.IT-Sicherheit: Durch den Einsatz der Augmented Reality Brillewird sichergestellt, dass sensible Daten nur für den prüfendenTechnischen Kommissar sichtbar sind.


Die Überführung verschiedener technischer Datensätze ineinheitliche Formate und Umwandlung dieser instandardisierte Hologramme.

KONTAKT


AUGMENTED REALITY –ERHÖHUNG VON SICHERHEITUND CHANCENGLEICHHEIT IMMOTORSPORTVERKNÜPFUNG VON ENGINEERING, PRODUKTIONSTECHNIK UNDQUALITÄTSICHERUNG

Angebot für Design, Engineering , Qualitätsmanagement

REFERENZENwww.holoneering.comwww.dekra-motorsport.comwww.lft.fau.de

DEKRA hat zusammen mit HOLOneering und dem Lehrstuhl fürFertigungstechnologie der Friedrich-Alexander-UniversitätErlangen-Nürnberg ein Szenario entworfen, um Rennwageneffizient mit den jeweiligen Motorsportreglement abzugleichenund damit die Chancengleichheit der Fahrzeuge sowie dieSicherheit der Fahrer effizient zu gewährleisten.

Mit der eingesetzten Technologie können Bauteile direkt an derRennstrecke mit den technischen Datensätzen abgeglichenwerden. Dadurch wird einerseits die notwendige Zeit für dieInspektion reduziert. Gleichzeitig ermöglicht dieStandardisierung der technischen Datenformate auchhochkomplexe, funktionsoptimierte Leichtbaustrukturenhinsichtlich ihrer Geometrie zu analysieren.

LÖSUNG

USE CASES BEGLEITEN


Die kontinuierliche Optimierung von Produktionsprozessen einerHigh Mix / Low Volume Fertigung kann durch den Einsatz vonSteuerungs-Software, Sensorik und Robotik unterstützt werden.Derzeit entsteht ein wesentlicher Aufwand bei derImplementierung und bei der ständigen Aktualisierung dieserTechnologien, der insbesondere bei kleinen Stückzahlen und sichständig ändernden Produkten wirtschaftlich nicht vertretbarerscheint.Diese Barrieren werden in diesem Projekt analysiert und bewer-tet, um den Einstieg für die Industrieunternehmen durchverbesserte Produkte der Technologieanbieter zu erleichtern.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Markus Wozniak-MauersbergerBer-LEAN [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Für das Startup-Projekt kickTrike wird für die Erstfertigung eineflexible Montagelinie aufgebaut.Die Arbeitsplanung erfolgt mit LEAN-Methoden, die Aufnahmeder Arbeitsplan-Daten erfolgt während der Erstfertigung inkl. derErfassung von potentiellen Verbesserungsmaßnahmen. Paralleldazu werden Sensoren zur Erfassung des Istzustandes installiertund Abweichungen vom Soll-Zustand automatisch visualisiert.Bestimmte Arbeitsvorgänge werden durch den Einsatz vonRobotik-Elementen automatisiert.

Reduzierung der Barrieren für den Einsatz der getestetenTechnologien für KMU’s durch verbesserte Industrie 4.0Produkte mit erhöhter Flexibilität bei der Implementierung undvereinfachter Bedienung für die Anwender.


Analyse und Bewertung der Schnittstellen zwischen Steuerungs-Software, Sensorik und Robotik mit dem Ziel der Definitioneines geeigneten User-Interfaces für eine vereinfachteBedienung der unterschiedlichen Technologien sowie Analyseund Bewertung der Flexibilität der eingesetzten Technologien.

KONTAKT


USE CASES BEGLEITEN

Montage

Sensorik

Produktionssteuerung

Robotik

Montage

SensorikProduktionssteuerung

Robotik

PRODUKTION 4.0 – AGILE PLANUNGUND FLEXIBLE PROZESSEAgile Produktionsplanung und flexibleProduktionsprozesse durch die Verknüpfung vonProduktionssteuerungs-software, Sensorik, Robotik


Auf Basis von Standard-Komponenten aus der sog. Maker-Szene(Teile von 3D-Druckern, Kleincomputer Arduino und ESP8266)wurde ein Industrie-4.0-Demonstrator entwickelt, der als Basis füreinen einwöchigen Workshop in der Mechatronik-Ausbildung dient.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Lisa Maria SadlowskiMittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Darmstadtc/o IHK Darmstadt Rhein Main [email protected]

Stefan PollmeierESR Pollmeier GmbH [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Die mechatronische Basis bildet ein Zwei-Achs-Positioniersystem. Esbasiert sowohl bei der Schrittmotor-Antriebstechnik als auch beiden Kleincomputern Arduino und ESP8266 auf Teilen, aus denen inder Maker-Szene 3D-Drucker hergestellt werden. Als bewegtesObjekt dient eine elektro-pneumatische Saug-Hebevorrichtung.Diese transportiert NFC/RFID-Chipkarten, die Produkterepräsentieren, je nach Dateninhalt zu einem bestimmtenTransportwagen. Die Historie der transportierten Produkte(Chipkarten) wird auf einem Webserver dokumentiert und kann imBrowser auf einem Smartphone abgerufen werden. DieAuszubildenden eignen sich damit Kenntnisse zu Realisierung undEinsatz von Industrie-4.0-Technologien wie WLAN, Webserver,RFID/NFC und QR-Codes an. Verbunden werden diese mitklassischen Mechatronik-Themen der Programmierung, elektrischenund mechanischen Antriebstechnik und Pneumatik. Dabei werdenZusammenhänge und Schnittstellen verschiedener Technologienvorgestellt und Methoden des Rapid Prototyping durch den Einsatzweit verbreiteter Hard- und Software-Plattformen vermittelt. Durchdie Einbindung in die Ausbildung wird ein Bottom-up-Ansatz bei derEinführung des Themas Industrie 4.0 in Betrieben ermöglicht.

Ein preiswert zu realisierender Demonstrator vermitteltIndustrie-4.0-Konzepte und erlaubt die anschauliche Darstellungdes Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 (RAMI 4.0). DieLebenszyklus-Elemente Typ und Instanz werden genausovisualisiert, wie der Hierarchie-Aspekt, bei dem sich Produkt undvernetzte Welt mit klassischen Maschinen-Funktionenverbinden. Die Auszubildenden werden befähigt, Industrie-4.0-Konzepte und -Technologien im Unternehmen einzubringen undzu adaptieren. Eine frühzeitige Akzeptanz von Digitalisierung undVernetzung wird damit gefördert.


Durch den Einsatz preiswerter Hardware-Plattformen und von OpenSource Software werden Rapid-Prototyping-Konzepte verwendetund vermittelt. Dies regt maßgeblich zum Aufbau weitererDemonstrator-Typen an und trägt generell zur offene Gestaltungvon Industrie-4.0-Lösungen in Unternehmen bei.

KONTAKT


USE CASES BEGLEITEN

INDUSTRIE 4.0 IN DERMECHATRONIK-AUSBILDUNGEntwicklung eines Industrie-4.0-Demonstrators zurVermittlung von Industrie-4.0-Konzepten in derbetrieblichen Ausbildung zum Mechatroniker.

Das Berufsbildungszentrum der IHK Darmstadt unterstützt Unter-nehmen aus dem Kammerbezirk mit Dienstleistungen bei derMechatronik-Ausbildung. Im Rahmen eines Workshops erarbei-teten Ausbilder aus Unternehmen und Berufsbildungszentrumzusammen mit Mitgliedern der Nationalen Plattform Industrie 4.0,wie Industrie-4.0-Themen in die Mechatronik-Ausbildung integriertwerden können. Dabei wurden Hard- und Software-Plattformender sog. Maker-Szene als geeignetes Mittel identifiziert, um denAuszubildenden Konzepte aus den Arbeitsgruppen der PlattformIndustrie 4.0 an praktischen Beispielen zu vermitteln.

AUSGANGSSITUATION

Die Workshop-Ergebnisse wurden bei der ESR Pollmeier GmbH indas Demonstrator-Konzept umgesetzt. Im Rahmen des Praktikumseines Master-Studenten der Mechatronik wurde bei ESR Pollmeierdie Elektronik aufgebaut und die Software entwickelt.Das Berufsbildungszentrum steuerte die Mechanik bei, die ausTeilen eines modifizierten 3D-Drucker-Bausatzes besteht.Eine energieeffiziente Saug-Hebevorrichtung wurde von derEta|opt GmbH zur Verfügung gestellt.

LÖSUNG


Einsatz von Web-Clients, Sensoren und Aktoren und derenVernetzung. Abbildung des kompletten Fertigungsprozessesnach Industrie 4.0-Kriterien. Vollautomatische Auswahl desProduktionsmittels und Durchführung der Qualitätssicherung.Von der Auftragsbestätigung, Lieferschein, Rechnung,Fertigungsauftrag, Prüfauftrag bis zum Versand und demAusdruck der Versandetiketten erfolgt alles vollautomatisch.

INDUSTRIE 4.0 – MERKMALEEinsatz von standardisierten Komponenten wieBearbeitungszentrum, Transportsystem, Roboter. Aufbau einesKommunikationssystems auf der Basis von standardisiertenPPS- und MES- Komponenten zur ferngesteuerten Produktionvon Präzisionsteilen auf unterschiedlichen Produktionsmitteln.


USE CASES BEGLEITEN

Das Projekt macht Schülern, Studenten und Interessierten ausden Branchen Präzisionsteilehersteller und AutomobilzuliefererIndustrie 4.0-Prozesse mit allen Möglichkeiten des Internets,der Cloud und der mobilen-Kommunikation anschaulich underlebbar.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

In der Feintechnikschule VS_Schwenningen wurde eineProduktionsanlage bestehend aus einem Bearbeitungszentrum,einem Transportsystem und einem Roboter eingerichtet. AlleKomponenten der Fertigungsstraße wurden mit Sensoren undAktoren versehen, die über eine eigene MES-Softwaremiteinander vernetzt wurden. So ist eine Anlage entstanden,die über Web-Clients von der ganzen Welt aus gesteuertwerden kann und selbstständig Produktionsprozesse ausführt.Alle Prozesse sind auf einem digitalen Zwilling in der VirtualReality abgebildet.

AUSGANGSSITUATION

Dr. Reinhold WalzGEWATEC GmbH & Co. [email protected]

LÖSUNGPROJEKTBESCHREIBUNG

Über einen Web-Client auf jedem Smartphone kann ein Artikelausgewählt werden. Danach wird vollautomatisch ein kompletterGeschäftsprozess generiert und ausgeführt. Vom Anlegen desKundenauftrages, des Fertigungsauftrag, des Prüfauftrages, derGenerierung des Gravur-Programmes mit dem Namen desBestellers, der Programm-Übertragung bis zur Rechnungsstellungerfolgt alles vollautomatisch.

KONTAKT

Entwickler des Basisdemonstrators

Live Schulungs- und Demonstrationsplatz


INDUSTRIELLE LERNFABRIK 4.0DEMONSTRATION UND SCHULUNG VON INDUSTRIE 4.0FERTIGUNGS-PROZESSEN ÜBER INTERNET UND CLOUD

• www.feintechnikschule.de• www.GEWATEC.com

REFERENZEN

Mittelständische Fertigungsbetrieb im Bereich Serienfertigung,Zerspanung und Kunststoffspritzguss können meist mit demBegriff Industrie 4.0 wenig anfangen. In diesem Zusammenhangspielt die Aus- und Weiterbildung in Zukunft eine noch größereRolle.Für dieses Klientel wurde eine Demonstrations- und Lernfabrikentwickelt, in der es möglich ist, das Thema Digitalisierung undIndustrie 4.0 transparent und erlebbar zu machen.


Anwendung für die maritime Industrie

Durch vorausschauende Wartung werden die Lebenszyklen vonWindkraftanlagen verlängert und effiziente Wartungskreisläufeetabliert. Die Zuverlässigkeit einzelner Komponenten sowie derZustand der Gründungsstrukturen können automatisiert erfasst,einfach ausgewertet und für das Instandhaltungskonzept ver-wendet werden. Die Instandhaltungskosten werden reduziert.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Der Wartungsaufwand bei Windkraftanlagen steigt. Zudem sinddie Wartungsprozesse in der Offshore-Windenergiebranchekomplex, die Umgebungsbedingungen harsch und die Anlagennur schwer zugänglich. Wachsende Ansprüche an Qualität,Sicherheit und Nachweispflicht erhöhen den Aufwandzusätzlich. Die im Offshore-Bereich bei der Wartung anfallendenKosten sind damit vergleichsweise sehr hoch. Damit dennochein effizienter und störungsfreier Betrieb gewährleistet werdenkann, ist der Einsatz neuer Technologien erforderlich.

AUSGANGSSITUATION

Geplante Infrastruktur für Forschung und Erprobungvon Unterwassertechnik beim Fraunhofer IGD in Rostockwww.youtube.com/watch?v=J2kCu1js_Cg

Lars Engelmann Tino HerrmannGesellschaft für Maritime Lufthansa Industry SolutionsTechnik e.V. GMT [email protected]@maritime-technik.de

REFERENZEN

PROJEKTBESCHREIBUNG

• Vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) durchden Einsatz von Sensoren sowie Predictive Analytics.

• Monitoring des Zustands der Gründungsstrukturen unterWasser sowie der Offshore-Umgebungsbedingungen.

• Verlängerung der Lebenszyklen von Windkraftanlagenund Etablierung effizienter Wartungskreisläufe.

• Erleichterung der Dokumentation durch Mobile Service-Appmit Backoffice-Lösung auf einer IoT-Plattform (Cloud).

• Steigerung der Prozessqualität durch verschlankteWartungsprozesse und effektive Pflege einer Lebenslaufakte.

• Vereinfachung der Arbeitsprozesse in der Wartung durch denEinsatz von AUV/ROV, RFID und Augmented-Reality.

• Automatisierte Datenerfassung über und unter Wasser.• Predictive Analytics und Predictive Maintenance.• Mobile Service-App und webbasierte Backoffice-Lösung.• Intelligente IT-Lösungen für die technische Dokumentation.


Folgende Standards werden u.a. verwendet: RDS-PP und Zeus,sowie weitere Formate und Industriestandards, die allerdingsmeist eine Umformatierung erfordern.

KONTAKT


VORAUSSCHAUENDEINSTANDHALTUNG VONOFFSHORE-WINDANLAGEN

Der Einsatz von Sensoren und die Prozesssteuerung durchintelligente Komponenten ermöglicht die vorausschauendeInstandhaltung – über und unter Wasser. Eine mobile Lösungbündelt alle erforderlichen Dokumente für die Wartung.Techniker erhalten jederzeit die aktuellsten Informationen undkönnen den Wartungsauftrag direkt vor Ort dokumentieren.Lösungen aus der Luftfahrtindustrie dienen als Leitlinien.

LÖSUNG

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USE CASES BEGLEITEN



Offenes, neutrales und vorwettbewerbliches Testbed zurEntwicklung und Validierung der IEEE 802.1 StandardfamilieTime-Sensitive Networking (TSN) auf Basis von KMU Use Cases.Die Controller-zu-Controller Kommunikation wird mit diesemdeterministischen Echtzeitprotokoll ermöglicht. Zusätzlich wirdder Durchstich zur Cloud entwickelt und inkl. der notwendigenSicherheitsmechanismen erprobt.

ZUSAMMENFASSUNG

Das TSN Testbed ist als kontinuierliches Plugfest angelegt, dasimmer bei KMU Anforderungen und Use Cases startet. DieseUse Cases stellen die Basis für die verwendete Architektur,Elektrik, Mechanik und Cloudtechnologie dar. Plugfest bedeutet,dass alle beteiligten Partner des Testbeds ständig ihre(Vor)Produkte untereinander ausprobieren können (zusammen-stecken). Das BMWi Industrie 4.0 Kompetenzzentrum Augsburgist der Host des Testbeds und bietet eine Fabrikhalle sowie diegesamte technische Ausstattung zur Umsetzung der Use Cases.

AUSGANGSSITUATION

Dr. Dominik RohrmusLabs Network Industrie 4.0 [email protected]

PROJEKTBESCHREIBUNG

Die IEEE 802.1 Standards stellen die Grundlage des Testbeds dar.Validiert wird das TSN Transportprotokoll für deterministischeEchtzeit über Ethernetkabel. Das Testbed arbeitet bewusst mitVorstandards, um die unterschiedlichen Use Cases gegen dieIEEE Standards validieren zu können. Aus den Use Cases werdendie Technologie, die Architektur und das Netzwerk definiert. Diewesentlichen Technologien betreffen Switches und Controller,die Zeitsynchronisation , die dezentrale Konfiguration des TSNNetzwerkes und die Anbindung an die Cloud und zwischenverschiedenen Clouds über eine Edge. Neben Robotern werdenmehrere Steuerungen unterschiedlicher Hersteller vernetzt.

Validierung von TSN (deterministische, echtzeitfähigeKommunikation) über Ethernet Kabelverbindungen zwischenSteuerungen. Durchstich zur Cloud und von Cloud zu Cloud.


Folgende Standards werden verwendet und validiert: IEEE802.1, IEC 1588, OPC UA und weitere.

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TESTBEDTSN (TIME-SENSITIVE NETWORKING)

USE CASES BEGLEITEN

Die semantische Interoperabilität basiert auf OPC UA pub / sub undserver / client. Es werden zwei Transportprotokolle kontinuierlichim Testbed validiert: TSN über OPC UA zwischen Steuerungen aufBasis IEEE 802.1 und AMQP, MQTT,… zwischen Clouds.

LÖSUNG

STANDARDISIERUNG INITIIEREN+

BETEILIGTE



Online Lerninhalte aus der Praxis für die Praxis

Mangelndes Wissen von Mitarbeitern ist eines der größtenHindernisse für eine erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0 inUnternehmen. Neue Wege sind nötig, um praxisnahes, relevantesWissen zu vermitteln und für die Zukunft nötige Fähigkeitenaufzubauen.Das Startup University4Industry baut eine neue Online Lern-Plattform auf, um dieses Problem zu lösen. Mit Unterstützung durchLNI 4.0 werden Online Lerninhalte erstellt, in denen zentraleIndustrie 4.0 Standards praxisnah vorgesellt und erklärt werden.Lernziel ist es, dass Mitarbeiter verstehen, warum diese Standardsnötig sind und wie Sie in der Praxis zum Einsatz kommen können.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Industrie 4.0 ist für Unternehmen eine Herausforderung, weilMitarbeitern relevantes Wissen und nötige Fähigkeiten in vielenBereichen fehlen. Neue Methoden, Technologien und auchIndustrie 4.0 Standards sind erklärungsbedürftig. Viele Mitarbeitermüssen in den kommenden Jahren viele neue Fähigkeitenerwerben und dies sehr schnell.Präsenztrainings sind ungeeignet diese Herausforderung zubewältigen, sie sind zu teuer und ineffizient. Insbesondere sind Sienicht geeignet, um das für den jeweiligen Mitarbeiter persönlichrelevante Wissen gezielt zu vermitteln. Sie sind zu langsam, umeinen echten Wissensaufbau in der Breite zu ermöglichen.Industrie 4.0 hat vielseitige Facetten und Anforderungen, daherkann relevantes Wissen für die Fähigkeiten der Zukunft nicht mehrvon nur einem Wissensanbieter alleine kommen. Industrie 4.0 lebtvon Netzwerken. Wissen muss aus Wissens-Netzwerken kommen.

AUSGANGSSITUATION

Im Rahmen der LNI 4.0 Use Cases kommen zentrale Industrie 4.0Standards (erstmalig) in der Praxis zum Einsatz. Auf Basis der UseCases und der dort gemachten Erfahrungen, wird eine Serie vonOnline Lerninhalten erstellt, die zum Beispiel erklärt welcheBedeutung RAMI 4.0, die Industrie 4.0 Komponente und dieVerwaltungsschale für den praktischen Aufbau von Industrie 4.0Lösungen haben. Die an den Use Cases beteiligten Expertenstellen die entsprechenden Inhalte vor – die „Vordenker“ erklären,wie die Use Cases praktisch umgesetzt wurden - Relevanz undAnwendbarkeit in der Praxis sind gewährleistet. Der verwendetedidaktische Ansatz von University4Industry ist modular (3-5min jeVideo, nur 20-30min je Kapitel) - echte Personalisierung istmöglich. Das Lernkonzept ist auf die Anforderungen und Realitätim Betriebsalltag zugeschnitten - Lernen führt zum Erfolg undmacht „Spaß“.

Jan VeiraUniversity4Industrywww.university4industry.comjv@university4industry.com

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNGErstellung von Online Lerninhalten auf Basis der Erfahrungen, die imRahmen von LNI 4.0 Use Cases gewonnen wurden.Praxisnahe Aufbereitung von Expertenwissen darüber wie zentraleIndustrie 4.0 Standards in realen Projekten genutzt werden können.Präsentation der Erkenntnisse und praktischen Umsetzungs-erfahrungen aus den Testszenarien.

Die Beteiligung verschiedener Unternehmen im Rahmen derErstellung der Lerninhalte ermöglicht, dass der Industrie 4.0Gedanke der übergreifenden und umfassenden Zusammenarbeitauch bei der Online Wissensvermittlung sichergestellt wird.Durch den bereits bestehenden, umfassenden Katalog vonUniversity4Industry zu den Themen Industrie 4.0 / Digitalisierungund den modularen und hochgradig personalisierten Lernansatzauf der Online Plattform, können die produzierten Inhalte ineinen für den jeweiligen Lernenden passenden Kontext gebrachtwerden. Im Endausbau wird so eine Losgröße 1 bei derWissensvermittlung erreicht.


Standardisierungsbemühungen von Industrie 4.0 (RAMI 4.0,Industrie 4.0 Komponente, Verwaltungsschale) sind zentraleInhalte der entwickelten Lerninhalte.Diese Standards werden vorgestellt und erklärt. Es wird gezeigtwie ihre Anwendung in der Praxis aussieht.

KONTAKT


RELEVANTES WISSEN ZU INDUSTRIE4.0 STANDARDS FÜR MITARBEITERVERFÜGBAR MACHEN

• Überblick über im Rahmen von LNI 4.0 erstellte Projektewww.u4i.io/LNI40

• Überblick über das Gesamtangebot von University4Industrywww.university4industry.com

REFERENZEN


Angebot für Medizintechnik/Klinik 4.0

Die stetig steigende Nachfrage von Krankenhausbetreibern undKlinikern nach integrierten Lösungen für Operationssäle, führt zueinem erhöhten Marktdruck für kleinere und mittlereMedizintechnik-Hersteller, die Schnittstellen zu OP-Systemen in ihreProdukte integrieren möchten. Bisher sind neben unvernetztenStand-Alone Geräten vor allem monolithische Integrationslösungenvon großen internationalen OP-Ausstattern am Markt etabliert.Zukünftig werden sich jedoch auch OP-Integrationslösungen aufBasis offener IEEE-Standards konstituieren. Das Testzentrum Lübecksteht für Unterstützungsdienstleistungen in der ImplementierungIEEE-standardkonformer Kommunikation und Intra- undInteroperabilitätstests vernetzungsfähiger Medizingeräte zurVerfügung.

ZUSAMMENFASSUNG

BETEILIGTE

Die heutige Situation zwingt Klinikbetreiber, sich entweder auf dieproprietäre Lösung eines Herstellers zu beschränken oder nichtvernetzte Medizingeräte einzusetzen.Die Konzeption, Implementierung, Validierung und der Betriebeines Testfeldes für Kommunikationsschnittstellen ist auf deranderen Seite sehr aufwendig, sodass diese von kleinen undmittleren Medizintechnik-Herstellern in der Regel nicht mitvertretbaren Kosten realisiert werden können. Standard-konformeTestumgebungen sind jedoch zukünftig ein entscheidenderBaustein für eine zielführende Entwicklung innovativer Produktesowie deren erfolgreiche Zulassung und Platzierung am Markt.

AUSGANGSSITUATION

Im Kontext der Weiterentwicklung intelligenter Geräte spielt diedynamische („Plug&Play“-) Vernetzung von Geräten und mit KIS-Systemen sowie telemedizinischen Anwendungen eine zentraleRolle. Durch eine Integration der Geräte in das Krankenhaus-Informationssystem und eine Vernetzung untereinander könnenDaten besser verknüpft werden und Funktionen verschiedenerGeräte zusammengeführt werden. Eine Vernetzung der Geräteuntereinander ermöglicht beispielsweise eine Daten- undFunktionsübergabe an andere Geräte, wodurch neueFunktionalitäten geschaffen werden können und auch eine direkteVerringerung von Bedienaktuatorik und Messsensorik möglichwird.

Prof. Jörg MeyerUniTransferKlinik Lübeckwww.industrie-in-klinik.dejoerg-uwe.meyer@unitransferklinik.de

LÖSUNG

PROJEKTBESCHREIBUNG

Die Vernetzung Medizinischer Systeme ist in der VergangenheitGegenstand verschiedener F&E-Projekte gewesen. Mit demÜbergang in die Standardisierung und Anwendung wurde zurweiteren Vernetzung der Akteure und Bearbeitung des Themas derVerein OR.NET e.V. gegründet.

Tests und Integrationsunterstützung insbesondere derVernetzung von Medizingeräten im Operationssaal undAnbindung an umgebende (Krankenhaus-) Informationssysteme.Anwendungsorientierte Integration klinischer undwissenschaftlicher Expertise.Der TransferOP ist als Test-Operationssaal unabhängig vomKlinikbetrieb und mit realitätsnahen OP-Geräten ausgestattet,als flexible Trainingsumgebung samt Simulatoreinsatz undTeamhospitanzen schnell an spezielle Anforderungen einesKundenunternehmens anpassbar und bietet sehr guteKlinikanbindung mit kurzen Wegen auf dem Campus.


Implementierungsunterstützung und Kommunikationstests nachStandardfamilie IEEE 11073-SDC.Verringerung benötigten Expertenwissens bei derSchnittstellenkonfiguration führt zu Einsparpotentialen gegenüberproprietären Vernetzungen.

KONTAKT


VERNETZUNG VONMEDIZINGERÄTEN IMOPERATIONSSAAL

• Darstellung anwendungsorientierter F&E-Dienstleistungen amStandort Lübeck: www.industrie-in-klinik.de

• Lübecker OR.NET-Funktionspräsentation:www.mlte.de/testalue-fotos

REFERENZEN


Documents

Use Cases - IHK...Entwicklung neuer Prozessabläufe und Geschäftsmodelle dienen, andererseits bei Vertretern von regionalen KMUs Verständnis für die sich ergebenden Chancen und