Die Zukunft von Manufacturing Data Analytics
Implikationen für eine erfolgreiche Datennutzung im produzierenden Umfeld  

Marian Wenking, Christoph Benninghaus, Universität St. Gallen und Sebastian Groggert, WZL der RWTH Aachen

Im Zuge der 2017 veröffentlichten Studie „Manufacturing-Data-Analytics“ der Universität St. Gallen in Kooperation mit der RWTH Aachen wurden vielfältige Aspekte der industriellen Datennutzung untersucht. Hierbei wurden verschiedene Themenfelder wie beispielsweise technische Systeme, Implementierungsstatus und organisatorische Umsetzung analysiert. Während sich viele produzierende Unternehmen noch in einem rudimentären Einführungsstadium befinden, sind andere Unternehmen bereits heute in der Lage, durch umfassende Datenerhebung und -auswertung Vorhersagen treffen zu können und so ihre Effizienz in der Produktion erheblich zu steigern. Dabei sind besonders die Datenqualität und eine systematische Evaluierung von Anwendungsfällen von entscheidender Bedeutung. Ebenso konnte gezeigt werden, dass strategische Partnerschaften sinnvoll sind, um die Implementierung zu beschleunigen und einfacher zu gestalten.

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Informationssicherheit durch eigenes Funknetz

Zusätzliche Schutzschicht vor dem Internet

Aurelius Wosylus, Sigfox Deutschland

Sicherheit ist in einer zunehmend vernetzten Industrie eine zentrale Herausforderung, denn jedes IoT-angebundene Device ist potenziellen Fremdzugriffen und Manipulationen ausgesetzt. Unternehmen suchen deshalb Wege, diese Risiken für ihre Systeme zu minimieren. Sigfox bietet für die Device- und Sensor-to-Cloud-Kommunikation ein eigenes Netz, das sich wie eine Schutzschicht zwischen die Sigfox-Devices und die Cloud-App legt. Sigfox-Devices kommunizieren also nicht direkt über das Internet. Dennoch kommen ihre Daten in die Cloud. Das Sigfox-Netz gewährleistet damit auch für Maschinen- und Anlagenbauer eine sehr hohe systemimmanente Sicherheit, da Angriffe über das Internet quasi ausgeschlossen sind.

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Ist prädiktive Instandhaltung die Killer-App für das Industrial Internet of Things?

Christoph Papenfuss

Vorausschauende (prädiktive) oder zustandsorientierte Instandhaltung ist für Industriekunden und die Industrie 4.0-Initiative ein erstrebenswertes Ziel. Eine ineffiziente, regelmäßig nach Plan erfolgende Wartung durch entsprechende Software zu ergänzen oder gar zu ersetzen, verspricht, Geräteausfälle und ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren, die Sicherheit zu verbessern und letztlich in einer Zeit unstabiler Preise und Budgets ein besseres Unternehmensergebnis zu erreichen.

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M2M-Kommunikation – wenn Maschinen miteinander sprechen

Anja Wilde und Mathias Eiber

Kooperative Wertschöpfung, orchestriert über eine Blockchain: Am Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau wird ein Demonstrator entwickelt, der eine vernetzte Fertigung von der Auftragserstellung bis zum fertigen Produkt ermöglicht. Der Demonstrator koppelt das additive Lichtbogenschweißen mit Thermografie und 3D-Scanverfahren, um eine spanende CNC-Nachbearbeitung produktindividuell zu optimieren. Die Datenübertragung zwischen den einzelnen Fertigungsprozessen erfolgt dabei auf Basis von Smart Contracts. Smart Contracts steuern den Fertigungsablauf und ermöglichen eine Kommunikation der Maschinen untereinander. Die Daten sind in der Blockchain vor Verlust oder Manipulation geschützt, aber dennoch permanent über das Internet verfügbar. Variable Zugriffsrechte erlauben die Weitergabe der Daten auch an Firmen in einem Partnernetzwerk, so dass eine Fertigung in kooperativen, unternehmensübergreifenden Netzwerken ermöglicht wird.

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Reihenfolgeplanung im Zeitalter von Industrie 4.0
Optimierung in der Werkstattfertigung

Norbert Gronau und Edzard Weber

Für eine effiziente Produktion sind Optimierungsverfahren unverzichtbar. Durch die Ausrichtung der Produktion auf Konzepte wie Industrie 4.0 verändern sich aber die Rahmenbedingungen für den richtigen Einsatz dieser Verfahren. Dieser Beitrag stellt die vorhandene Vielfalt an Optimierungsverfahren vor und diskutiert ihre Eignung für Industrie 4.0 .

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Analytic Manufacturing

Norbert Gronau

Durch die zunehmende Durchdringung u. a. mit RFID-Technologien, aber auch dem Druck des Marktes zu einer zunehmenden Serialisierung von Produkten, steigt die im Fertigungsbereich anfallende Menge an Daten derzeit drastisch an. Die produzierenden Unternehmen nutzen jedoch die Chancen, die sich daraus ergeben, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, noch nicht. Häufig werden Entscheidungen über die Produktion nur mit Daten aus dem ERP-System getroffen. Dessen Blickwinkel auf die Fertigung ist jedoch nicht hilfreich, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.

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Der Einfluss von Cyber-Physical Systems auf die Gestaltung von Produktionssystemen

Norbert Gronau

Der Beitrag beschreibt insgesamt sieben Wirkungen von Cyber-Physical Systems auf Produktionssysteme, darunter den Einfluss auf die Wandlungsfähigkeit, die Nutzung der dann deutlich umfangreicheren verfügbaren Fertigungsdaten sowie die Dehierarchisierung von Planung und Steuerung. Abschließend wird ein Forschungsansatz vorgestellt, mit dem die Wirkung von Cyber-Physical Systems auf Produktionssysteme anhand einer Laborsituation erforscht werden kann. Der Beitrag endet mit einer Beschreibung des weiteren Forschungsbedarfs.

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Modellierung intelligenter Produktionssysteme

Sander Lass, Hanna Theuer, Gregor Hennig und Jochen Schumacher

Die schnelle und effiziente Anpassung an wechselnde Umgebungsbedingungen ist einer der Kernfaktoren für Unternehmen, um eine langfristige Festigung und Stärkung der Marktposition zu erreichen. Dabei spielen insbesondere auch die hohen Anforderungen der Kunden nach einer Individualisierung ihrer Produkte sowie rasche Innovationszyklen technischer Produkte eine wichtige Rolle. Aber auch die zunehmende Internationalisierung von Geschäftsbeziehungen oder schwer vorhersehbare Nachfrage- oder Angebotsschwankungen, wie beispielsweise bei Saisonalitäten, führen zur Notwendigkeit der Anpassung der Prozesse.

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Zukunft der Industriesysteme
Vernetzung und Sicherheit

Martin Hutle

Industriesysteme und auch Automatisierungssysteme waren aus Sicht der Unternehmens-IT lange Zeit einsame Inseln, denn es handelte sich dabei vorwiegend um isolierte Systeme. Dies ist zwar zum Großteil nach wie vor der Fall, doch durch die zunehmende Verbreitung von IT-Standards werden Industriesysteme mit ihren Insellösungen immer stärker in die internen Büronetze eingebunden oder gar ans Internet angeschlossen. Vor allem im Zuge der Entwicklung in Richtung der Zukunftsvision „Industrie 4.0“ kommen auf die Systeme neue Anforderungen und Herausforderungen zu – vor allem im Bereich der Sicherheit. Denn stärkere Vernetzung bedeutet auch größeren Sicherheitsbedarf.

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Migration zur intelligenten Produktion
Darstellung eines Entscheidungsmodells zur Integration CyberPhysischer Systeme in den Maschinen- und Anlagenbau

Jonas Gutjahr, Fraunhofer IPA Stuttgart, Eva Bogner und Markus Bäumler, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Die Produktion der Zukunft findet in einer Umgebung statt, in der intelligente Cyber-Physische Systeme (CPS) das technologische Fundament zur Realisierung einer effizienten und damit wettbewerbsfähigen Produktion bilden. In Verbindung mit dieser Zukunftsvision fehlt es Entscheidungsträgern aus der Indus- trie, insbesondere des Mittelstands, jedoch an initialen Angriffspunkten für die Implementierung von CPS und der damit verbundenen nachhaltigen Migration zur Smart Factory. Es wird eine Methodik vorgestellt, mit welcher aus unternehmensstrategischer Sicht potenzielle CPS-Einsatzfelder identifiziert werden können und eine damit verbundene Investitionsentscheidung unterstützt werden kann. Das Ziel liegt in der Befähigung eines Entscheidungsträgers zu einer strategischen Auswahl von CPS-Anwendungslösungen im Rahmen von beispielhaften Gestaltungsmöglichkeiten.

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