Industrie 4.0

Produktion und Dienstleistung – Industrie 4.0

© Fraunhofer IFF, Andreas Süß

RFID-Technologie macht die Logistik- und Produktionsprozesse bei Automobilherstellern transparenter.

An die Produktion der Zukunft werden hohe Anforderungen gestellt: Sie muss intelligent, wandelbar, effizient und nachhaltig sein. »Industrie 4.0« steht für die intelligente Vernetzung von Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden. Die vierte industrielle Revolution wird den Wirtschaftsstandort Deutschland verändern.

Was bedeutet Industrie 4.0?

Laut Arbeitskreis Industrie 4.0 versteht man darunter »eine Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel) inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme« (Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0).

Interviewauszug zu Chancen und Herausforderungen der »Industrie 4.0« mit Prof.Dr. Michael Schenk

Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau steht vor beträchtlichen Herausforderungen, gleichzeitig aber auch vor großen Chancen. Die in Industrie 4.0 relevanten Themen bieten dem Maschinen- und Anlagenbau neue Möglichkeiten, sich mit innovativen Ideen nachhaltige Wettbewerbsvorteile zu verschaffen.

 

Wie sehr wird die Industrie 4.0 die Art und Weise, wie Industrieunternehmen bisher gearbeitet und gedacht haben, verändern? Wo sehen Sie das größte Potential?

"Konsumenten und Produzenten werden sich in Zukunft noch enger digital vernetzten (Prosument) und dadurch eine hohe Produktindividualisierung erreichen. Produkte werden nur noch im Rahmen von produktionsnahen, digitalisierten Dienstleistungen nachgefragt werden, der digitale Mehrwert übertrifft den reinen Produktwert. Die Verschmelzung der Kreativ- und Arbeitsprozesse in Produktentwurf, Entwicklung und Produktion wird rasch und umfassend stattfinden und wird zunehmend von Werkzeugen der Künstlichen Intelligenz begleitet Die „Digitale Fabrik“ wird aus Planung in die Inbetriebnahme und den Betrieb wachsen. Die Steigerung der Arbeits- und Energieproduktivität wird durch zeitnahe und zielgerechte Erfassung und Auswertung aller Daten in der Wertschöpfungskette, sog. BIG-Data, erreicht."

 

Welche Forschungsprojekte verfolgt der Fraunhofer-Verbund Produktion, den Menschen so in die Produktion zu integrieren, dass eine gesunderhaltende und wertschöpfende Arbeit in allen Phasen des Berufslebens unter der fortschreitenden Automatisierung im Rahmen von Industrie 4.0 möglich ist?

"Gegenwärtig entstehen Konzeptionen soziotechnischer Produktionssysteme, die den Anforderungen und Bedürfnissen des Menschen in der Industrie 4.0 Rechnung tragen, insbesondere unter den Aspekten des demographischen Wandels. Die Entwicklung und Einführung von Methoden, Modellen und Verfahren zum technologieunterstützten Lernen bei datenintensiven Prozessen findet bereits umfangreich statt. Das erfordert eine neue Qualität in der Mensch-Maschine-Kommunikation sowie von erweiterten Formen des maschinellen Lernens. Hierzu gibt es in allen Instituten des Verbundes Projekte mit Industriepartnern."

Mehr Infromationen:

Industrie 4.0 in der Produktion

 

Virtual Fort Knox

Um die Digitalisierung in deutschen Industrieunternehmen weiter voranzutreiben, haben es sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer-Gesellschaft zur Aufgabe gemacht ein sicheres, offenes und skalierbares Innovationssystem für Industrie 4.0 zu schaffen.

 

Industrial Data Space

Im Zeitalter der Industrie 4.0 wird ein virtueller Datenraum zum sicheren Austausch von Daten und zur einfachen Verknüpfung von Daten in Geschäftsökosystemen benötigt. Dies bietet Ihnen der Industrial Data Space.

Referenzprojekte - Industrie 4.0

 

Komplexe 3D-Daten auf allen Geräten

Eine neue webbasierte Softwareplattform bringt die Visualisierung von 3D-Daten schnell auf jedes Endgerät und optimiert dadurch unter anderem auch den Einsatz von Virtual Reality und Augmented Reality in der Industrie. Damit sind Fraunhofer-Forscher dem Ideal des »Any Data on any Device« ein großes Stück nähergekommen.

 

Fraunhofer- Leitprojekt »E³-Produktion« – effizient, emissionsneutral und ergonomisch

Der Fraunhofer-Verbund Produktion fasst neue Herausforderungen für die Forschung unter dem Begriff »E3-Produktion« zusammen. So arbeiten die Wissenschafler daran, die Produktion energie- und ressourceneffizienter zu gestalten, emissionsneutrale Fabriken zu konzipieren und den Menschen in die Produktion einzubinden.

 

Industrielle Produktion »neu« denken in der E³-Forschungsfabrik

E³-Produktion heißt: über eine ganzheitliche Betrachtung der Ebenen Prozess, Prozesskette, Fabrik und Fabrikumfeld Synergieeffekte untersuchen und die Lösungen umsetzen. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU möchte gemeinsam mit Industriepartnern innovative Technologien und Pilotanwendungen in der E³-Forschungsfabrik praxisnah entwickeln und erproben.

 

Industrie 4.0 lernt hören

Wie kann akustische Sensorik eingesetzt werden, um Industrieanlagen intelligenter, sicherer und effizienter zu gestalten? Im Verbundprojekt ACME 4.0 untersuchen Partner aus Industrie und Forschung das Potenzial der akustischen Überwachung von Maschinen und Produktionsprozessen. Ziel ist es, durch Energie-Harvesting und drahtloser Kommunikation eine energieautarke, hochintegrierte Sensorplattform zu entwickeln, die ohne jegliche Verkabelung in Industrieanlagen integriert werden kann. Im Rahmen des Projekts wird diese Technik für die Qualitätskontrolle in der Halbleiterproduktion und die Fehlererkennung an Axialkolbenpumpen getestet. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF fördert das Vorhaben über einen Zeitraum von drei Jahren mit 3,5 Millionen Euro.

 

Vorsorgeuntersuchungen für Industriemaschinen - iMAIN

Die Industrie 4.0 verspricht Maschinen, die durch eingebaute IT intelligent sind und mitdenken. Dem Szenario sich selbst instand haltender Anlagen sind Forscher jetzt näher gekommen. Im Projekt iMAIN ist eine Technologie entstanden, die es erlaubt, Maschinen in bisher unbekannter Qualität und in Echtzeit am Rechner zu überwachen.

 

»NeuroLab« - Hirnforschung trifft Arbeitswissenschaft

Vorgänge im menschlichen Gehirn faszinieren Neurowissenschaftler seit Jahrzehnten. Das neu eröffnete NeuroLab am Fraunhofer IAO erforscht speziell, was im Gehirn passiert, wenn Menschen technische Geräte benutzen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Mensch-Computer-Schnittstellen entwickeln, die mentale und emotionale Nutzerzustände erkennen und sich automatisch an individuelle Bedürfnisse anpassen.

 

Cyber-Physische Äquivalenz – Intelligente Produktionssteuerung

Die digitalisierte Produktion bestimmt in der Industrie 4.0 das Bild einer Fabrikhalle der Zukunft. Der Wunsch, höhere Produktvielfalt und individualisierte Produkte rentabel herzustellen, rückt in erreichbare Nähe. Für die Unternehmer gilt es, auf Marktanforderungen schnell zu reagieren, wenn sie im internationalen Wettbewerb mithalten wollen. Die Technologie, die sich hinter dem Begriff  »Cyber-Physische Äquivalenz« verbirgt, kann dabei eine Schlüsselrolle spielen. Das Funktionsprinzip: Alle Arbeitsschritte im gesamten Produktionsablauf werden zunächst als digitales Modell erstellt und dann in die Realität übertragen. Alles, was in der Fabrik passiert, wird ebenso digital erfasst und wieder in die virtuelle Welt zurückgespiegelt. Das ermöglicht flexible Produktionsprozesse, Einzelstücke und Kleinserien im industriellen Maßstab.

 

Intelligente selbstorganisierende Werkstattproduktion

Aufgrund des zunehmenden Variantenreichtums der Produkte stoßen starre Produktionssysteme an ihre Grenzen, vor allem hinsichtlich der kontinuierlichen Reaktionsfähigkeit, Auslastung und Liefertreue. Ziel des Projekts IWEPRO ist die Erschließung innovativer Produktionskonzepte

 

Metamorphose zur intelligenten und vernetzten Fabrik

Das Projekt METAMOFB setzt sich zum Ziel, Schritte zu beschreiben und Wege zu finden, um sukzessive cyber-physische Systeme in bestehende Modernisierungs- und Entwicklungsvorhaben zu integrieren und den Betrieben so die Metamorphose zur intelligenten und vernetzten Fabrik zu ermöglichen.