Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Steigerung der Energieeffizienz mittels Energiekennzahlen am Beispiel der Metallverarbeitung

2022 , Sigg, Stefan , Kühn, Armin , Schmidt, Alexander , Roder, Sven , Thiele, Gregor , Krüger, Jörg

Die Energiewende und die einhergehende Forderung nach Effizienzsteigerungen stellen produzierende Unternehmen vor betriebliche und technische Herausforderungen. Methoden und Technologien des Energiemanagements gewinnen damit auch im Mittelstand an Relevanz. Dabei sind Kennzahlen ein Schlüssel, um die aktuelle Energieeffizienz einzuschätzen und Potenziale für Einsparungen zu identifizieren. Der Artikel dokumentiert Erfahrungen der Anwender mit Bezug auf Konzepte aus der Wissenschaft, um Interessierten aus der Industrie den Einstieg in das Thema zu erleichtern.

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Hyperconnected Ecosystems für industrielle Netzwerke

2021 , Jäkel, F.-W. , Gering, P. , Knothe, T.

Das Hyperconnected Ecosystems für industrielle Netzwerke wird definiert als die Vernetzung aller relevanten Informationen und deren Erreichbarkeit jederzeit und von überall (hyperconnected). Barrieren zwischen Netzwerkpartnern bzgl. Datenbereitstellung und Zugriff werden reduziert und an aktuelle Anforderungen ausgerichtet. Die Evolution des Netzwerkes wird durch dessen dynamische Anpassbarkeit und flexible Einbindung von Diensten ermöglicht. Schlussendlich soll jede erforderliche Information an jedem Ort sofort in einer bearbeitbaren Form und möglichst ohne Aufwand verfügbar sein. Die Metapher des sozialen Netzwerks, in denen sich Partner finden und nach Bedarf Daten und Leistungen austauschen, dient als Basis für die Strukturen im Netzwerk. Dabei müssen industrielle Anforderungen nach Sicherheit, Souveränität und Transparenz integriert werden. Der Beitrag beschreibt die Vision eines Hyperconnected Ecosystem für industrielle Netzwerke und erste Ansätze zu dessen Umsetzung.

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Automatisierte Erstellung von Virtual-Reality-Schulungen

2021 , Masuhr, C. , Geiger, A. , Konkol, K.

Für den effizienten Einsatz von Automatisierungstechnik ist qualifiziertes Instandhaltungspersonal notwendig, um operative Störungen schnell zu beheben. Diese Schulungen finden heutzutage entweder an realen Anlagen, oder auch bereits in eigens für bestimmte Anwendungsfälle entwickelte VR-Anwendungen statt. Zur Minimierung des Aufwands zur Erzeug von VR-Trainingssimulationen können jedoch bereits existierende Modelle und Simulationen aus dem Prozess der virtuellen Inbetriebnahme genutzt. Die Grundlage für das Training sind eine digitale Simulation und Vernetzung von realer Anlagensteuerung, Robotersteuerung und HMI-Schnittstellen. Dadurch können die Kosten reduziert und die Anzahl von unterschiedlichen Trainingsumgebungen skaliert werden. Die Trainingssimulation wird durch weitere motivierende Elemente erweitert.

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UrbanTSN - Automatisierung mit Echtzeit-Internet

2020 , Chemnitz, Moritz , Wolff, Tobias , Vick, Axel

Die individualisierte Massenproduktion mit hochgradig wandelbaren Produktionskapazitäten erfordert das Umdenken auch in der Steuerungstechnik. Das Ziel der Auftragsforschung im Projekt UrbanTSN ist die Ablösung der starren Liniensteuerung klassisch hierarchischer Fabrikautomatisierung durch eine mit Docker und Codesys virtualisierte, mit USDL und WSDL flexibel orchestrierte und damit ad hoc skalierbare Online-Steuerungstechnik. Diese Entwicklung auf dem Gebiet der Industrie 4.0 verbindet erfolgreich die Errungenschaften der fortgeschrittenen IKT-Welt mit den anspruchsvollen Anforderungen der industriellen Produktionslandschaft.

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MBSE-Modellierung für Verhaltens- und Struktursimulation

2021 , Zimmermann, T.C.

echnische Systeme werden mithilfe von Modellbasiertem Systems Engineering (MBSE) beschrieben, um eine domänenübergreifende Wissensbasis zu erzeugen, die es den beteiligten Stakeholdern ermöglicht, Systemelemente konsistent und parallel zu entwickeln. Die Qualität dieser Modelle ist maßgeblich dafür, wie effizient dieses Wissen aus dem MBSE auch zur Systemexploration verwendet werden kann, um Systemzusammenhänge zu analysieren, indem verschiedene Modellarten gemeinsam simuliert werden.

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Graphische Programmierung von Industrierobotern

2021 , Chemnitz, M. , Yordanova, M. , Vick, A.

Für die Programmierung von Industrierobotern hat jeder Hersteller seine eigene Sprache entwickelt. Zwar stellen alle diese Sprachen einen ähnlichen Funktionsumfang bereit, der Wechsel des Herstellers erfordert aber meist die Neuentwicklung des Programmes. Diese Programmierung ist häufig textbasiert und erfordert einen hohen Einarbeitungsaufwand. In dieser Arbeit stellen wir ein Framework vor, das eine graphische Programmierung ermöglicht und Programme für unterschiedliche Hersteller generiert.

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Integration von ISO 9001:2015 und Ganzheitlichen Produktionssystemen

2020 , Kohl, Holger , Neumann, Konstantin

Ganzheitliche Produktionssysteme und Qualitätsmanagementsysteme nach DIN EN ISO 9001 : 2015 finden sich in zahlreichen Organisationen. Dabei wird das Potenzial beider Systeme nicht ausgeschöpft, wenn diese getrennt voneinander betrachtet werden. Durch die Nutzung etablierter Methoden Ganzheitlicher Produktionssysteme können gleichzeitig Normforderungen erfüllt und Potenziale dieser Methoden genutzt werden. Es wird daher in diesem Beitrag gegenübergestellt, welche Methoden geeignet sind, um die Anforderungen der ISO 9001 zu erfüllen.

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Resilienz durch dynamisches Prozessmanagement

2021 , Knothe, T. , Oertwig, N. , Woesthoff, J. , Sala, A. , Lütkemeyer, M. , Gaal, A.

Krisen treten regelmäßig auf und betreffen aufgrund zunehmender Globalisierung immer mehr Unternehmen gleichzeitig. In diesem Beitrag wird ein Ansatz für ein dynamisches Prozessmanagement vorgestellt, welches die Fähigkeit der Früherkennung von Disruptionen und gleichzeitig auch Routine sowie Agilität im Normal- wie auch im Krisenmodus durchgängig unterstützt.

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Steuerung von Laser-induzierten periodischen Oberflächenstrukturen

2021 , Uhlmann, E. , Schweitzer, L. , Schneider, P. , Michel, A. , Hein, C.

Laser-induzierte periodische Oberflächenstrukturen (LIPSS) weisen ein hohes Potenzial für Anwendungen in den Bereichen der Oberflächenfunktionalisierung auf. Die Steuerung der Richtung dieser Nanostrukturen kann nur durch Änderung der Laserpolarisation erfolgen. Auf dem Markt gibt es kein System zur automatischen Änderung der LIPSS-Orientierung. Für den industriellen Einsatz ist dies vom Vorteil, um Inhomogenität im Strukturverlauf zu vermeiden. In diesem Beitrag wird eine Systemlösung vorgestellt, indem die Steuerung der Richtung von Nanotexturen ermöglicht wird.

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Wiederverwendung von Funktionsgruppen im Unikatbau

2020 , Zimmermann, Thomas C. , Schmidt, Marvin M.

Im Serienbau findet bereits umfangreiche Wiederverwendung von Konstruktionslösungen statt, um steigende Komplexität von Produkten beherrschen zu können. Entwicklungsmethoden im Unikatbau sind oft weniger formal ausgeprägt und Synergieeffekte können häufig nicht genutzt werden. In stark regulierten Umfeldern kommen Use-Cases und Funktionen zum Einsatz, um wiederkehrende Features zu identifizieren und so zu Optimierungen in der Systementwicklung, Integration und Absicherung beizutragen.

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