Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0 - Grundlagen, Vorgehensmodell und Use Cases aus der Praxis
von: Armin Roth
Springer Gabler, 2016
ISBN: 9783662485057
Sprache: Deutsch
278 Seiten, Download: 10404 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
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Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0 - Grundlagen, Vorgehensmodell und Use Cases aus der Praxis
| Vorwort | 5 | ||
| Inhalt | 7 | ||
| 1 Industrie 4.0 – Hype oder Revolution? | 9 | ||
| 1 Die fortschreitende Digitalisierung verändert die Unternehmensumwelt | 11 | ||
| 2 Industrie 4.0 – Die vierte industrielle Revolution | 13 | ||
| 3 Welchen Mehrwert liefert das Konzept für die Unternehmen und die deutsche Wirtschaft? | 14 | ||
| 4 Mehrwert und Aufbau dieses Buches | 19 | ||
| 5 Fazit | 21 | ||
| 6 Literaturhinweise | 22 | ||
| 2 Industrie 4.0 – Grundlagen und Gesamtzusammenhang | 24 | ||
| 2.1 Industrie 4.0 – Struktur und Historie | 24 | ||
| 1 Die vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) | 26 | ||
| 2 Komponenten der Industrie 4.0 | 29 | ||
| 3 Drei grundlegende Phasen der technologischen Entwicklung von Industrie 4.0 | 31 | ||
| 3.1 Phase 1: Ubiquitous Computing | 31 | ||
| 3.2 Phase 2: Internet der Dinge und Dienste (IoTS) | 33 | ||
| 3.3 Phase 3: Cyber-physisches Produktionssystem (CPPS) | 36 | ||
| 4 Fazit | 38 | ||
| 5 Literaturhinweise | 39 | ||
| 2.2 Industrie 4.0 – Fünf zentrale Paradigmen | 42 | ||
| 1 Einführung | 44 | ||
| 2 Paradigma 1: Vertikale und horizontale Integration | 44 | ||
| 3 Paradigma 2: Dezentrale Intelligenz | 46 | ||
| 4 Paradigma 3: Dezentrale Steuerung | 47 | ||
| 5 Paradigma 4: Durchgängiges digitales Engineering | 48 | ||
| 6 Paradigma 5: Cyber-physisches Produktionssystem (CPPS) | 49 | ||
| 7 Zusammenspiel der fünf zentralen Industrie 4.0-Paradigmen amBeispiel eines fiktiven Unternehmens | 50 | ||
| 8 Fazit | 52 | ||
| 9 Literaturhinweise | 52 | ||
| 2.3 Industrie 4.0 – Technologische Komponenten | 54 | ||
| 1 Datenerhebung und -verarbeitung in der Industrie 4.0 | 56 | ||
| 1.1 Die Automatisierungspyramide der industriellen Fertigung | 56 | ||
| 1.2 Radio Frequency Identification-Chip (RFID-Chip) | 58 | ||
| 1.3 Cloud Computing | 61 | ||
| 1.4 Big Data-Dienste | 63 | ||
| 1.5 Analytics-Dienste | 65 | ||
| 2 Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M-Kommunikation) | 66 | ||
| 2.1 Maschine-zu-Maschine-Kommunikation in der Industrie 4.0 | 66 | ||
| 2.2 OLE for process control Unified Architecture (OPC UA) | 67 | ||
| 2.3 Überführung von Standards in einheitliche Normen | 69 | ||
| 3 Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) | 70 | ||
| 3.1 Mensch-Maschine-Interaktion in der Industrie 4.0 | 70 | ||
| 3.2 Virtual Reality (VR) | 71 | ||
| 3.3 Augmented Reality (AR) | 74 | ||
| 4 Fazit | 76 | ||
| 5 Literaturhinweise | 77 | ||
| 2.4 Industrie 4.0-Gesamtkonzept: Zusammenspiel von intelligenten Infrastrukturen, Paradigmen und technologischen Komponenten | 80 | ||
| 1 Branchenspezifische Einflüsse von Industrie 4.0 | 82 | ||
| 1.1 Der Einfluss der Digitalisierung als Querschnittstechnologie | 82 | ||
| 1.2 Intelligente Infrastrukturen im Umfeld der Smart Factory | 83 | ||
| 1.3 Leitmarkt- und Leitanbieterperspektive | 84 | ||
| 2 Abgrenzung zwischen einer segmentierten und integrierten Umsetzung | 85 | ||
| 2.1 Grenzen einer segmentierten Umsetzung | 85 | ||
| 2.2 Case: Das Zusammenspiel der Industrie 4.0-relevanten Komponenten | 86 | ||
| 3 Fazit | 88 | ||
| 4 Literaturhinweise | 88 | ||
| 3 Industrie 4.0 – Vorgehensmodell für die Einführung | 90 | ||
| 3.1 Industrie 4.0-Strategie: So geht man bei der Einführung vor | 90 | ||
| 1 Fünf Paradigmen – Indikatoren für Industrie 4.0-Erfahrung | 92 | ||
| 2 Das 3C-Modell – Zentrale Komponenten einer Industrie 4.0-Strategie | 94 | ||
| 2.1 C1 (Competitor) – Wettbewerber | 95 | ||
| 2.2 C2 (Client) – Kunde | 97 | ||
| 2.3 C3 (Company) – Unternehmen | 99 | ||
| 3 Zusammenführung: Strategische Industrie 4.0-Positionen | 100 | ||
| 4 Vorgehen zur Entwicklung einer Industrie 4.0-Einführungsstrategie | 102 | ||
| 4.1 Schritt 1: Industrie 4.0-Analyse: Wo steht das Unternehmen? | 104 | ||
| 4.2 Schritt 2: Industrie 4.0-Zielbestimmung: Wo will das Unternehmen hin? | 108 | ||
| 4.3 Schritt 3: Industrie 4.0-Maßnahmenumsetzung: Wie können die Ziele ganzheitlich operationalisiert werden? | 111 | ||
| 5 Fazit | 115 | ||
| 6 Literaturhinweise | 116 | ||
| 3.2 Industrie 4.0-Anwendungsbeispiel: Entwicklung einer Industrie 4.0-Strategie am Beispiel eines Unternehmens der Lackmittelindustrie | 118 | ||
| 1 Vorstellung des Unternehmens „Musterlack GmbH“ | 120 | ||
| 2 Aktuelle strategische Ausrichtung nach dem 3C-Modell | 121 | ||
| 2.1 C1 (Competitor) – Wettbewerber | 121 | ||
| 2.2 C2 (Client) – Kunde | 122 | ||
| 2.3 C3 (Company) – Unternehmen | 123 | ||
| 3 Erfahrung des Unternehmens mit Industrie 4.0 | 123 | ||
| 4 Schritt 1: Industrie 4.0-Ist-Analyse: Wo steht das Unternehmen? | 124 | ||
| 4.1 Phase 1: Analyse des Anpassungsbedarfs der Geschäftsstrategie | 124 | ||
| 4.2 Phase 2: Analyse des Erfahrungsgrads mit Industrie 4.0 (Use Case-Analyse) | 130 | ||
| 5 Schritt 2: Industrie 4.0-Zielbestimmung: Wo will das Unternehmen hin? | 131 | ||
| 6 Schritt 3: Industrie 4.0-Maßnahmenumsetzung: Wie können die Ziele ganzheitlich operationalisiert werden? | 133 | ||
| 6.1 Betrachtungsebene 1: Management von Projekten | 133 | ||
| 6.2 Betrachtungsebene 2: Management von Prozessen | 136 | ||
| 6.3 Betrachtungsebene 3: Management von (IT)-Technologien | 136 | ||
| 6.4 Betrachtungsebene 4: Management von Organisation | 137 | ||
| 6.5 Betrachtungsebene 5: Management von Mitarbeitern | 138 | ||
| 7 Fazit | 139 | ||
| 4 Industrie 4.0 – Use Cases aus Forschung und Unternehmenspraxis | 140 | ||
| 4.1 Vernetzung der realen und der virtuellen Welt in der Produktionsplanung | 140 | ||
| 1 Einführung | 142 | ||
| 2 Motivation | 142 | ||
| 3 Inhalt des Projektes | 145 | ||
| 3.1 Anforderungen | 145 | ||
| 3.2 Innovativer Ansatz | 146 | ||
| 3.3 Verfahren | 147 | ||
| 4 Anwendung: Konkrete Use Cases aus der Produktionsplanung | 150 | ||
| 4.1 Vernetzung der realen Fertigung mit der virtuellen Planung | 150 | ||
| 4.2 Vernetzung zwischen OEM und Lieferant | 152 | ||
| 5 Fazit und Ausblick | 153 | ||
| 5.1 Fazit und Nutzenpotentiale | 153 | ||
| 5.2 Ausblick in die Zukunft | 155 | ||
| 6 Literaturhinweise | 155 | ||
| 4.2 Durchgängiges digitales Engineering und Losgröße 1 in der Getränkeabfüll- und Verpackungsindustrie | 158 | ||
| 1 Unternehmenshintergrund | 160 | ||
| 2 Motivation zur Einführung von Industrie 4.0 in Unternehmen | 160 | ||
| 3 Anwendungsbeispiele: Industrie 4.0 im konkreten Praxiseinsatz | 160 | ||
| 3.1 Direct Print-Maschine | 161 | ||
| 3.2 Forschungsprojekt CyberSystemConnector – Aktualisierte Dokumentationserstellung | 163 | ||
| 4 Fazit: Industrie 4.0 für Unternehmen | 167 | ||
| 5 Zukunftsausblick | 167 | ||
| 6 Weiterführende Informationen | 168 | ||
| 7 Literaturhinweise | 168 | ||
| 4.3 MICA – Die modulare Embedded Plattform der Firma HARTING für Industrie 4.0 | 170 | ||
| 1 Unternehmensvorstellung | 172 | ||
| 2 Motivation und Problemstellung | 172 | ||
| 3 Lösung und Umsetzung | 173 | ||
| 4 Fazit und Nutzen | 176 | ||
| 5 Ausblick | 177 | ||
| 6 Literaturhinweise | 177 | ||
| 4.4 Innovative Konzepte einer sich selbstorganisierenden Fahrzeugmontage am Beispiel des Forschungsprojekts SMART FACE | 180 | ||
| 1 Einführung | 182 | ||
| 2 Hintergrund und Motivation | 183 | ||
| 3 Zielsetzung des Forschungsprojekts | 184 | ||
| 4 Vorgehensweise im Forschungsprojekt | 186 | ||
| 5 Konzeptbeschreibung | 187 | ||
| 5.1 Anforderungsanalyse | 187 | ||
| 5.2 Betriebskonzept | 189 | ||
| 5.3 Produktionsprogrammplanung | 190 | ||
| 5.4 Produktionssteuerung | 191 | ||
| 6 Ansätze für die praktische Umsetzung | 193 | ||
| 6.1 Minidemonstrator | 193 | ||
| 6.2 Maxidemonstratoren | 195 | ||
| 7 Ausblick | 195 | ||
| 8 Danksagung | 196 | ||
| 9 Literaturverzeichnis | 196 | ||
| 4.5 viEMA: Schwankenden Stückzahlen in Industrie 4.0 durch flexiblen Wechsel zwischen Handund Automatenmontage begegnen | 200 | ||
| 1 Über das FZI Forschungszentrum Informatik und die an viEMA beteiligten Projektpartner | 202 | ||
| 2 Motivation | 203 | ||
| 3 Problemstellung | 204 | ||
| 4 Technische Umsetzung der flexiblen viEMA-Fertigungszelle | 205 | ||
| 4.1 Intuitive Programmierung und Wissensrepräsentation | 206 | ||
| 4.2 Systemergonomische Analyse des Programmiervorganges und der Eingabemedien | 207 | ||
| 4.3 Sensortechnik zur Bauteil-Lokalisierung und Umweltvermessung | 208 | ||
| 4.4 Automatische Greifund Bewegungsplanung für wandelbare Greifer | 208 | ||
| 4.5 Aufbau der viEMA-Zelle mit passendem Sicherheitskonzept | 209 | ||
| 4.6 Netzwerk- und Internetanbindung | 211 | ||
| 4.7 Werkserprobung | 211 | ||
| 5 Fazit und Nutzenpotentiale | 212 | ||
| 6 Ausblick in die Zukunft | 214 | ||
| 7 Literaturhinweise | 215 | ||
| 4.6 Digitale Transformation: Wie Virtual / Mixed und Augmented Reality unser Arbeitsleben verändern | 216 | ||
| 1 Unternehmensvorstellung | 218 | ||
| 2 Motivation | 218 | ||
| 3 Historie | 219 | ||
| 4 Umsetzung | 220 | ||
| 4.1 Mixed Reality-Systemlandschaft | 220 | ||
| 4.2 Mixed Reality im Prototypenbau und in der Produktion | 221 | ||
| 4.3 Mixed Reality in der Designentwicklung für MB Vans | 223 | ||
| 4.4 Mobiler Einsatz von Augmented Reality | 223 | ||
| 4.5 Einsatz im Vertrieb | 224 | ||
| 5 Ausblick | 225 | ||
| 6 Literaturhinweise | 226 | ||
| 4.7 Pumpen und Armaturen im Umfeld von Industrie 4.0 | 228 | ||
| 1 Unternehmenshintergrund der KSB AG | 230 | ||
| 2 Motivation zur Einführung von Industrie 4.0 | 230 | ||
| 3 Industrie 4.0 bei KSB | 232 | ||
| 3.1 KSB-Sonolyzer | 232 | ||
| 3.2 Equipment Management | 234 | ||
| 4 Fazit und Nutzenpotentiale | 236 | ||
| 5 Zukunftsausblick | 237 | ||
| 4.8 Innovation Labs und Aktivitäten der Volkswagen Konzern IT im Zuge der Digitalisierung und Industrie 4.0 | 238 | ||
| 1 Der Volkswagen Konzern und seine IT | 240 | ||
| 2 Die Digitalisierung und ihre Herausforderungen für Unternehmen klassischer Industrien | 241 | ||
| 3 Implikationen für die Organisation der Volkswagen Konzern IT | 243 | ||
| 3.1 Data:Lab – ein Innovations-Hotspot für Big Data und Digitalisierung | 244 | ||
| 3.2 Smart.Production:Lab – Lösungen für die Industrie 4.0 | 247 | ||
| 3.3 Digital:Lab – Digitales Ökosystem für Mobilitätsservices | 249 | ||
| 3.4 Code:Lab – Ein Accelerator am Puls der Zeit des Silicon Valley | 250 | ||
| 4 Resümee / Ausblick | 250 | ||
| 5 Acknowledgement | 251 | ||
| 6 Literaturverzeichnis | 251 | ||
| 5 Industrie 4.0 – Ausblick | 254 | ||
| 1 Industrie 4.0: Status Quo | 256 | ||
| 2 Zentrale Herausforderungen für die Zukunft | 258 | ||
| 2.1 Reifegrad der für Industrie 4.0 relevanten Technologien | 258 | ||
| 2.2 Risiken beim Einsatz von Industrie 4.0 | 262 | ||
| 2.3 Weiterentwicklung der Managementinstrumente | 264 | ||
| 3 Fazit | 265 | ||
| 4 Literaturhinweise | 266 | ||
| Glossar | 268 | ||
| Autorenverzeichnis | 275 |