Forum Industrie 4.0. Industrie 4.0 konkret Lösungen für die industrielle Praxis

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1 Forum Industrie 4.0 Industrie 4.0 konkret Lösungen für die industrielle Praxis

2 INDUSTRIE Industrie 4.0 Made in Germany Beispiele aus dem Maschinen- und Anlagenbau Hartmut Rauen Dem deutschen Maschinen- und Anlagenbau kommt im Kontext Industrie 4.0 eine Schlüsselrolle zu. Als Rückgrat der deutschen Industrie ist er ein Garant für Wachstum und Wohlstand in unserer Gesellschaft. Knapp eine Million Menschen produzieren Zukunft, Tag für Tag. Diese Position sowie die Innovations- und Marktführerschaft in vielen Bereichen verpflichtet geradezu, neue Entwicklungen in der industriellen Produktion zu gestalten. Industrie 4.0 gehört ohne Zweifel dazu. Denn mit der vierten industriellen Revolution werden Informationstechnik und Internettechnologien Schritt für Schritt in die Produkte und in die Fabriken integriert. Die virtuelle Welt der IT nähert sich der realen Welt der Produktion an. Die wesentlichen Effekte lauten: mehr Flexibilität und Individualität in der Produktion, mehr Ressourceneffizienz und Kosteneinsparungen sowie neue Geschäftsmodelle. Industrie 4.0 ist somit keine Parallelwelt, sondern ein wichtiger Entwicklungspfad auf dem Weg in die Zukunft der Produktion. Dass diese Entwicklung bereits begonnen hat und die Umsetzung voranschreitet, das zeigen die Beispiele in der vorliegenden Broschüre. 33 VDMA-Mitgliedsunternehmen stellen darin Lösungen aus der industriellen Praxis vor, die den jeweils spezifischen Charakter von Industrie 4.0 deutlich werden lassen. Denn eine Blaupause für Industrie 4.0 gibt es nicht. Vielmehr gilt es, das Thema individuell für jedes Unternehmen zu betrachten. Dabei ist Industrie 4.0 ein Thema für alle Unternehmen natürlich auch für kleine und mittelständische. Vor diesem Hintergrund hat der VDMA das Forum Industrie 4.0 ins Leben gerufen. Das Forum besteht aus einem interdisziplinären Team von VDMA-Experten, die sich als Partner der Unternehmen und als Dienstleister ver stehen. Gemeinsam mit den VDMA-Mitgliedern werden die Handlungsfelder Forschung, Standardisierung, IT-Sicherheit, Produktionsorganisation, rechtliche Rahmenbedingungen und Qualifizierung der Mitarbeiter vorangetrieben sowie der Wissensaustausch untereinander intensiviert. Nutzen Sie dieses Netzwerk und kommen Sie dazu es lohnt sich. Hartmut Rauen, Stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer

3 2 INDUSTRIE 4.0 Industrie 4.0 im VDMA Mit dem Forum Industrie 4.0 engagiert sich der VDMA, um die Vision Industrie 4.0 in umsetzbare Handlungsempfehlungen für den Maschinen- und Anlagenbau weiterzuentwickeln und insbesondere die Anwenderperspektive zu berücksichtigen. Ziel ist es, langfristig und nachhaltig ein Netzwerk zum Erfahrungs austausch unter den Mitgliedsunternehmen aufzubauen. Das Forum besteht aus einem interdisziplinären Team von VDMA-Experten, die sich als Partner und Dienstleister verstehen. Sie unterstützen die Mitgliedsunternehmen sowie die Fachverbände und Abteilungen des VDMA in den für Industrie 4.0 maßgeblichen Handlungsfeldern: Politik & Netzwerke Auf dem Weg zum Leitmarkt und Leitanbieter von Industrie 4.0 steht der deutsche Maschinenund Anlagenbau nicht nur vor technologischen Herausforderungen. Wichtige Rahmenbedingungen müssen mit Politik und Gesellschaft vereinbart werden. Hohe Anforderungen an Forschung und Entwicklung, Ausbildung und Qualifizierung, Normen und Standards, Rechts- und Datensicherheit müssen erfüllt werden, um den Industriestandort Deutschland in die Zukunft zu führen. Forschung & Innovation Bei der Implementierung von Industrie 4.0 entscheiden die Ergebnisse der Forschung maßgeblich über den Erfolg im internationalen Wettlauf und über die Wettbewerbsfähigkeit des Industriestandorts Deutschland. Wichtig sind hierbei verlässliche Förderinstrumente in der Produktions- und IKT-Forschung sowie die Berücksichtigung der Anforderungen des mittelständisch geprägten Maschinen- und Anlagenbaus. Wesentliche Erfolgsfaktoren sind die Vernetzung aller Akteure und der schnelle Transfer von Forschungsergebnissen in die Breite der industriellen Praxis. Normung & Standards Industrie 4.0 ermöglicht die firmenübergreifende Vernetzung und die Integration verschiedener Wertschöpfungsnetzwerke. Hierzu sind Normen und Standards von grundlegender Bedeutung. Denn sie definieren die Mechanismen der Zusammenarbeit und die auszutauschenden Informationen. Deshalb ist es entscheidend, die Standardisierung und offene Standards für eine Referenz architektur mitzugestalten und die relevanten Akteure in einen aktiven Dialog einzubinden. Produktionsorganisation & Geschäftsmodelle Lean Management und intelligente Produktionssysteme zielen auf mehr Effizienz in Organisation und Prozessen. Mit den Potenzialen cyber-physischer Systeme stößt insbesondere die kundenindividuelle Fertigung in neue Dimensionen vor: Automatisierung und Losgröße 1 schließen einander zukünftig nicht mehr aus. Zunehmend wird das Angebot des Maschinenbaus hybrider: Industrie 4.0 bietet der Investitionsgüterindustrie die Möglichkeit, neue und innovative Geschäftsfelder zu entwickeln vom Maschinenlieferanten hin zum langfristigen Partner und Lösungsanbieter. IT-Sicherheit & Recht Im Kontext von Industrie 4.0 ist IT-Sicherheit für den geschützten Betrieb unternehmensübergreifender Fertigungsprozesse essenziell. Der automatisierte Datenaustausch vernetzter Produktionssysteme muss sicher und zuverlässig gestaltet werden können. Es gilt, die Identifizierung der Prozessakteure zu kontrollieren und das Know-how von Produkten, Maschinen und Anlagen zu schützen.

4 INDUSTRIE Quelle: istock Photo / alengo Bereits heute sind im Umfeld von Industrie 4.0 Auswirkungen auf rechtliche Sachverhalte erkennbar. Deshalb wird die Weiterentwicklung und Neuauslegung bestehenden Rechts eine zentrale Aufgabenstellung bei der Umsetzung von Industrie 4.0 in den Unternehmensalltag sein. Mensch & Arbeit Industrie 4.0 wird die Arbeit und ihre Prozesse maßgeblich verändern. Die Beschäftigten in der Fabrik der Zukunft werden stärker als je zuvor gefragt sein, Abläufe zu koordinieren, die Kommunikation zu steuern und eigenverantwortliche Entscheidungen zu treffen. Die Tätigkeiten werden sowohl in technologischer als auch in organisatorischer Sicht anspruchsvoller, interdisziplinäre Kompetenzen werden immer wichtiger. Der Staat, seine Bildungseinrichtungen und die Unternehmen müssen sich auf diese Herausforderungen einstellen. Industrie 4.0 ein Thema für alle Industrie 4.0 ist nicht nur ein Thema der Großindustrie, sondern muss auch für kleine und mittelständische Unternehmen wirtschaftlich und nutzbringend umsetzbar sein. Dazu sind Einführungsstrategien notwendig, die beispielsweise zeigen, wie die Abstimmung und Integration mit existierenden Produktionstechniken, IT-Systemen und Datenbeständen erfolgen soll. Zudem können Best-Practice-Beispiele veranschaulichen, wie Produktionsprozesse künftig aussehen, welche Automatisierungslösungen intelligent eingesetzt werden können oder wie die IT-Sicherheit einer unternehmensübergreifenden Produktion gewährleistet werden kann. Kontakt Dr. Beate Stahl Forum Industrie 4.0 Telefon

5 4 INDUSTRIE 4.0 Industrie 4.0 konkret Lösungen für die industrielle Praxis Unternehmen des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus lassen die Vision Industrie 4.0 Wirklichkeit werden mit innovativen Ideen und Technologien, die dazu beitragen, dass Deutschland sich als Leitanbieter und Leitmarkt von Industrie 4.0 im globalen Wettbewerb positioniert. Mit dieser Broschüre wollen wir Ihnen anhand von Beispielen aus dem Kreis der VDMA- Mitgliedsunternehmen einen Einblick in ganz konkrete Lösungen für die industrielle Praxis geben. Im Vordergrund stehen dabei folgende Themen: Produktionsprozesse Durch den Einsatz von Industrie-4.0-Technologien können sich Unternehmen den globalen Herausforderungen, wachsenden Kundenanforderungen und volatilen Marktentwicklungen stellen. Wenn Produkte und Prozesse miteinander vernetzt sind und Daten in Echtzeit und transparent zur Verfügung stehen, wird die Grundlage für eine dezentrale Produktionssteuerung gelegt. Diese erlaubt mehr Flexibilität in der Produktion und steigert damit die Wettbewerbsfähigkeit.

6 INDUSTRIE Quelle: istock Photo / alengo Automatisierung und Condition Monitoring Durch die Vernetzung intelligenter Messtechnik in der Produktion stehen Daten zur Verfügung, die mithilfe von Automatisierungslösungen zur Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration und Selbstdiagnose genutzt werden können. Maschinenzustände können so laufend und von jedem Ort der Welt erfasst und überwacht werden. Damit sind die Voraussetzungen für eine vorausschauende Wartung und Instandhaltung geschaffen. Industrie 4.0 ist keine Parallelwelt, sondern Fortschritt für unseren Weg in die Zukunft. Planung Die steigende Flexibilität der Produktion stellt die Kapazitätsplanung, insbesondere die Personaleinsatzplanung, vor Herausforderungen. Neue Lösungen und Instrumente sind gefragt zum Beispiel eine stärkere Beteiligung der Mitarbeiter. IT-Sicherheit Dass alles miteinander vernetzt ist, ist Fluch und Segen zugleich. Um die Vorteile für die Produktion zu nutzen, müssen Sicherheitsaspekte bei der Planung und dem Betrieb von Produktionsanlagen berücksichtigt werden. Es geht insbesondere um die Sicherheit der Daten im Unternehmen und die Sicherheit im Umgang mit ihnen.

7 6 INDUSTRIE 4.0 Quelle: Arburg ARBURG: Individualisierte Serienprodukte mit Industrie 4.0 Die Firma ARBURG bringt zwei Welten zusammen: das Spritz gießen und die additive Fertigung. Unter Einbezug von Industrie 4.0 und Leitrechnertechnik hat das innovative Maschinenbau unternehmen eine komplett vernetzte Prozess - kette für die Fertigung individualisierter, rückverfolgbarer Lichtschalter-Wippen entwickelt. Am Beispiel Lichtschalter-Wippe zeigt ARBURG den Weg vom Großserienprodukt zum individuellen Kunststoffteil. Technik und Know-how zu additiver Fertigung, zum Spritzgießen und zur Vernetzung der Abläufe über ein Leitrechnersystem kommen von ARBURG. Kooperationspartner sind die Firmen Gira (Produkt und Werkzeugbau), Trumpf (Laserbeschriftung), Fuchs Engineering (Qualitätsprüfung) und FPT Robotik (Automation). Zusammenspiel: Spritzgießen und additive Fertigung kombiniert Die Prozesskette beginnt beim Produktdesign an einem CAD-Arbeitsplatz mit freeformer, der additiv Prototypen fertigt. Es folgen die Auftragserfassung und die Produktion der Lichtschalter- Wippen mit einer ALLROUNDER Spritzgießmaschine. In die automatisierte Fertigungszelle sind eine Laserbeschriftung mit einem Data- Matrix(DM)-Code und eine Qualitätsprüfung integriert. Zum Unikat wird das Spritzteil durch den freeformer, der im nächsten Schritt additiv eine individuelle Kennung aufbringt. Dann wird das fertige Produkt in einer Roboterzelle verpackt und mit einem QR-Code bedruckt. Über den individuellen Code lassen sich die Prozess- und Qualitätsparameter jedes Spritzteiles online abrufen den Vorgaben der einzelteilbezogenen Nachverfolgbarkeit von Industrie 4.0 folgend. Zentrale Bedeutung kommt dem ARBURG Leitrechnersystem (ALS) zu, das die Parameter erfasst und an einen Webserver weiterleitet. ARBURG GmbH + Co KG Arthur-Hehl-Straße Loßburg Telefon Internet

8 INDUSTRIE Asseco Solutions: Die Fabrik der Zukunft kommt ins Rollen Mit Enterprise-Resource-Planning (ERP)-Software können Unternehmen ihre Ressourcen optimal einsetzen bzw. ihre Prozesse kontrolliert einleiten und durchführen. ERP II bezeichnet die zweite Generation von ERP-Systemen, die internetbasiert und nicht ausschließlich auf interne Prozesse beschränkt sind. Mit APplus bietet die Asseco Solutions AG eine ERP-II-Lösung für Mittelständler an. Gemeinsam mit ihrem langjährigen Partner N+P Informationssysteme (N+P) unterstützt Asseco Solutions mittelständische Kunden bei der Einführung von ERP-II-Lösungen. So auch die Firma GBneuhaus aus Thüringen, die unter anderem Brenner für Fahrzeugbeleuchtungen mit speziellen Beschichtungen veredelt, die durch eine mehrstufige Oberflächenbehandlung erzeugt werden. Das eingeführte Manufacturing-Execution-System (MES) hat diesen Prozess optimiert. Überwachen und optimieren Zu Beginn eines Verarbeitungsprozesses werden bei GBneuhaus die relevanten Teile in einem markierten Behälter in das Fertigungssystem eingecheckt. Die mit der Asseco-Lösung APplus verwalteten Informationen wie Arbeitsablauf und Vorgabewerte werden hier zu Arbeitsschritten zusammengeführt. Sind alle Ressourcen geprüft, geht es los: Der Behälter fährt auf automatisierten Rollenbahnen mit Weichen, Robotern und Puffern zu den Tauchbädern, Wärmebehandlungsöfen und Messplätzen. An jeder Station erfolgt eine Identifizierung. Der Ablauf wird geprüft und die nötigen Verfahrensparameter wie Temperatur, Programm oder Dauer an die Anlage übertragen. Ergeben sich bei der Quali- Quelle: GBneuhaus / N+P Informationssysteme tätsprüfung Abweichungen, erfolgt eine direkte Ausschleusung aus dem Prozess. Alle Informationen werden im APplus -MES gesammelt; sie dienen nicht nur zur Steuerung des Materialflusses, sondern auch zur Erstellung von Zertifikaten und Optimierungen. GBneuhaus konnte so die Fehlerquote und Doppelbearbeitungen reduzieren und überdurchschnittlich wachsen. Asseco Solutions AG Amalienbadstraße 41, Bau Karlsruhe Telefon Internet

9 8 INDUSTRIE 4.0 Quelle: BOGE Kompressoren Boge Kompressoren: Drucklufttechnologie der Zukunft Mit dem Ferndiagnosetool airstatus bietet BOGE eine Lösung, die für mehr Sicherheit und Transparenz bei der Druckluftproduktion und aller angeschlossenen Komponenten sorgt. Das Tool sichert die Leistung und die Effizienz der Druckluftanlage und eignet sich zur Überwachung und zum Management komplexer Anlagen und Maschinenparks. Mit airstatus haben Anwender den Zustand von bis zu 32 Komponenten einer Druckluftanlage sicher im Griff und das von jedem beliebigen Ort weltweit. Eine direkte Übertragung und die Darstellung von Prozessdaten wie Status, Wartungsmeldungen, Temperaturen und Drücken machen airstatus zu einem leistungsfähigen Ferndiagnosetool. Anwender können Störungen auf ihrem PC, Tablet oder Smartphone sofort identifizieren, analysieren und entsprechend da rauf reagieren, was die Fehlerbehebung erheblich beschleunigt. Im Rahmen von Condition Monitoring können sie Maßnahmen aktiv managen und Wartungseinsätze planen und koordinieren. Einfache Installation, permanente Sicherheit Zur Inbetriebnahme der Anlagenüberwachung werden die jeweiligen Kompressoren und Komponenten einfach via ModbusScan ausfindig gemacht. Die Anlagendaten lassen sich direkt über GSM/GPRS oder über eine LAN-Verbindung in Echtzeit übertragen. Anwender können dann die Daten über ein Webportal oder über eine App auf allen mobilen ios- und Android-Endgeräten aufrufen. Ein Alarm-Management per oder SMS bei der Über- oder Unterschreitung definierter Grenzwerte trägt zusätzlich zur Sicherheit bei. Die Anlagenüberwachung airstatus ist in verschiedenen Service-Vertragsoptionen mit sukzessiv aufbauendem Leistungsumfang erhältlich. Dazu zählen auch die komplette Überwachung und Wartung einer Anlage. BOGE Kompressoren Otto Boge GmbH & Co. KG Otto-Boge-Straße Bielefeld Telefon Internet

10 INDUSTRIE Bosch Rexroth: Industrie-4.0-Montagelinie im Einsatz Eine neue Montagelinie für die halbautomatische Produktion von Scheibenventilen für Traktoren ermöglicht im Bosch Rexroth- Werk Homburg die flexible und effiziente Herstellung individualisierter Produkte. Mit der praktischen Anwendung von Industrie-4.0-Konzepten im eigenen Haus gewinnt Bosch Rexroth Erfahrungen für deren Weiterentwicklung. Quelle: Bosch Rexroth Bei der Fertigung von sechs verschiedenen Ventil- Grundtypen mit über 200 Varianten zeigt sich, wie die optimale Vernetzung von Mensch, Maschine und Produkt funktioniert. Mittels RFID- und Bluetooth-Technologie kommunizieren Anlage, Werkstück und Benutzer von selbst. Die mit RFID-Tags ausgestatteten, intelligenten Werkstückträger erkennen jeweils die ge wünschte Produktvariante und bekommen die Informationen über die Fertigungsschritte übermittelt. Jede Station liest diese RFID-Tags und zeigt dem jeweiligen Mitarbeiter die relevanten Informa tionen auf einem Bildschirm an. Damit sinkt die Durchlaufzeit bei gleichzeitig optimaler Ressourceneffizienz. Software spürt Schwachpunkte auf Unterschiedliche Mitarbeiter können zudem verschiedene Produkte bis Losgröße 1 in stets konsistenter Qualität fertigen. Das von Rexroth entwickelte Fertigungsinformationssystem activecockpit identifiziert dabei mögliche Schwachpunkte: Es sammelt, filtert und visualisiert fortlaufend die Produktionsdaten und bietet den Mitarbeitern und Entscheidern in der Fertigung alle relevanten Daten, um eventuell notwendige Lösungen schnell anzustoßen. Das reduziert die Ausfallzeiten und erhöht die Produktivität. Jeder Mitarbeiter trägt ein Bluetooth-Tag mit seinem Anwenderprofil, sodass an jeder Montagestation Einstellungen wie die Beleuchtung, die Schriftgröße oder die Sprache auf dem Monitor angepasst werden. Auch die Informationstiefe auf einem Bildschirm stellt sich selbsttätig auf die Qualifikation des jeweiligen Anwenders ein. Bosch Rexroth AG Maria-Theresien-Straße Lohr am Main Telefon Internet

11 10 INDUSTRIE 4.0 CIIT: Lösungen für die Fabrik der Zukunft Quelle: CIIT Im Forschungs- und Entwicklungszentrum CENTRUM INDUSTRIAL IT (CIIT) arbeiten Partner gemeinsam an Lösungen für die Fabrik der Zukunft. Die dort integrierte SmartFactoryOWL Modellanlage der Fraunhofer- Gesellschaft und der HS OWL, setzt Industrie-4.0-Ziele praktisch um. Demonstriert werden Ansätze zur Wandlungsfähigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Energieeffizienz. Das Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation und das Institut für industrielle Informationstechnik der HS OWL wollen gemeinsam Industrie-4.0-Standards im Montagesystem verankern. Produzierende Unternehmen können zukünftig aus unterschiedlichen Grundmodulen ein bedarfsgerechtes Montagesystem konfigurieren. Plug and Produce -Techniken ermöglichen dabei die freie Konfiguration innerhalb kürzester Zeit. Die SmartFactoryOWL zeichnet sich durch ein hohes Maß an Universalität, Mobilität und Modularität aus. Diese Merkmale tragen den Trends zu kürzer werdenden Produktlebenszyklen, einer steigenden Variantenvielfalt sowie zur kundenindividuellen Fertigung bzw. Montage (Losgröße 1) Rechnung. Durch den Einsatz von Assistenzsystemen wird auch der Produktionsmitarbeiter intuitiv durch den Arbeitsvorgang geführt. So wird ein problemloser Mitarbeiterwechsel in der Produktion ermöglicht und Stillstandszeiten minimiert. Hohe Flexibilität durch Modularität Aufgrund der Modularität einzelner Stationen lässt sich die Produktionsanlage je nach Auftragslage individuell erweitern oder verkleinern. Im Falle der Erweiterung erhöht sich die Produktivität signifikant. Bei niedrigerem Auftragseingang lässt sich die Anlage problemlos zurückbauen. Dazu können einzelne Module einfach aus dem Produktionsprozess herausgenommen werden. So lässt sich der Energieverbrauch ebenfalls optimieren. CENTRUM INDUSTRIAL IT (CIIT) Langenbruch Lemgo Telefon Internet

12 INDUSTRIE Quelle: ebm-pabst Bei ebm-papst, weltweiter Technologieanbieter in der Luft- und Antriebstechnik, liegt der Fokus hinsichtlich Industrie 4.0 auf der Digitalisierung und Vernetzung der Produktionsprozesse sowie auf der Herstellung Industrie-4.0-fähiger Komponenten. Arbeiten Mensch, Maschine und Software effizient und produktiv zusammen, steigt auch die Energieeffizienz. ebm-papst: Vorteile einer digitalisierten Produktion ebm-papst nutzte frühzeitig die Möglichkeiten der fortschreitenden Digitalisierung und führte im Jahr 2009 als eines der ersten Unternehmen in Europa SAP ME (Manufacturing Execution) ein. Diese Anwendung ermöglicht es, die vielfältigen Daten aus den unterschiedlichen Produktionsprozessen in einem übergeordneten System zentral zu managen. ebm-papst arbeitet seit der Einführung der Software als Mitglied im Customer- Council eng mit SAP zusammen, um die Anwendung weiter zu optimieren. Optimierung und Transparenz Mit der Digitalisierung der Produktion werden Prozesse optimiert, kontrolliert sowie transparenter gestaltet. Dazu zählen einfach bedienbare Benutzeroberflächen, eine fast komplett papierlose Fertigung, die Unterstützung bei Lean- Prozessen, das Einhalten und Überprüfen der Prozessreihenfolge, die sichergestellte Verwendung des korrekten und mängelfreien Materials, die Traceability sowie die Erfassung der Prozessdaten. Zwischen den Produktionsmaschinen und dem übergeordneten SAP ME werden durch eine eindeutige Identifizierung des herzustellenden Produktes in einem selbstständig kontinuierlichen Request-Response-Prozess-Daten abgefragt und Fertigungsschritte veranlasst. Die Produktion wird so vom Start über die Durchführung bis zum Abschluss in einem zentralen System gemanagt und überprüft. Dadurch können etwaige Fehler in der Herstellung sofort erkannt und behoben werden. Alle Fertigungsschritte sind nachvollziehbar, da die Daten zentral gesammelt und gespeichert werden. ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG Bachmühle Mulfingen Telefon (Pressesprecher) Internet

13 12 INDUSTRIE 4.0 Quelle: Festo Festo und Siemens: Das Multi-Carrier-System In enger Zusammenarbeit der Unternehmen Festo und Siemens entstand ein Flaggschiffprodukt: das Multi-Carrier-System, ein innovatives Transportsystem für mehr Flexibilität in Produktionsprozessen. Die Vorteile reichen von freier Konfiguration und flexiblem Transport über robuste Wagen (Carrier) bis zur Integration einer komplexen Servoregelung und Industrie-4.0-geeigneten Motion-Control-Steuerung. In diesem System sind wichtige Industrie-4.0- relevante Optionen realisiert: maximal flexibler elektro-mechanischer Aufbau für wirtschaftliche Fertigung in Losgröße 1 dezentrale Sensorik und Intelligenz in den Werkstückträgern und Antrieben modulare Servoregler und Motion-Control- Steuerung vollständige Simulation der späteren Anordnung und Anlage zur Systemauslegung und -optimierung Generieren von Programmdaten aus der Simulation vorbereitet mit OPC-UA-Schnittstelle für offene Integration in Industrie-4.0-HOST- Umgebungen Festo AG & Co. KG Ruiter Straße Esslingen-Berkheim Telefon Internet

14 INDUSTRIE Was verbirgt sich hinter dem Multi-Carrier- System im Detail? Innovatives Transportsystem für mehr Flexibilität in Produktionsprozessen frei konfigurierbares lineares System einfache Integration in vorhandene Intralogistik Ergänzung zu klassischen Transportlösungen mit maximaler Flexibilität Produkttransport und Positionierung auf Wagen mithilfe von Linearmotoren integrierte Steuerung für Transportbewegung und Motion-Control-Funktionalität Vorteile: freie Konfiguration und flexibler Transport hohe Flexibilität: Wagen nahtlos ein- und ausschleusen einfache Integration: vorhandene Transportund Logistiklösungen nutzen flexibler Betrieb: Beschleunigung und Geschwindigkeit frei und individuell einstellen, mehrere Wagen gruppieren und synchron bewegen eine Steuerung für alles: für Multi-Carrier- System sowie weitere Maschinenmodule hohe Dynamik und Geschwindigkeit bei gleichzeitig großer Nutzlast auf dem Wagen Robuster Wagen Transport des Produktes direkt auf dem passiven Wagen Vibrationsarme und ruckfreie Bewegung freie Bewegung jedes einzelnen Wagens im System, inklusive Fahrt mit konstanter Kraft Gruppierung und synchrone Bewegung von mehreren Wagen Antriebssystem SINAMICS modulares Antriebssystem für den Maschinen- und Anlagenbau für Ein- und Mehrachsanwendungen geeignet ermöglicht modulare und flexible Maschinenkonzepte Motion-Control-System SIMOTION skalierbares und modulares Motion-Control- System für hochdynamische Anwendungen mit wenigen Klicks zum ladbaren und lauffähigen Projekt mit dem Projektgenerator SIMOTION easyproject SIMOTION SCOUT für ein einheitliches und konsistentes Engineering über das gesamte System anwendungsorientierte Hardwareplattformen: PC-based oder Drive-based Quelle: Festo Siemens Aktiengesellschaft Wittelsbacherplatz München Telefon Internet

15 14 INDUSTRIE 4.0 Der Wettbewerb wird immer dynamischer, die technische Entwicklung wird immer schneller, die Produktlebenszyklen werden immer kürzer. Immer mehr Daten über immer mehr Prozesse stehen zur Verfügung doch zur Auswertung fehlt die Zeit. Hier kommt Real-time Operational Intelligence (RtOI) zum Einsatz, mit deren Hilfe aus bloßen Datenmengen relevante Informationen werden. Quelle: GE Intelligent Platforms GE Intelligent Platforms: Prozessdaten richtig auswerten Laufende Informationen über den Grad der Zielerreichung und kontinuierliche Soll-Ist- Vergleiche aus laufenden Prozessen erlauben es, operative Engpässe frühzeitig zu erkennen und entsprechend gegenzusteuern. Damit haben Anwender permanent eine Vielzahl von präzisen und aktuellen Informationen aus allen relevanten Bereichen ihres Unternehmens als klares Abbild des Ist-Zustandes. Die Schwierigkeit liegt darin, aus einer Vielzahl von Daten die richtigen Informationen an die richtige Person zu übermitteln, um das richtige Vorgehen zu ermöglichen. Operational Excellence als Ziel Speziell für die Industrie konzipiert, unterstützt die Softwarelösung Proficy Mobile Unternehmen dabei, diese große Anzahl von betrieblichen Daten in verwertbare Informationen zu verwan- deln und somit ihre Effizienz entscheidend zu verbessern. Der Echtzeitzugriff kann überall und jederzeit über PC, Smartphone, Tablet und andere mobile Geräte erfolgen. Die strukturierte Navigation von Proficy Mobile sorgt für eine signifikante Reduzierung der Informationsüberflutung auch bei Alarmmeldungen und Betriebsstörungen. Das stellt eine intelligente und genaue Wiedergabe des operativen Zustands sicher. Anwender können so Maßnahmen zum richtigen Zeitpunkt ergreifen, anstatt dann, wenn es zu spät und wesentlich teurer ist. Eine konsequente Nutzung von Standardkenngrößen erlaubt auch eine unternehmensweite Analyse der Assets über mehrere Standorte hinweg. Ein wichtiger Schritt voran in Richtung Operational Excellence. GE Intelligent Platforms GmbH Memminger Straße Augsburg Telefon Internet

16 INDUSTRIE Quelle: genua genua: Hochwertige IT-Sicherheit in der Industrie 4.0 Maschinen reden mit Maschinen, Produkte liefern Informationen via Barcodes oder RFID-Chips, auch alle weiteren Systeme entlang der Fertigungskette sind miteinander vernetzt und organisieren selbstständig optimale Abläufe. Was für die Industrieproduktion ein großer Fortschritt ist, ist mit Blick auf die IT-Sicherheit eine Herausforderung. Wenn in der intelligenten Fabrik alle mit allen kommunizieren, wie können sensible Daten vor unbefugten Zugriffen oder Steuerungssysteme von Maschinen vor Malware und Manipulationen geschützt werden? Besonders hohen Sicherheitsbedarf haben Systeme, die kritische Infrastruk turen (KRITIS) oder andere Anlagen steuern, von deren fehlerfreier Funktion hohe Sachwerte oder gar Leben abhängen, z. B. Turbinen in Kraftwerken, chemische Fertigungsanlagen oder Industrieroboter in Produktionsstraßen. Nur Einbahn-Datentransfers erlaubt Risiken bei der Vernetzung hochkritischer Steuerungssysteme können mit der cyber-diode des deutschen IT-Sicherheitsunternehmens genua ausgeschlossen werden. Diese Lösung kontrolliert die Netzanbindung und lässt ausschließlich Einbahn-Datentransfers zu in Gegenrichtung wird jeder Informationsfluss abgeblockt. So geschützt, können Steuerungssysteme Daten via Internet versenden, ohne angreifbar zu sein und ihre Integrität zu gefährden. Die cyber-diode erlaubt einen Datendurchsatz von bis zu 1 Gbit/s bei TCP und UDP und unterstützt auch die Protokolle FTP für Dateitransfers und SMTP für s. Ein zentrales Merkmal der cyber-diode ist die geringe Komplexität: Die Dioden-Funktion ist minimalistisch programmiert lediglich wenige hundert Zeilen Code und läuft auf einem auf das Allernotwendigste reduzierten Microkernel- Betriebssystem. Der zentrale Prozess ist einfach zu analysieren, der Code kann Zeile für Zeile überprüft werden, um Fehler auszuschließen. Diese geringe Komplexität bedeutet hohe IT-Sicherheit. genua mbh Domagkstraße Kirchheim Telefon Internet

17 16 INDUSTRIE 4.0 Quelle: GS1 Germany GS1 Germany: Standards als Basis für Industrie 4.0 Die Vernetzung der Produktion, der Logistik sowie vieler anderer Prozesse ist in aller Munde. Industrie 4.0, Internet der Dinge oder ähnliche Begriffe ebenso. Aber was steckt dahinter und was sind die Voraussetzungen zur Implementierung? Letzterem widmet sich GS1 Germany als Standardisierungsdienstleister im globalen Netzwerk Global Standards One mit über 110 weiteren Länderorganisationen. Der Begriff Industrie 4.0 findet sich überall. In Forschungsrahmenplänen der Bundesregierung oder in strategischen Positionspapieren großer und mittlerweile auch kleinerer Unternehmen. Dabei ist die Idee der Vernetzung von Maschinen nicht neu. Vielmehr rückt aktuell die Integration unterschiedlicher Lösungen auch über Unternehmensgrenzen hinweg in den Fokus der Betrachtung. Dies wirft jedoch auch neue Fragestellungen auf: Wie sind Objekte unternehmensübergreifend eindeutig zu identifizieren? Wie ist die zunehmende Anzahl von erfassten Prozessereignissen zu strukturieren? Wie können diese Informationen unternehmensintern und unternehmensübergreifend ausgetauscht werden? Definierte Schnittstellenformate für effizienten Datenaustausch Fragen wie diese, die bei Weitem nicht jeden Aspekt im Kontext Industrie 4.0 abdecken, widmet sich GS1 Germany und erarbeitet Lösungen in enger Zusammenarbeit mit über Anwendern. Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen wie dem Maschinenbau, dem Automobilsektor oder der Wehrtechnik nutzen bereits die Standards von GS1 zur Opti mierung ihrer Prozesse. So wird mit global eindeutigen Standards eine Vielzahl der relevanten Businessobjekte, wie Produkte, Maschinen oder Ladungsträger, eindeutig und für die gesamte Supply-Chain nutzbar identifiziert. Definierte Schnittstellenformate zur Speicherung und zum Austausch von Prozess ereignissen ermöglichen die unternehmensinterne und unternehmensübergreifende Nutzung relevanter Informationen und somit eine ganzheitliche Prozessoptimierung. GS1 Germany GmbH Maarweg Köln Telefon Internet

18 INDUSTRIE Die HARTING Technologiegruppe hat eine Produktionsanlage entwickelt, um Lösungen für die Integrated Industry vorzustellen. Quelle: Harting HARTING: Lösungen für Integrated Industry Die HARTING-Anlage greift als Integrated- Industry-Demonstrator das Thema ganzheitlich auf und verbindet Elemente wie z. B. das flexible Montagesystem FlexiMon, ein Forschungsprojekt im Rahmen des Spitzenclusters it s OWL (Intelligente Technische Systeme OstWestfalen- Lippe), mit Lösungen der Systemintegration auf Basis von SAP. Bei dieser Produktionsanlage haben wir auch die Aspekte der Smart Factory, des Internet of Things and Services und des Industrial Internet berücksichtigt, sagt Claus Hilger, Geschäftsführer von HARTING IT Services. Damit positioniert sich das Espelkamper Familienunternehmen als Wegbereiter des technologischen Wandels. Die Integrated Industry wird nahezu alle Industrieunternehmen in den nächsten Jahren verändern. Wir bieten dem Kunden maßgeschneiderte Lösungen und begleiten ihn auf diesem Weg, sagt Dr. Volker Franke, Ge - schäftsführer von HARTING Applied Technologies. Modularisierungskonzept umgesetzt So wurde beispielsweise ein Plug & Produce - Modularisierungskonzept beim Demonstrator auf Basis des Han-Modular -Standards umgesetzt. Die Fertigungseinheit mit drei Fertigungszellen wird über eine smarte Infrastrukturlösung ins Fabrikationsumfeld eingebunden. HARTING KGaA Marienwerderstraße Espelkamp Telefon Internet

19 18 INDUSTRIE 4.0 Quelle: ifm electronic ifm electronic: Sensoren überwachen die Wasserversorgung Zwei Softwaresysteme des Sensorherstellers ifm electronic überwachen den Zustand der Wasserversorgung einer brasilianischen Großstadt. Die Prozessdaten, die sie aufbereiten, analysieren und bewerten, gelangen über eine kooperative Software, den LR Agent CP, direkt ins SAP-System des Wasserversorgers. Bei Störungen werden ganze Stadtteile von der Wasserversorgung abgeschnitten. Das Ziel war es daher, den Zustand des Versorgungssystems kontinuierlich zu überwachen und zu visualisieren. Beim Über- bzw. Unterschreiten von Grenzwerten sollte frühzeitig Alarm ausgelöst werden, um Wartungsarbeiten planen und Anlagenausfälle verhindern zu können. Alle erhobenen Daten sollten dem SAP-System des Betreibers zur Verfügung stehen. Weniger Störungen An allen Motoren und Pumpen wurden intelligente Sensoren und Auswertesysteme montiert (Vibrationssensoren, Auswerteeinheiten, Schwingungs- und induktive Sensoren) und an allen Messpunkten die Software Smart Observer installiert. Ein Monitor an jeder Station und in der Zentrale zeigt die jeweils relevanten Messstellen im Überblick. Neben der Anzeige vorgegebener Grenzwerte lässt sich der aktuelle Status über eine Ampelfarbenkennung schnell identifizieren. Bei einer Überschreitung der Grenzwerte werden vordefinierte Alarmeskalationsketten, per oder SMS, aktiviert. Zudem lassen sich die Werte unterschiedlicher Einheiten über längere Zeiträume vergleichen. Der Linerecorder Agent übermittelt alle Messwerte an eine Datenbank und stellt dem SAP-System alle Daten zur weiteren Analyse zur Verfügung. Seit der Einführung des Systems hat es deutlich weniger Störungen und Stillstände gegeben, Wartungsarbeiten und die Bestellung nötiger Ersatzteile aus dem SAP-System sind planbar geworden. ifm electronic gmbh Friedrichstraße Essen Telefon

20 INDUSTRIE Im Projekt Showcase Mi5 der ITQ GmbH entwickeln Studierende eine modulare und intelligente Fertigungsanlage für Keks-Burger und Cocktails. Die Ziele des Projekts sind zum einen die Umsetzung moderner Ansätze der Industrie 4.0 in einem Funktionsdemonstrator und andererseits die exemplarische Anwendung von agil-mechatronischen Entwicklungsmethoden während des gesamten Entwicklungsprozesses darzustellen. Quelle: ITQ ITQ: Studentenprojekt macht Engineering (be-)greifbar Der Messedemonstrator ist als modulares Produktionssystem konzipiert, wodurch die Fertigung beliebiger Güter auf nur einer Anlage möglich ist. Die sequenzielle Durchführung der verschiedenen Fertigungsschritte erfolgt durch austauschbare Produktionsmodule, die an ein zentrales Transportsystem angekoppelt werden. Der Messebesucher kann die Produktionsaufträge über ein HMI-Touchpanel eingeben. Autonome Module Die zentrale Idee der Modularisierung der Produktionsanlage wurde durch eine skalierbare Systemarchitektur realisiert. Ein auf OPC-UA basierendes Software-Interface garantiert eine dezentrale Produktionssteuerung, weshalb die einzelnen Produktionsmodule einen hohen Grad an Autonomie aufweisen müssen sie sind eigenständige cyber-physische Systeme (CPS). Dies ermöglicht eine automatisierte (Re-)Konfiguration der gesamten Anlage. Einzelne Module können daher zur Laufzeit an- und abgekoppelt werden, wodurch bestehende Produktionsabläufe stetig angepasst werden können. Simulation Für die Modularisierung wurde ein durchgängiges Hardware-in-the-Loop(HIL-) Simulationskonzept entwickelt. Diese Echtzeitsimulation dient der frühzeitigen Softwareentwicklung sowie der virtuellen Inbetriebnahme neuer Produktionsschritte. Zudem wurde die Interoperabilität der Komponenten (u. a. Beckhoff, B&R, Bosch Rexroth, Siemens, wenglor) fortlaufend automatisiert getestet. Der Showcase Mi5 wird nun von Studenten um zusätzliche Aspekte der Industrie 4.0, u. a. eine industrielle Cloud-Integration, erweitert. ITQ GmbH Parkring Garching bei München Telefon Internet

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