INDUSTRIE 4.0 CHANCEN, HERAUSFORDERUNGEN UND RISIKEN FÜR DEN MITTELSTAND CHAM, 06. JULI 2015

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1 PROJEKTGRUPPE RESSOURCENEFFIZIENTE MECHATRONISCHE VERARBEITUNGSMASCHINEN INDUSTRIE 4.0 CHANCEN, HERAUSFORDERUNGEN UND RISIKEN FÜR DEN MITTELSTAND CHAM, 06. JULI 2015 Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart Fraunhofer

2 KURZVORSTELLUNG DER PROJEKTGRUPPE RMV Ressourceneffiziente Unser Ziel ist die nachhaltige Senkung des Ressourcenverbrauchs in produzierenden Unternehmen mechatronische Verarbeitungsmaschinen In unserer Forschungs- und Entwicklungsarbeit konzentrieren wir uns unter anderem auf mechatronische Komponenten und Verarbeitungsmaschinen

3 KURZVORSTELLUNG DER PROJEKTGRUPPE RMV INTELLIGENT VERNETZTE PRODUKTION RESSOURCENEFFIZIENZ IN PRODUKTEN UND PROZESSEN VERNETZTE MODELLBILDUNG UND SIMULATION FLEXIBILISIERUNG DER PRODUKTION PROZESSKETTE ADDITIVE FERTIGUNG 3

4 MEDIENHYPE UM INDUSTRIE Industrie 4.0 soll hier und nicht im Valley stattfinden Interesse nach zeitlichem Verlauf Berlin Interesse nach regionaler Verteilung 2013 Interesse nach regionaler Verteilung 2015 Datenquelle: google trends

5 BEDEUTUNG FÜR DEN STANDORT DEUTSCHLAND 78 Mrd. Euro zusätzliche Wertschöpfung bis 2025 durch Industrie 4.0 möglich. Quelle: BITKOM

6 TECHNOLOGIEN RUND UM INDUSTRIE 4.0 Knowledge Discovery in Databases (Big Data Analytics) Cyber-Physische Systeme (CPS) Internet der Dinge und Dienste Intelligente Sensornetzwerke Industrie 4.0 Assistenzsysteme Digitale Fabrik 6 Bildquellen: BMW Group; Fraunhofer IIS

7 CYBER-PHYSISCHES SYSTEM (CPS) Öffnen des Fahrzeugs, Sitzeinstellung, SMS, , Radiosender, CPS = Eingebettetes System + intelligente Vernetzung Bildquellen: BMW, Apple 7 Bildquellen: BMW, Apple

8 ANWENDUNG VON CPS IN DER PRODUKTION Simulationsservice Planung und Steuerung von Produktionsabläufen Management-Cockpit Intelligente Behälter CPS-Werkstückträger CPS-Werkzeugmaschine CPS-Produktionsinsel Intelligentes Produkt 8

9 GESTALTUNG UND HERSTELLUNG KUNDENINNOVIERTER PRODUKTE Demoobjekt Open-Innovation-Plattform Hochflexibles Fertigungssystem Innovierte Gestaltung Produktionsplanung und -steuerung Arbeits- und Prozessplanung Realisierbarkeit, Liefertermin und Preis Bionische Kommunikationsstruktur Steuerungsentscheidung Herstellkosten Termin- und Kapazitätsplanung 9

10 Optische Dichte INDUSTRIE 4.0 PROZESSOPTIMIERUNG DURCH MACHINE LEARNING Aufnahme von relevanten Prozessparametern Automatisierte Analyse des Parametereinflusses auf die Druckqualität Schätzung der optimalen Prozessparameter mittels KNN Verbesserter Anlauf einer Rollenoffsetmaschine mit Modell-basierter Regelung 1,2 zulässige Toleranz 2 Bildquelle: MAN Roland und LITHOMAN 0,6 0,0 Volltondichte ungeregelt Volltondichte geregelt Exemplare

11 FLEXIBLE HANDHABUNG IN DER PRODUKTION 3D-Sensor Mobile Roboter- Plattform 6-Achs-Handhabungsroboter Wifi-Antenne für die drahtlose Kommunikation Laser-Scanner für die Kollisionsvermeidung 11 Quelle: Roth & Rau - Ortner GmbH; beschaffung-aktuell.de

12 SITUATIVE PRODUKTIONSPLANUNG UND -STEUERUNG UNTER EINSATZ EINES CPS-SPANNZEUGS Berührungslose Energie- und Datenübertragung Steuerung: Maschinenanbindung an SAP ME über OPC UA und PCo Agent Produkt-Maschine- Kommunikation via RFID Rüstzeitminimierung Elektrospanner: Regelung der Spannkraft während des Drehens Spannfutter: Spannkraftmessung während des Prozesses Öffnungshub gemäß Produktanforderungen 12

13 BAUTEILGERECHTE MASCHINENKONFIGURATION IN DER FERTIGUNG DURCH EINSATZ VON CPS Motivation Zur Funktionserweiterung von Werkzeugmaschinen (WZM) existieren unterschiedliche sensorische und aktorische CPS Bisher herstellerindividuelle Integration in WZM Zeit- und kostenintensive Integration von CPS in Werkzeugmaschinen Zielsetzung Schnittstelle zur Werkzeugmaschinenspindel Berührungslose Energieund Datenübertragung per Induktion Entwicklung einer herstellerunabhängigen, standardisierten Schnittstelle zum Daten- und Energieaustausch zwischen Werkzeugmaschine und CPS Softwaremodul zur automatischen Identifikation und Konfiguration der CPS in der Maschinensteuerung Prinzip eines USB-Sticks: Plug & Produce 13 Fräser Ultraschallaktor Quelle: Projekt BazMod; Bildquellen: directindustry.com

14 SMART-WATCHES IN DER PRODUKTION Situationsbasierte Bereitstellung von Informationen in der Montage Konsumgüterindustrie bietet neue Potenziale für die Produktion 14

15 SPRACHGESTEUERTES MONTAGETERMINAL Integrierte Funktionsprüfung und Qualitätssicherung des Bauteils Interaktive Schulung von neuen Montagevorgängen Reduzierung von Qualitätsmängeln 15

16 KOMPETENZ- UND TRANSFERZENTRUM INDUSTRIE 4.0 Interaktive Montage Assistenzrobotik Ereignisbasierter Planungsservice IT-Infrastruktur AR-Instandhaltung Digitale Repräsentanz Management-Cockpit 16

17 IHR WEG ZU UNS BEIM GLASPALAST 5 MARTINI PARK, PROVINOSTR AUGSBURG Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart Hauptabteilungsleiter Projektgruppe Ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen Beim Glaspalast 5 I Augsburg Telefon I Fax -50 gunther.reinhart@iwu.fraunhofer.de 17