Industrie 4.0. Integrative Produktion. Aachener Perspektiven. Aachener Perspektiven. Industrie 4.0. Zu diesem Buch

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1 Zu diesem Buch»Industrie 4.0«zählt zu den Zukunftsprojekten der Hightech-Strategie der Bundesregierung. Sie umfasst nicht nur neue Formen intelligenter Produktions- und Automatisierungstechnik, sondern bringt auch eine intelligente Gestaltung von Produktion, Engineering und Produktionsumfeld mit sich, die nicht zuletzt für den Hochlohnstandort Deutschland auch den demografischen Wandel berücksichtigt und neue Formen der Arbeitsorganisation bewirkt. Integrative Produktion Seit mehr als 65 Jahren befasst sich das Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium mit den aktuellen Entwicklungen der Produktionstechnik, die jetzt durch»industrie 4.0«eine neue Dynamik erfahren. Die Aachener Perspektive auf die Vision»Industrie 4.0«fokussiert deshalb neue Modelle, Technologien und Systeme, die die Kollaborationsproduktivität in der Interaktion von Mensch und Technik unter Nutzung von semantischen Webtechnologien in einem großem Maßstab verbessern können. Das Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium bietet in vier Vortragssessions mit insgesamt 21 Fachvorträgen aus Wissenschaft und Praxis nicht nur ausführliche Informationen, sondern auch eine Plattform, um die neuen Entwicklungen aus unterschiedlichen Blickwinkeln der Produktionstechnik praxisnah und ausführlich zu diskutieren. Der vorliegende Tagungsband fasst die Ergebnisse des Aachener Werkzeugmaschinen- Kolloquiums 2014 zusammen. Die Beiträge wurden durch Vorarbeiten im Exzellenzcluster Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer maßgeblich geprägt und von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT gemeinsam mit namhaften Experten und Referenten aus Industrie und Wirtschaft, Wissenschaft und Politik erarbeitet. Industrie 4.0 Aachener Perspektiven Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK c/o RWTH Aachen Steinbachstraße Aachen Telefon Fax ISBN Industrie 4.0 Aachener Perspektiven

2 E20001-F600-P610 Produktivität steigern mit SINUMERIK Das innovative CNC-System für alle Anforderungen siemens.de / sinumerik Ob in der Automobilindustrie, der Luftund Raumfahrtindustrie, der Lohnfertigung, dem Werkzeug- und Formenbau oder der Energie- und Medizintechnik SINUMERIK ist die ideale CNC-Ausrüstung für Werkzeugmaschinen. Als durchgängige Systemplattform erfüllt sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Branche mit ausgereiften und innovati- ven Funktionen, durchgängigen Komponenten und ergänzenden Dienstleistungen. Sie profitieren von besten Bearbeitungsergebnissen mit perfekter Oberflächengüte, Präzision, Qualität und Geschwindigkeit bei optimaler Usability und einer durchgängigen Prozesskette. Das Ergebnis: eine höhere Produktivität in Ihrer Fertigung. Answers for industry indd :40

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4 Integrative Produktion Industrie 4.0 Aachener Perspektiven Herausgeber: AWK Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium Christian Brecher Fritz Klocke Robert Schmitt Günther Schuh. Shaker Verlag Aachen 2014

5 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Copyright Shaker Verlag 2014 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Herstellung: Rhiem Druck, Voerde Printed in Germany. ISBN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de

6 Industrie 4.0 Aachener Perspektiven I Vorwort»Industrie 4.0«ist neben der Smart Service Welt eines der Zukunftsprojekte der Hightech- Strategie der Bundesregierung. Sie umfasst nicht nur neue Formen intelligenter Produktions- und Automatisierungstechnik, die die Wertschöpfungsnetzwerke maßgeblich prägen wird, sondern bringt auch eine intelligente Modellierung und Gestaltung von Produktion, Engineering und Produktionsumfeld mit sich, die nicht zuletzt auch den demografischen Wandel berücksichtigt und neue Formen der Arbeitsorganisation bewirkt. Seit mehr als 65 Jahren befasst sich das Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium mit den aktuellen Entwicklungen der Produktionstechnik, die nach der Exzellenzinitiative des Bundes und mit dem Aachener Cluster "Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer" jetzt durch»industrie 4.0«eine neue Dynamik erfahren. Die Aachener Perspektive auf die Vision»Industrie 4.0«fokussiert deshalb neue Modelle, Technologien und Systeme, die die Kollaborationsproduktivität in der Interaktion von Mensch und Technik in einem großem Maßstab verbessern können. Doch wie können solche detaillierten Modelle unternehmens- oder disziplinübergreifend unter Verwendung semantischer Webtechnologien mit der realen Produktionswelt effizient interagieren? Wie lassen sich die Produkt- und Produktionskomplexität mit ihren globalen Zulieferketten beherrschbar gestalten? Welche neuen Dienstleistungen entstehen? Und wie kann der Transfer von Technologie-Know-how in die digitale Produktion gestaltet werden? Können Cyber Physical Production Systems (CPPS) dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und Massenfertigung in Hochlohnländern attraktiver zu gestalten? Das Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium bietet den Konferenzteilnehmern nicht nur ausführliche Informationen, sondern auch eine Plattform, um die neuen Entwicklungen aus unterschiedlichen Blickwinkeln ausführlich zu diskutieren. Mit 23 Vorträgen in vier thematischen Reihen bietet das diesjährige AWK einen Ausblick auf die integrative Produktionstechnik der Zukunft. Das vorliegende Kompendium setzt die Reihe der AWK-Vortragsbände fort. Wir freuen uns, die Ergebnisse unserer hochkarätigen Expertenteams einem großen Interessentenkreis zugänglich zu machen. Wir danken all jenen, die mit ihrem außerordentlichen Engagement an der Diskussion sowie der Erstellung der Vorträge und der Beiträge in diesem Buch mitgearbeitet haben. Aachen, im Mai 2014 Christian Brecher Fritz Klocke Robert Schmitt Günther Schuh

7 II Industrie 4.0 Aachener Perspektiven Inhalt Grußworte... III Plenarvorträge... 1 Session 1 - Virtualisierung und Vernetzung in der Produktion 1 Virtualisierung und Vernetzung in der Produktion Realer Nutzen aus virtuellen Produktionsmaschinen Durchgängigkeit von Datenflüssen und virtuelle Programmoptimierung Cyber-Physical Production Control Session 2 - Globales Produkt- und Komplexitätsmanagement 2 Lean Innovation durch globales Komplexitätsmanagement Wirtschaftliche Industrialisierung automobiler Kleinserien am Beispiel StreetScooter Anforderungsmanagement Robuste Spezifikation in turbulentem Umfeld Vernetzte Wertschöpfung als Erfolgsfaktor im industriellen Werkzeugbau Session 3 - Technologiewissen für die digitale Produktion 3 Technologiewissen für die digitale Produktion Sensoren für die digitale Produktion Auf dem Weg zur selbstüberwachenden Werkzeugmaschine Ressourceneffiziente Produktion Session 4 - Cyber Physical Production Systems 4 Kollaborative Cyber-Physische Produktionssysteme Sensorgestützte, adaptive Montage Präzisionsfertigung und -montage von Großbauteilen Industrie 4.0: Konzept der resilienten Fabrik