Digitale Transformation der industriellen IT

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1 Digitale Transformation der industriellen IT Konferenz des Fraunhofer Innovationsclusters Next Generation ID 0. Oktober 05 Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

2 ! Einführung! Digitale Transformation der Fabrik! esultierende Entwicklungen industrieller IT-Systeme! Zusammenfassung und Ausblick

3 ! Einführung! Was ist industrielle IT?! Impulsgeber der digitalen Transformation! Digitale Transformation der Fabrik! esultierende Entwicklungen industrieller IT-Systeme! Zusammenfassung und Ausblick

4 Einführung - Was ist industrielle IT? IT-Prozesse in der Fertigungs-Prozesskette der Fabrik Beispiel: Ein Produkt entsteht Modellierung & Absicherung digitaler Modelle Informationsmanagement Zustands- Erfassung & Digitalisierung Prozesserfassung & -kontrolle Vernetzung, Steuerung & egelung Qualität garantieren Workflows, KPI, EP Das Unternehmen managen Produkte entwickeln und optimieren Digitale Fabrik, Simulationsmodelle von Produkt, Prozess, essource & Fabrik Fabrik & Produktion planen und simulieren NC-Bearbeitung SPS Auftragssteuerung Materialfluss und Fördertechnik Teilefertigung mit Maschinen und Montage in Vorrichtungen mit automatisierter Anlagentechnik Teile und Anlagen Instand halten Fotos: Fraunhofer IPK (verschiedene Fotografen); BAM

5 Einführung - Was ist industrielle IT? IT-Systeme in der Automatisierungspyramide! Unternehmenssteuerung -> Enterprise esource Planning (EP) EP MES SCADA SPS,*CNC,*C Aktuatoren,*Sensoren! Produktions- und Logistiksteuerung, -> Manufacturing Execution Systems (MES)! Steuerung verketteter Anlagen -> Zellen- und Leitrechner, SCADA! Steuerung und egelung von Maschinen und obotern -> SPS, CNC, C! Kommunikation mit Aktoren und Sensoren -> Feldbussysteme

6 Einführung - Was ist industrielle IT? IT-Systeme der dritten industriellen evolution 769 Mechanisierung 93 Arbeitsteilung und Massenproduktion 969 Verbindung von Computer und Maschine Cyber-physische Systeme

7 Einführung - Was ist industrielle IT? Stand der Technik hierarchisch vernetzte IT-Systeme in der Produktion (Quelle: Siemens) Quelle: Siemens

8 Einführung Impulsgeber der digitalen Transformation Industrie 4.0 Informations- und Kommunikationstechnik Elektrotechnik Elektronik Mikrosystemtechnik IT-Infrastruktur Cloud Computing Big Data Social Media Cloudifizierung Appifizierung Mobilität Sensorik & Aktorik Embedded Systems Mobile Geräte Cyber Physical Systems Produktionstechnik Maschinenbau Automatisierung Digitalisierung Dezentralisierung Management und Logistik Arbeitswissenschaft Produktentwicklung Planung & Steuerung Fertigungstechnologie Maschinen und obotik Individualisierung Serviceorientierung Kooperation Geschäftsmodelle Supply Chain Geschäftsprozesse Arbeitsgestaltung

9 Einführung Impulsgeber der digitalen Transformation Lösungsbausteine von Industrie 4.0 Unternehmen Supply Chain Wertschöpfungsnetz Zulieferer Engineering Smart Enterprise Virtuelle Absicherung Geschäftsprozesse Produzierendes Unternehmen Smart Factory Business Cloud Daten/Dienste extern Factory Cloud Kunden Produkt Life Cycle Dienste / Feedback Daten / Dienste intern Fabrik selbstorganisierend ohmaterial Vorfertigung Lager Prüfen & Vormontage Endmontage Plug & Work Adaptive Control Applikation Lager Kundendienst Eingangslogistik Produktion Ausgangslogistik Intelligente Anlagen Intelligente Prozesse Objekte Smart Logistics Autonomer Transport Smart Machines Cyber Physical System Intelligente Tools Tracking & Tracing Mobile Assistenz orts-, kontextbasiert emaintenance Condition Monitoring

10 ! Einführung! Digitale Transformation der Fabrik! Auflösung starrer Produktionsstrukturen! Auflösung starrer IT-Strukturen! esultierende Entwicklungen industrieller IT-Systeme! Zusammenfassung und Ausblick

11 Digitale Transformation der Fabrik Projekte am Produktionstechnischen Zentrum Selbstorganisierende Produktion Cloud-basierte Steuerung Industry Cockpit Werkstattfertigung

12 Digitale Transformation der Fabrik Auflösung starrer Produktionsstrukturen Intelligente selbstorganisierende Werkstattfertigung (iwepro)! Aufhebung der Verkettung! Vorteil: Erhöhung der Maschinenauslastung! Herausforderung: Entscheidung nach jedem Arbeitsschritt erforderlich Härterei Dürr Schweißen Waschen Entgraten, Wälzfräsen Schaben A B?? Wälzfräsen A Entg ra ten+ Schaben A Entgraten, Wälzfräsen Schaben 4 Wälzfräsen B Entg ra ten+ Schaben B C 4 Härterei Schweißen Waschen 4 Wälzfräsen C Entg ra ten+ Schaben C Entgraten, Wälzfräsen Schaben D Entgraten, Wälzfräsen Schaben Dürr Eingangspuffer Schweißen Waschen

13 OP0 OP0 OP30 OP40 OP0 OP0 OP0 OP40 Quelle Senke Schleifen In5Körben OP40 Prüfen in5körben OP40 Prüfen Schleifen in5körben OP40 Prüfen Digitale Transformation der Fabrik Auflösung starrer Produktionsstrukturen Intelligente selbstorganisierende Werkstattfertigung (iwepro) - Ziele Erhöhung der Flexibilität durch Umstellung auf Werkstattfertigung und Entwicklung einer hierfür geeigneten Steuerung Dezentrale Steuerung und klassische zentral Planung sollen verglichen und geeignet kombiniert werden Prototypische und simulative Anwendung auf den UseCase einer Serienfertigung im Automobilbau G Quelle S Dezentrale Planung und Steuerung Zahnräder OP0 Hartrehen Gangräder OP0 Harträumen Cyber-Physische Produktionsunterstützung für die Werkstattfertigung Stirnräder OP0 Hartdrehen5&5 Mitarbeiterreinbindung Gestaltung Produktionsarbeit Ableiten von Empfehlungen für die Steuerung von Einzel- und Kleinserienfertigungen auch in anderen Branchen Aktive Einbeziehung der aktuellen Belegschaft in die Arbeits- und Systemgestaltung Kooperierende Produktionsmittel Demonstration der Projektergebnisse durch Hybriden Demonstrator OP30 Waschen OP0 Powerhonen OP30 Waschen OP0 Schleifen OP30 Waschen Ind 4.0 G S Dynamisierung Adaptivität Interoperabilität Intelligenz 3

14 Digitale Transformation der Fabrik Auflösung starrer Produktionsstrukturen Intelligente selbstorganisierende Werkstattfertigung (iwepro) Beispiel für eine Verhandlung von Software-Agenten Auftragsnummer Auftragsbereitstellungstermin Typ Anzahl Fertigstellungstermin Erstellen und Auslösen eines Auftrages Auftrag wird angestoßen " Korbstapel muss beladen werden Agent FTS 3 Umpackbereich 3 V A B W 3 Korbstapel zuordnen Endscheidungsfindung, was als nächstes getan werden muss: (aus Arbeitsplan heraus) Verhandeln mit den Drehmaschinen welche ist am besten geeignet? Drehmaschine verhandelt mit weiteren nötigen essourcen (Vorrichtungen, Werkzeugen, nötige MA) Entscheidung bzgl. Maschine und aller essourcen ist gefallen Transportauftrag Werden angemeldet von Aufträgen, Vorrichtungen oder Werkzeugen TMS organisiert Transport und sendet Daten an Auftragssteller 4

15 Digitale Transformation der Fabrik Auflösung starrer Produktionsstrukturen Intelligente selbstorganisierende Werkstattfertigung (iwepro) Eingangspuffer ollen und Aufgaben der Mitarbeiter Maschinenbedienung (inkl. üsten) Transport zwischen den Maschinen Gang zum Messraum Instandhaltung Qualität 4 4 A B C D Ausgangspuffer Wälzfräsen A Wälzfräsen B Wälzfräsen C Dürr Transport von ohteilen Transp. von Weichbearb. zum Härten Entgraten+ Schaben A Entgraten+ Schaben B 4 Entgraten+ Schaben C Gruppensprecher Smart Device des Mitarbeiters Auftrag ausgewählt: x Los.Gang Arbeitsschritt: Fräsen Übersicht Gewählte Maschine: der Fräsmaschinen: B frei # A frei gerüstet für gerüstet für # Gehen B Sie frei wie folgt vor: ) Halbzeug gerüstet aus für dem Puffer # C holen, noch zu 7:09 Maschine Min. belegt B bringen ) Umrüsten gerüstet von für Maschine B für die Fertigung. Gang Bitte 3) wählen Starten der Sie Ihre Fertigung Maschine 4 Schweißen Waschen

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