Industrie Die smarte Fabrik -

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1 Industrie Die smarte Fabrik - Referent: Prof. Dr.-Ing. Stephan Schäfer Wilhelminenhofstr. 75A Berlin stephan.schaefer@htw-berlin.de Seite 1

2 Inhalt: 1. Einführung in das Thema Industrie Moderne Produktionsverfahren 3. Topologien 4. Routingverfahren 5. Anwendungsbeispiel 6. Fazit und Ausblick Seite 2

3 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit Die Hochschule mit den Sandstrand direkt an der Spree! Die Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) ist die größte Berliner Hochschule für Angewandte Wissenschaften. Mit über über Studentinnen und Studenten ist die HTW Berlin die größte Hochschule im Osten Deutschland Es werden rund 70 Studienangänge in den Bereichen Technik, Informatik, Wirtschaft, Kultur und Gestaltung angeboten. Die Studiengänge schließen mit Bachelor-, Master- oder MBA-Graden ab. Das Studium ist kurz, kompakt und orientiert sich an der beruflichen Praxis. Rankings bescheinigen regelmäßig eine hohe Ausbildungsqualität Seite 3

4 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit Seite 4

5 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit 1. Industrielle Revolution: Mechanisierung mit Wasser- und Dampfkraft Beginn des Maschinenzeitalters Technische Kerngehalte: 1. Mechanisierung von Handarbeit durch Maschinen, 2. Mechanische Energieerzeugung und Energieumwandlung vor allem durch die Dampfmaschine, 3. Massenhafte Verwendung der mineralischen Grundstoffe Kohle und Eisen. David S. Landes, Wirtschaftshistoriker, Darstellung einer industriellen Produktionsfabrik in der Mitte des 18. Jahrhunderts Seite 5

6 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit 2. Industrielle Revolution ( ): Automatisierung von Arbeitsprozessen bei der Verwendung von Werkzeugmaschinen Deutschland ist führend in der Chemischen Industrie, der Elektrotechnik, Maschinenbau und in der optische Industrie. Am 12. Oktober 1847: Gründung der Telegraphen Bau-Anstalt von Siemens & Halske, heute Siemens AG 1883 Gründung der Deutschen Edison-Gesellschaft für angewandte Elektricität in Berlin, im Jahr 1888 in die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) umbenannt Erste DIN-Norm erschien im März 1918: DIN 1 Kegelstifte. Werner von Siemens Emil Rathenau Seite 6

7 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit 3. Industrielle Revolution (ca ): Entwicklung erster NC-Werkzeugmaschinen 1941 baut Konrad Ernst Otto Zuse den ersten den ersten funktionsfähigen Computer der Welt Im Jahr 1969: Entstehung des Internet aus dem Arpanet, einem Projekt der Advanced Research Project Agency (ARPA) des US-Verteidigungsministeriums. Es wurde zur Vernetzung von Universitäten und Forschungseinrichtungen benutzt. 1980er-Jahre: Global Positioning System (GPS) 1990er-Jahre: Mobiltelefon, Roboter 1997 Deep Blue gegen Kasparow, Digitalkamera, Videokamera, Digitalfernsehen, Digitalradio,, RFID, Drohnen, selbstfahrende Autos Seite 7

8 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit 4. Industrielle Revolution Die Industrie 4.0 ab 2014: Seite 8

9 Einführung Produktionsverfahren Topologien Routing Anwendungen Fazit 4. Industrielle Revolution: Vollständige Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette Interaktionsdesign User centred Design Interface Design Konzipieren Entwerfen Ausarbeiten Anlagenkonstruktion Anlagenplanung Bauteilekonstruktion Modellbildung Steuerungstechnik FEM-Verfahren Elektrokonstruktion Hardware in the Loop SW-Programmierung Rapid Prototyping 3D-Druck Selektives Lasersintern Design Entwicklung Konstruktion Simulation Elektrotechnik/ Automation Modell- Prototypenbau Aut. Prüfplätze Dauerversuche EMV-Störfestigkeit Kosten- Kapazitätspläne Prozess- und Fertigungsoptimierung Einzelfertigung Produktionsplanung Fabrikplanung Virtuelle Inbetriebnahme CRM-Systeme Vorausschauende Wartung Test/ Prüfverfahren Fertigungsplanung Serienanlauf After-Sales Seite 9

10 4. Industrielle Revolution: Verlagerung von Daten und Dienstleistungen in die Cloud Konstruktionsdaten 2D-Zeichnungen 3D-Zeichnungen Simulationsmodelle Kalkulationen Materialbewertungen Schaltpläne SPS-Programme SW-Simulationen Mess- Prüf- und Testergebnisse HW-Simulationen Kosten- und Kapazitätspläne Fabrikplanungsunterlagen Produktionsplanung Seite 10

11 4. Industrielle Revolution: -Internet der Dinge - Sensoren und Aktoren werden zu intelligenten Mikrocontrollern Sensor intelligenter Sensor Technischer Prozess Sensorelement Messumformer AD- Wandler Microcontroller Vorverarbeiteter Messwert Seite 11

12 4. Industrielle Revolution: Zusammenwachsen der Intralogistik und der Transportlogistik zum -Internet der Dinge Seite 12

13 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Komplexität in der Produktion (Variantenvielfalt): Seite 13

14 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Komplexität in der Produktion (Variantenvielfalt): Schätzung anhand von Auto-Konfiguratoren: Seite 14

15 Komplexität in der Produktion (Variantenvielfalt): Schätzung anhand von Auto-Konfiguratoren: "Insgesamt haben wir zehn hoch 20 Möglichkeiten, die Bestandteile zu kombinieren", sagt Klaus Alders, Leiter des Komplexitätsmanagements bei Audi. Der Variantenmanager Franz Decker von BMW spricht sogar von zehn hoch 32 Möglichkeiten, da muss er selbst schmunzeln. Dann wird er schnell wieder ernst, denn die Variantenvielfalt nimmt Formen an, mit denen das Unternehmen nicht mehr umgehen kann und will Quelle: Seite 15

16 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Fließlinien-Produktion im Automotive-Bereich: Seite 16

17 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Verkehrs-und Produktions-Topologien: Stauanzeigen erfolgen oft er, wenn eine angepasste Reaktion nicht mehr möglich ist Im Falle einer Störung kann es zum Stillstand Der gesamten Linie kommen Seite 17

18 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Car2Car- Kommunikation: Cyber-Physische-Systeme v.s Seite 18

19 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Verkehrs-Topologien: Netze lassen sich hier als ungerichtete Graphen interpretieren. Verkehrsnetz: Deutsches Forschungsnetz DFN (Ausschnitt): Seite 19

20 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Beispiel: Fertigungslinie Ritzelwelle Seite 20

21 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Beispiel: Fertigungsnetz Ritzelwelle Seite 21

22 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Beispiel: Fertigungsnetz Ritzelwelle Seite 22

23 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Beispiel: Fertigungsnetz Ritzelwellen in der Industrie Seite 23

24 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Beispiel: Fertigung im Automotive-Bereich Seite 24

25 Einführung Topologien Routing Anwendungen Fazit Beispiel: Fertigung im KMU-Bereich Seite 25

26 Fazit 1/2: 1. Verlagerung von Konstruktions- Logistik- und Produktionsprozessen ins Internet 2. IT-Kenntnisse gewinnen in allen Unternehmensbereichen an Bedeutung 3. Sicherheitstechnologien werden zunehmend wichtiger 4. Querschnittstechnologien werden verstärkt in (virtuellen) Teams bearbeitet Seite 26

27 Fazit 2/2: 5. Neue Produktionsverfahren eröffnen neue Möglichkeiten für KMUs 6. Kostengünstige Leichtbauroboter ermöglichen die Fertigung von Kleinserien 7. Der Faktor körperliche Arbeit verliert an Bedeutung 8. Der Faktor Standort gewinnt an Bedeutung bei der Suche nach den besten Köpfen Seite 27

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29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!! Seite 29