Mensch-Roboter-Kollaboration in cyber-physischen Arbeitsumgebungen

Pierre T. Kirisci, Jürgen Pannek, Zied Ghrairi, Klaus-Dieter Thoben und Michael Lawo

Zukunftsweisende Arbeitsumgebungen sind durch vernetzte, kooperierende Objekte charakterisiert. Die Eigenschaften dieser sogenannten cyber-physischen Systeme (CPS) beinhalten die Erfassung, Speicherung, intelligente Verarbeitung und Kommunikation von Daten. Hieraus ergeben sich neue Interaktions- und Kollaborationsmöglichkeiten in der Mensch-Technik-Interaktion. Dieser Beitrag behandelt technische und organisatorische Herausforderungen eines robusten Schutz- und Sicherheitssystems für den Einsatz in einer Mensch-Roboter-Kollaboration. Bekannte Anforderungen für ein integriertes Sicherheitskonzept der Mensch-Roboter-Kollaboration sowie der funktionalen Sicherheit von Maschinen und elektronischen Systemen werden identifiziert und eine Referenzarchitektur am Beispiel halbautomatischer Montageprozesse entwickelt.

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Branchenspezifische Industrie 4.0

Welche Potenziale treiben die Implementierung von Industrie 4.0?
Ein empirischer Vergleich führender deutscher Industriezweige

Julian M. Müller, Daniel Kiel und Kai-Ingo Voigt

Die Potenziale, die zur Umsetzung von Industrie 4.0 führen, sind für viele Industrieunternehmen derzeit noch unklar. Folgerichtig analysiert dieser Beitrag die Potenziale, die das produzierende Gewerbe dazu veranlassen, Industrie 4.0 zu implementieren. Dies geschieht als branchenübergreifender Vergleich in fünf Industriezweigen: Während im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Elektrotechnik für die Umsetzung von Industrie 4.0 strategisch Geschäftsmodell-getriebene, operative sowie ökologische und soziale Vorteile relevant sind, sehen die Chemie- und Stahlindustrie keine strategisch relevanten Chancen. Die Automobilindustrie fokussiert sich vornehmlich auf den operativen Nutzen von Industrie 4.0.

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Prozessbezogene und visionäre Weiterbildungskonzepte im Kontext Industrie 4.0

Norbert Gronau, André Ullrich, Gergana Vladova

Visionäre Konzepte für die Umgestaltung der Fabrik wie Industrie 4.0 oder Generative Fertigungsverfahren („3D -Druck“) benötigten gut ausgebildete Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die ständig fortschreitende technische Entwicklung erfordert lebenslanges Lernen. Dieser Entwicklung werden herkömmliche Weiterbildungskonzepte längst nicht mehr gerecht. Der Beitrag beschreibt die Anforderungen an eine zeitgemäße Weiterbildung im Kontext Industrie 4.0 und zeigt Wege zu deren Realisierung auf.

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Mixed Reality – Realität oder noch Zukunftsdenken?

Hubert Biedermann, Theresa Passath und Bernhard Prietl

In Zeiten der zunehmenden Automatisierung und des Fachkräftemangels ist Mixed Reality ein hilfreiches Instrumentarium, um Prozessabläufe zu beschleunigen und Wissensverlust vorzubeugen. Aus diesem Grund wurde eine Umfrage am Lehrstuhl Wirtschafts- und Betriebswissenschaften in Leoben durchgeführt, um Anwendungsfälle in der Industrie sowie Herausforderungen und Risiken bei der Implementierung aufzuzeigen.

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Innovative Fertigung

Potenziale und Hürden von Data Analytics in der Serienfertigung
Studienergebnisse aus dem Bereich der Antriebsfertigung von Elektromobilkomponenten

Heiner Heimes, Achim Kampker, Ulrich Bührer und Stefan Krotil, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

In der Großserienfertigung von elektrifizierten Fahrzeugen stellt die zunehmende Komplexität eine große Herausforderung dar. Der hohe Prüfaufwand zur Sicherstellung der Qualität des elektrifizierten Antriebsstrangs muss reduziert werden, um auch künftig konkurrenzfähig zu sein. Ein beschleunigter Wissensaufbau bezüglich Fertigungstechnologien und Prozesse kann durch Industrie 4.0-Ansätze, insbesondere Data Analytics, unterstützt werden. Derzeit kann der gewünschte Nutzen von Data Analytics in der Großserienfertigung nicht erzielt werden. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Expertenstudie vorgestellt, die sich mit den Potenzialen und Hürden von Data Analytics in der Großserienfertigung, insbesondere bei der Antriebsfertigung für elektrifizierte Fahrzeuge, befasst.

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Das 0G-Netz für die Dinge
Mehr Transparenz in der Lieferkette

Aurelius Wosylus

Der Markt für Logistik und Lieferketten wird weltweit bis zum Jahr 2024 ein Volumen von schätzungsweise 15 Billionen US-Dollar überschreiten. Doch obwohl die Indus- trie so rasant wächst, gibt es in der Logistik und dem Supply Chain Management wenig bahnbrechende Innovationen. Das stellt die Unternehmen vor Herausforderungen und birgt Risiken, wie etwa Ineffizienz.

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Strategischer Ansatz zur Umsetzung der Losgröße 1
Stufenweises Vorgehen zur Implementierung dezentraler Steuerungssysteme in Kombination mit additiven Fertigungsverfahren

Patrick Stanula, Joachim Metternich, Thimo Keller, TU Darmstadt und Thomas Glockseisen, WEZAG GmbH

Das Projekt „CrimpProd-S“ untersucht die Integration dezentraler, selbstlernender Produktionssteuerungssysteme im Kontext der Industrie 4.0 unter Einbeziehung additiver Fertigungsverfahren. Das Ziel ist die wirtschaftliche Umsetzung kleiner Losgrößen hin zur kundenindividuellen Stückzahl 1 bei bestehenden Produktionsstrukturen. Der Fokus ist hierbei die stufenweise, evolutionäre Transformation der bestehenden Produktion. Durch die Entwicklung einer allgemeingültigen und übertragbaren Methode kann für verschiedene Produktionssysteme der Nutzen der Losgröße 1 identifiziert werden. Dabei wird im Einklang mit der strategischen Ausrichtung eine angepasste, mitarbeitergerechte und risikoarme Integration der Technologien angestrebt.

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Blockchain-Technologie und das Internet of Things
Kurzfristiger Hype oder eine Symbiose
für neue IoT-Geschäftsmodelle?

Andranik Tumasjan, Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Die Blockchain-Technologie – ein verteiltes Datenregister („ledger“), in welchem Transaktionen von Werten aller Art sicher, transparent und konsensuell ohne das Vertrauen in eine zentrale Instanz durchgeführt werden können – ist eine sozio-technische Innovation, die das Potenzial hat, neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen und bisherige Geschäftsmodelle obsolet zu machen. Während die meisten Anwendungen heute im Finanzsektor existieren (z. B. Zahlungsabwicklung), bietet sich die Technologie für unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten insbesondere in der Industrie an. Vor allem bei der Anwendung im Bereich Internet of Things (IoT) ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für neue Geschäftsmodelle. Der vorliegende Beitrag beleuchtet anhand von drei Thesen und konkreten Beispielen die Anwendungsmöglichkeiten der Blockchain-Technologie für neue IoT-Geschäftsmodelle.

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Win Win für beide Seiten

Helmut Schmid

Die allgemeine Akzeptanz jeder technischen Neuerung braucht bekanntlich Zeit. Was seinerzeit schon für das Automobil galt, gilt auch heute in der Automation – so zum Beispiel im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK). Der neue Trend in der Industrie, bei dem Arbeiter und Roboter auf Tuchfühlung gehen und im Idealfall ganz ohne Schutzumhausung Hand in Hand zusammenarbeiten, ist zurzeit in aller Munde. Doch so viel auch darüber berichtet und diskutiert wird: Angekommen und flächendeckend akzeptiert im industriellen Alltag ist die MRK noch nicht. Nehmen Roboter Arbeitsplätze weg? Ist der Einsatz kollaborierender Roboter gefährlich? Ist die Implementierung nicht zu kosten- und zeitintensiv? Es lohnt sich, die Fragen genauer anzusehen. Die MRK birgt nämlich großes Potenzial und zahlreiche Chancen für beide – den Unternehmer wie auch den Mitarbeiter.

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CPS-Integration im Brownfield

Anbindung bestehender Maschinen und Anlagen mittels Industrie 4.0 Box

Sander Lass und Hanna Theuer

Bei der Gestaltung von Industrie 4.0 im Unternehmen ist in der Regel von einem Brownfield-Szenario auszugehen. Das bedeutet, dass bereits vorhandene Maschinen und Anlagen, die bislang über keine Möglichkeiten der intelligenten Vernetzung verfügen, in neue cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) integriert werden müssen. Es entsteht der Bedarf, bereits bestehende Systeme in geeigneter Form mit Intelligenz und Kommunikationsfähigkeit auszustatten und ihre Intergrationsfähigkeit maßgeblich zu erhöhen.

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