Willkommen in der Ära der Industrie 4.0! © 2015 I Baumüller 1 Industrie 4.0 Baumüller, eine über 80 jährige Geschichte Basis für einen innovativen Weg in die Zukunft © 2015 I Baumüller 2 Industrie 4.0 Branchenexpertise Maßgeschneiderte Konzepte © 2015 I Baumüller 3 Industrie 4.0 »be in motion« Mit uns in die Zukunft © 2015 I Baumüller 4 Industrie 4.0 Willkommen in der Ära der Industrie 4.0! Industrie 4.0 – Was ist das eigentlich? © 2015 I Baumüller 5 Industrie 4.0 Die Geschichte von Industrie 1.0 bis 4.0 Industrie im Wandel der Zeit Der Wandel lässt sich grob in vier Phasen gliedern 1969 Erste SpeicherProgrammierbare Steuerung (SPS) Modicon 084 1870 Der Webstuhl „Power Loom“ (Kraftstuhl) kommt ohne Weber aus, er ist vollautomatisch und wird mit Dampf betrieben. 4. Industrieelle Revolution Integration Cyber-Physischer Systeme (CPS). 4.0 3. Industrieelle Revolution Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion. 3.0 2. Industrieelle Revolution Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mit Hilfe der Elektrizität als Antriebskraft. 2.0 Grad der Komplexität 1784 Erstes Fließband in den Schlachthöfen von Cincinnati 1. Industrieelle Revolution Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft. Ende 18. Jhdt. 1.0 Ende 19. / Beginn 20. Jhdt. © 2015 I Baumüller 6 Beginn 70er Jahre 20. Jhdt. Industrie 4.0 Heute Zeit Industrie 4.0! Was ist das eigentlich? Zunächst ist Industrie 4.0 eine Zukunftsvision, die die Einbettung von InternetTechnologien in der Industrie voraussagt. Das Ziel ist eine intelligente Produktion, die komplexe Abläufe beherrscht, pannenresistent ist und flexibel auf Änderungen im Fertigungsprozess reagiert. Basis dafür sind Cyber-Physische Systeme (CPS). Ein cyber-physisches System bezeichnet den Verbund informatischer und softwaretechnischer Komponenten mit mechanischen und elektronischen Teilen, die über eine Dateninfrastruktur, wie z. B. das Internet, kommunizieren. Cyber-Physische Systeme verknüpfen die reale (physische) und virtuelle Welt. Bild-Quelle: http://www.cloudzone-karlsruhe.de/messe-karlsruhe-cloudzone/2012/media/Keynote-Wahlster-Trendkongress-Mai-2012~1.pdf © 2015 I Baumüller 7 Industrie 4.0 Industrie 4.0! Innovationstreiber Internet-Technologien Bild-Quelle: http://www.its-owl.de/fileadmin/PDF/Informationsmaterialien/Auf_dem_Weg_zu_Industrie_4.0_-_Loesungen_aus_dem_Spitzencluster_its_OWL.pdf © 2015 I Baumüller 8 Industrie 4.0 Internet-Technologien Integrationstopologie für Industrie 4.0 Das Industrie-4.0-Netzwerk wird als separates Netzwerk eingeführt, das unabhängig vom traditionellen Netzwerk arbeitet, jedoch auf der Internet-Technologie basiert. Internet der Dinge Das grüne Netz stellt eine Automatisierungsanlage (Produktionsnetz) mit erhöhten Anforderungen an Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Sicherheit dar. Internet der Daten und Dienste Bild-Quelle: http://www04.abb.com/global/seitp/seitp202.nsf/0/c7220666ddc842f0c1257d02002eeccc/$file/02_Technologietag+2014_Von+der+Idee+zur+Umsetzung_02.jpg © 2015 I Baumüller 9 Industrie 4.0 Die Daten des blauen I4.0Office-Netzes münden in einem privaten Datenspeicher und Dienstsystem. Alle Daten und Dienste darin sind nichtöffentlich und geschützt. Industrie 4.0 Beispiel aus der Automobilindustrie Bild-Quelle: http://www.mav-online.de/image/image_gallery?img_id=38205008 © 2015 I Baumüller 10 Industrie 4.0 Industrie 4.0 Beispiel aus der Automobilindustrie Ein Beispiel sind individuell gestaltete Fahrzeuge 9 Eine Website bietet dem Kunden einen Konfigurator, damit klickt der sich das Wunschmodell zusammen: Z.B. das Modell, die Farbe, Sport-Paket für innen und aussen, Lederausstattung, Panoramadach, Navigations- und Audiosystem, etc. 9 Entspricht das Abbild im Browser dem Wunsch, gelangt der Auftrag per Mausklick ins Werk. 9 Das Werk unterteilt den Auftrag in Sub-Aufträge und schickt sie per Mausklick an die verschiedenen Fertigungsbereiche im Stammwerk und an die Sublieferanten. 9 Roboter wählen an den verschiedenen Herstellerorten die passenden Materialien und bringen sie zu den Maschinen. 9 Die Roboter und Maschinen bearbeiten die Teile (z.B. stanzen, spritzen, lackieren, etc.). © 2015 I Baumüller 11 Industrie 4.0 Industrie 4.0 Beispiel aus der Automobilindustrie 9 Die Teile von den Sublieferanten werden „just-in-time“ zum Stammwerk geliefert und mit den im Stammwerk produzierten Teilen am Montageband zusammengebaut. 9 Nach erfolgreichem Abschlusstest wird das Fahrzeug auf den Weg zum Kunden gebracht. 9 Mails informieren ihn jederzeit über den Stand seines Auftrages. 9 Das Warensystem des Autoherstellers weiß zu jeder Zeit, wann es neue Bestellungen für seine Rohstoffe aussenden muss. Kurz: Die flexiblen und informationsgetriebenen „cyber-physischen“ Systeme schaffen die Echtzeitfähigkeit der Produktion. Das gilt nicht nur für die Herstellung von Fahrzeugen, sondern auch für preiswerte, individuell gestalltete Schuhe, für selbst designte T-Shirts, selbst zusammengestellte Müslis oder PC‘s, etc. © 2015 I Baumüller 12 Industrie 4.0 Instandhaltung 4.0 Schlüsseltechnologien Um die Echtzeitfähigkeit und Performance der Produktion zu gewährleisten, sind für den Instandhaltungsfall entsprechende Servicekonzepte notwendig. Hierfür ist eine Revolution der Instandhaltungsprozesse unabdingbar. Man spricht auch schon von Instandhaltung 4.0. Schlüsseltechnologien von Instandhaltung 4.0: 9 Remote-Service 9 Condition Monitoring (Zustandsüberwachung, basiert auf einer regelmäßigen/permanenten Erfassung des Maschinenzustandes durch Messung und Analyse physikalischer Größen, wie z.B. Schwingungen, Temparatur, Lage, etc.) 9 Mobile Anwendungen 9 Innovatives Dokumenten- und Informationsmanagement © 2015 I Baumüller 13 Industrie 4.0 Willkommen in der Ära der Industrie 4.0! Bestandteile einer Produktionsanlage © 2015 I Baumüller 14 Industrie 4.0 Bestandteile einer Produktionsanlage Automatisierungskomponenten © 2015 I Baumüller 15 Industrie 4.0 Automatisierungskomponenten Sensoren Sensoren für die Identifikation von Barcodes, QR-Codes, RFID-Chips Induktive, kapazitive und magnetische Näherungssensoren Optoelektronische Sensoren als Lichttaster und Lichtschranken Fluidsensoren für Flüssigkeiten, Gase und Schüttgüter Optoelektronische Schutzeinrichtungen für die Gefahrbereichsabsicherung Bild-Quelle: https://www.sick.com/de/de/c/PRODUCT_ROOT © 2015 I Baumüller 16 Industrie 4.0 Automatisierungskomponenten Aktoren Pneumatik-Zylinder Hydraulik-Zylinder Scheibenläufer-Motoren Rotative Motoren Linearmotoren © 2015 I Baumüller 17 Industrie 4.0 Automatisierungskomponenten Steuerungs- und Visualisierungssysteme Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS bzw. PLC) Visualisierungssysteme (Human Machine Interface = HMI) © 2015 I Baumüller 18 Industrie 4.0 Automatisierungskomponenten Softwaretools © 2015 I Baumüller 19 Industrie 4.0 Antriebssystem Funktionsweise © 2015 I Baumüller 20 Industrie 4.0 Elektrische Motoren Grundlagen Rechte-Hand-Regel (UVW-Regel) N Technische Stromrichtung ( + nach - ) Ursache - S + Feldrichtung (Nord-Süd) Vermittlung Kraftrichtung (Richtung der Lorentzkraft) Wirkung Als Lorentzkraft bezeichnet man die Kraft, die auf einzelne bewegte Ladungsträger in einem Magnetfeld wirkt. Daraus lässt sich die Bewegungsrichtung eines stromdurchflossenen Leiters ermitteln. © 2015 I Baumüller 21 Industrie 4.0 Elektrische Motoren Grundlagen Der Strom wird durch Schleifkontakte (bei großen Motoren aus Kohlebürsten) so zugeführt, dass genau in dem Moment, wo sich Nord-und Südpol angenähert haben, die Stromrichtung im Rotor umgepolt wird. Dadurch wird auch das Magnetfeld des Rotors verändert. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, bis sie sich wieder genau gegenüberstehen. Quelle: http://www.gpv-info.de/Projekt-Elektromotor/Projekt-Elektromotor-Seite4.html © 2015 I Baumüller 22 Industrie 4.0 Elektrische Motoren Gleichstrom-Motor Bild-Quelle: Europa Lehrmittel © 2015 I Baumüller 23 Industrie 4.0 Elektrische Motoren Drehstrom-Motor Bei dem Drehstrommotor unterscheidet man zwischen dem Asynchronmotor und dem Synchronmotor. Asynchronmotoren sind die wichtigsten Drehstrommotoren. Hier induziert das Ständerdrehfeld im Läufer eine Spannung, wodurch sich der Läufer dreht. Asynchronmotoren werden daher auch als Induktionsmotoren bezeichnet. Bei dem Synchronmotor ist der Läufer mit Permanentmagneten bestückt oder mit einer Erregerwicklung versehen. Asynchronmotor Bild-Quelle: Europa Lehrmittel © 2015 I Baumüller 24 Industrie 4.0 Baumüller Akademie Technischer Trainer im Alltag „Alles Wissen stammt aus der Erfahrung“ (Immanuel Kant) © 2015 I Baumüller 25 Industrie 4.0 Kontakt Matthias Beetz Leiter Baumüller Akademie Technischer Trainer Telefon: Telefax: Mail: +49 (0) 911 / 5432 - 542 +49 (0) 911 / 5432 - 99542 [email protected] Ostendstraße 80-90 D-90482 Nürnberg © 2015 I Baumüller 26 Industrie 4.0 Quellennachweis Fehlen auf verschiedenen Seiten unter den Bildern Quellennachweise, dann sind diese hier seitenbezogen aufgelistet, oder es handelt es sich um Bilder aus dem Baumüller-Archiv. Seite 6: http://www.cleo.net.uk/followtheyarn/timeline/images/manup_loom_tn.jpg http://www.planet-wissen.de/politik_geschichte/wirtschaft_und_finanzen/industrialisierung/img/Tempx_indu_schweine_g.jpg http://www.ruhrnachrichten.de/storage/pic/mdhl/automatischer-bildimport/dpa/infoline/thema/990174_1_opelhistor_21395066_original.large-4-3-800-260-122-3611-2636.jpg?version=1243681763 http://electrical-engineering-portal.com/when-we-started-to-use-plcs-after-all http://www.robot-concept.de/images/ABB-Steuerungen.jpg https://nuforge.coe.neu.edu/fckeditor/editor/filemanager/img.php?file=1461 Seite 13: https://www.sit.fraunhofer.de/typo3temp/pics/cd0b048b43.jpg https://www.google.de/search?q=condition+monitoring&biw=1076&bih=626&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=57CqVLzYIOXXygOlx4GoCw&ved=0CAYQ_AUoAQ http://www.all-electronics.de/upl/text/54/54336/media/46962.jpg Seite 17: https://www.google.de/search?q=pneumatikzylinder&biw=1076&bih=626&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=SsyqVKLMFeaC7Qa0i4AQ&ved=0CAYQ_AUoAQ https://www.google.de/search?q=hydraulikzylinder&biw=1076&bih=626&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=Tc2qVK29Eouy7QaVgoGIDw&ved=0CAYQ_AUoAQ https://www.google.de/search?q=linearmotoren&biw=1076&bih=626&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=3dGqVIqGIsX_ywPno4CQCw&sqi=2&ved=0CAYQ_AUoAQ Seite 18: https://www.google.de/search?q=plc+schneider+electric&hl=de&rlz=1T4VRHB_deDE610DE612&prmd=ivns&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=JOWvVNeWGMHOyQPA8oLoCw&ved=0CAUQ_AU https://www.google.de/search?q=plc&hl=de&gbv=2&prmd=ivnsbp&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=t-SvVO38M4TvywPH7YG4Dg&ved=0CAUQ_AU https://www.google.de/search?q=beijer+hmi&hl=de&rlz=1T4VRHB_deDE610DE612&prmd=ivns&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=wuWvVN6JK6TCywOlyoGYBQ&ved=0CAUQ_AU https://www.google.de/search?q=phoenix+hmi&hl=de&rlz=1T4VRHB_deDE610DE612&tbm=isch&oq=&gs_l= https://www.google.de/search?q=hmi&hl=de&rlz=1T4VRHB_deDE610DE612&prmd=ivnsp&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=ZeWvVJORI4eqywOcr4HIBA&ved=0CAUQ_AU © 2015 I Baumüller 27 Industrie 4.0
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