Industrie 4.0 – Chancen, Herausforderungen und Risiken für den

PROJEKTGRUPPE
RESSOURCENEFFIZIENTE MECHATRONISCHE VERARBEITUNGSMASCHINEN
INDUSTRIE 4.0 – CHANCEN, HERAUSFORDERUNGEN UND
RISIKEN FÜR DEN MITTELSTAND | CHAM, 06. JULI 2015
Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart
© Fraunhofer
06.07.2015
INDUSTRIE 4.0
KURZVORSTELLUNG DER PROJEKTGRUPPE RMV
„Res s ourceneffiziente…“
Unser
Ziel
ist die nachhaltige
S enkung des Res s ourcenv erbrauchs
in produzierenden Unternehmen
„…m echatronis che
In unserer Fors chungs -
Verarbeitungs m as chinen“
und Entw icklungs arbeit
konzentrieren wir uns unter anderem auf
m echatronis che Kom ponenten
© Projektgruppe RMV des Fraunhofer IWU
und Verarbeitungs m as chinen
INDUSTRIE 4.0
KURZVORSTELLUNG DER PROJEKTGRUPPE RMV
INTELLIGENT VERNETZTE PRODUKTION
RES S OURCENEFFIZIENZ
IN PRODUKTEN UND PROZES S EN
VERNETZTE MODELLBILDUNG UND
S IMULATION
FLEXIBILIS IERUNG DER PRODUKTION
PROZES S KETTE ADDITIVE FERTIGUNG
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INDUSTRIE 4.0
MEDIENHYPE UM INDUSTRIE 4.0
07.01.2015
„Industrie 4.0 soll hier und
nicht im Valley stattfinden“
Interesse nach zeitlichem Verlauf
Berlin
2011
Interesse nach regionaler
Verteilung 2013
2013
Interesse nach regionaler
Verteilung 2015
Datenquelle: google trends
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INDUSTRIE 4.0
BEDEUTUNG FÜR DEN STANDORT DEUTSCHLAND
78 Mrd. Euro zusätzliche Wertschöpfung bis 2025 durch Industrie 4.0 möglich.
Quelle: BITKOM 2014
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INDUSTRIE 4.0
TECHNOLOGIEN RUND UM INDUSTRIE 4.0
Knowledge Discovery in Databases
(Big Data Analytics)
Cyber-Physische Systeme
(CPS)
Internet der Dinge und
Diens te
Intelligente
Sensornetzwerke
Indus trie 4.0
Assistenzsysteme
Digitale Fabrik
Bildquellen: BMW Group; Fraunhofer IIS
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INDUSTRIE 4.0
CYBER-PHYSISCHES SYSTEM (CPS)
Öffnen des Fahrzeugs,
Sitzeinstellung, SMS,
E-Mail, Radiosender,
…
CPS = Eingebettetes System + intelligente Vernetzung
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Bildquellen: BMW, Apple
Bildquellen: BMW, Apple
INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG VON CPS IN DER PRODUKTION
Simulationsservice
Planung und Steuerung von Produktionsabläufen – Management-Cockpit
Intelligente
Behälter
CPS-Werkzeugmaschine
CPS-Produktionsinsel
Intelligentes
Produkt
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CPS-Werkstückträger
INDUSTRIE 4.0
GESTALTUNG UND HERSTELLUNG KUNDENINNOVIERTER
PRODUKTE
Demoobjekt
Open-Innovation-Plattform
Innovierte Gestaltung
Produktionsplanung und -steuerung
Hochflexibles Fertigungssystem
Realisierbarkeit,
Liefertermin und
Preis
Steuerungsentscheidung
Arbeits- und
Prozessplanung
Bionische Kommunikationsstruktur
Herstellkosten
Termin- und
Kapazitätsplanung
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INDUSTRIE 4.0
PROZESSOPTIMIERUNG DURCH MACHINE LEARNING
Aufnahme von relevanten Prozessparametern
Automatisierte Analyse des Parametereinflusses auf die Druckqualität
Verbesserter Anlauf einer
Rollenoffsetmaschine mit
Modell-basierter Regelung
Schätzung der optimalen Prozessparameter mittels KNN
zulässige Toleranz
Optische Dichte
1,2
2
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Bildquelle: MAN Roland und LITHOMAN
0,6
Volltondichte
ungeregelt
Volltondichte
geregelt
0,0
0
2000
Exemplare
4000
INDUSTRIE 4.0
FLEXIBLE HANDHABUNG IN DER PRODUKTION
3D-Sensor
Mobile RoboterPlattform
6-Achs-Handhabungsroboter
Wifi-Antenne für die
drahtlose
Kommunikation
Laser-Scanner für die
Kollisionsvermeidung
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Quelle: Roth & Rau - Ortner GmbH; beschaffung-aktuell.de
INDUSTRIE 4.0
SITUATIVE PRODUKTIONSPLANUNG UND -STEUERUNG
UNTER EINSATZ EINES CPS-SPANNZEUGS
S teuerung:
• Maschinenanbindung an SAP
ME über OPC UA
und PCo Agent
• Produkt-MaschineKommunikation
via RFID 
Rüstzeitminimierung
Berührungs los e
Energie- und
Datenübertragung
S pannfutter:
Elektros panner:
• Regelung der
Spannkraft
während des
Drehens
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• Spannkraftmessung während
des Prozesses
• Öffnungshub
gemäß Produktanforderungen
INDUSTRIE 4.0
BAUTEILGERECHTE MASCHINENKONFIGURATION IN DER
FERTIGUNG DURCH EINSATZ VON CPS
Motivation
 Zur Funktionserweiterung von
Werkzeugmaschinen (WZM) existieren
unterschiedliche sensorische und aktorische CPS
 Bisher herstellerindividuelle Integration in WZM
 Zeit- und kostenintensive Integration von CPS in
Werkzeugmaschinen
Schnittstelle zur Werkzeugmaschinenspindel
Berührungslose Energieund Datenübertragung per
Induktion
Zielsetzung
 Entwicklung einer herstellerunabhängigen,
standardisierten Schnittstelle zum Daten- und
Energieaustausch zwischen Werkzeugmaschine und
CPS
 Softwaremodul zur automatischen Identifikation
und Konfiguration der CPS in der
Maschinensteuerung
Ultraschallaktor
Fräser
 Prinzip eines USB-Sticks: „Plug & Produce“
Quelle: Projekt BazMod; Bildquellen: directindustry.com
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INDUSTRIE 4.0
SMART-WATCHES IN DER PRODUKTION
Situationsbasierte Bereitstellung von
Informationen in der Montage
Konsumgüterindustrie bietet neue
Potenziale für die Produktion
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INDUSTRIE 4.0
SPRACHGESTEUERTES MONTAGETERMINAL
Integrierte Funktionsprüfung und
Qualitätssicherung des Bauteils
Interaktive Schulung von neuen
Montagevorgängen
Reduzierung von Qualitätsmängeln
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INDUSTRIE 4.0
KOMPETENZ- UND TRANSFERZENTRUM INDUSTRIE 4.0
Assistenzrobotik
Ereignisbasierter
Planungsservice
Interaktive Montage
IT-Infrastruktur
AR-Instandhaltung
Digitale Repräsentanz
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Management-Cockpit
IHR WEG ZU UNS
BEIM GLASPALAST 5 | MARTINI PARK, PROVINOSTR. 52
86150 AUGSBURG
Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart
Hauptabteilungsleiter
Projektgruppe
Ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen
Beim Glaspalast 5 I 86153 Augsburg
Telefon +49 821 56883-63 I Fax -50
[email protected]
www.iwu.fraunhofer.de/rmv
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