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Prof. Dr.-Ing. Engelbert Westkämper

Dr.-Ing. Carmen Constantinescu MBA Entwicklungsgruppe „Digitale Fabrik“

Fraunhofer IPA / Universität Stuttgart IFF

Forschung Anwendung

Die gemeinsame IPA/IFF Gruppe „Digitale Fabrik“

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Wirtschaft

und Industrie

Lehre Entwicklung Umsetzung

Erfahrung aus Industrieprojekten

Vision, Mission und Ziele

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VisionDas IPA als »Systemführer« für die »Digitale Fabrik«

Mission Erschließung neuer Märkte durch eigenständige und

originäre Lösungen, die sich an den Zielen zukünftiger

Fabriken und Prozesse orientieren

ZieleErforschung, Entwicklung und Bereitstellung von

durchgängigen, integrierten Methoden sowie digitalen

Werkzeugen zur Gestaltung, zum Betrieb und zur

Optimierung von Fabriken und Prozessen

Forschungsfeld

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Fabriklebenszyklusmanagement

Fabrikdatenmanagement

Werkzeuge des Digitalen Engineerings

Vernetzte, digitale und wissensbasierte Produktion

Heutiger Ansatz: Grid Engineering for Manufacturing (GEM)

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Nutzen:

Durchgängige und integrierte Entwicklung des Produkts

sowie der Fabrik- und Prozessplanung einschließlich der

Phasen Fabrikbetrieb und Instandhaltung auf der Basis einer

innovativen Integrationsplattform (GEMLab):

• Modellierung, Simulation, Optimierung und Visualisierung

von Produkten, Fabriken und Prozessen

• Verteilung und Vernetzung von Daten, Modellen,

Werkzeugen und Rechnerressourcen mit Hilfe von Grid

Computing

• Verkürzung der Zeit• Projektdauer

• Ramp-Up-Zeit

• Verringerung der Kosten• Projektinvestitionen

• Änderungsaufträge

• Erhöhung der

Durchlaufleistung und

Qualität

© Fraunhofer IPA

Funktionale Architektur der Fabrik

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Produkte nach Art, Menge, Kapazität, Qualität (Produktstruktur)

Ausbildung/Training

PDM

Fab

rikd

aten

man

agem

ent

Instandhaltungs- und

Anlagenmanagement

Manufacturing Execution

Inbetriebnahme,

Projektmanagement

Prozess- und Anlagenplanung,

Arbeitsplatzgestaltung

Interne Logistik- und

Layoutplanung

Gebäude-, Infrastruktur- und

Medienplanung

Standort- und

Netzwerkplanung

Investitionsplanung

Betriebsdaten

Prozesse, Arbeitspläne

Fabrik-strukturdaten

Standort-daten

Produkt-daten

Fabrikleistungs-planung

Fabrikbetrieb

© Westkämper, IFF Universität StuttgartPDM: Produktdatenmanagement

GEMLab: Umsetzung des Konzeptes (I)

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Simulationstechniken

Produkt ProzessSystem

Spezialisierte Anwendungen,

FEM

Produkt-funktions-simulation

Fabrikleistungs-simulation

System-

simulation

Prozess-

simulation

PDM: Produktdatenmodell

FDM: Fabrikdatenmodell DBMS: Datenbankmanagementsystem

Investitions-, Fabrikleistungs-

planung

Standort-, Netzwerk-planung

Prozess-

simulation

Prozess-

simulation

Gebäude-, Infrastruktur-,

Medienplanung

Interne Logistik-und

Layoutplanung

Prozess-, Anlagenplanung,

Arbeitsplatz-gestaltung

Inbetriebnahme, Projekt-

management

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GRID Computing

© Fraunhofer IPA

FDM

FabrikDBMS

Fabrikbetrieb, Instandhaltungs-,

Anlagen-management

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PDM

ProduktDBMS

Produkt-entwicklung

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Workflows

GEMLab: Umsetzung des Konzeptes (II)

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Digitale Werkzeuge – IPA, IFF, Siemens PLM Software, PTC, Delmia

Rechnerressourcen

Arbeitsplätze, Rechnerressourcen für dedizierte

Prozesse der Fabrikplanung (z.B. Layoutplanung, Fabrikbetrieb)

3D-CUBES

3D Wand-CAVE

Holobench

Planungstisch

© Fraunhofer IPA

Störungsmanagementsystem

GEM Factory Immersion

Logistikprüfstand - LOP

GRIDGlobus

Fabrikcockpit

GEMFlow

Oberflächensimulation

Design Compiler 43

GEMLab: Werkzeugportfolio

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Planungsphase Werkzeug HerstellerProduktentwicklung NX

Pro/Engineer

Design Compiler 43

Siemens PLM Software

Parametric Technology Corp.

IILS mbH

Produktlebenszyklusmanagement Windchill Parametric Technology Corp.

Prozess- und Anlagenplanung,

Arbeitsplatzgestaltung

ProcessDesigner / ProcessSimulate

Design Compiler 43

Siemens PLM Software

IILS mbH

Prozesssimulation Plant Simulation Siemens PLM Software

Layoutplanung I-Plant

ProcessDesigner

FactoryCAD

Fraunhofer IPA

Siemens PLM Software

Siemens PLM Software

Logistikplanung FactoryCAD

FactoryFlow

Plant Simulation

Siemens PLM Software

Siemens PLM Software

Siemens PLM Software

3D Visualisierung GEM Factory Immersion Fraunhofer IPA

Fabrikbetrieb Störungsmanagement

Logistikprüfstand

Fabrikcockpit

DataEngine

Fraunhofer IPA, Sikom, Solvtec

Fraunhofer IPA / IFF Uni Stuttgart

Fraunhofer IPA / IFF Uni Stuttgart

Fraunhofer IPA / IFF Uni Stuttgart

Fabrikdatenmanagement Teamcenter Manufacturing Siemens PLM Software

Grid Computing GEMFlow (Workflow System)

Globus Toolkit

Fraunhofer IPA

Globus Alliance

GEMLab: Einsatz kommerzieller Software

Windchill / Teamcenter

Investitions- und Fabrikleistungs-

planung

Produktentwicklung

Pro/Engineer / NX

Digitale Fabrik

FabrikmodelleWerkzeuge

Demos

Process Designer

Process Designer

Windchill / Teamcenter

Plant Simulation

Factory CAD Factory Flow

Process Simulate

Prozess- und Anlagenplanung,

Arbeitsplatz-gestaltung

© Fraunhofer IPA

NX

Teamcenter

Factory CAD

Factory Flow

Process Designer

Process Simulate

Plant Simulation

Pro/Engineer

Windchill

Parametric Technology GmbH:

Siemens PLM Software GmbH:

Beispielszenario / Integration

Ausgangsituation: „Digitale Fabrik“ IPA/IFF

Projektziele:

• IPA soll schnell und mit hoher

Qualität und Sicherheit die

Planung und Anpassung der

Fabrik für eine Produkt-

erweiterung durchführen

VormontageReinigung

Endmontage

Teilefertigung

• Unternehmen: Emarti AG

• Produkt: Schreibtischset

• ca. 2000 Varianten

• Kundenindiviuell

• Herstellkosten: 30-50 Euro

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Durchgängiges Beispielszenario / Integration

Produkt Lifecycle Management

Windchill (PTC)

Prozessplanung

Process Designer (Siemens)

Prozesssimulation

Oberflächensimulation (IPA)

Layoutplanung

Process Designer (Siemens)

Layoutvalidierung

Planungstisch (IPA)

Logistikplanung

FactoryFlow (Siemens)

Ablaufsimulation

Plant Simulation (Siemens)

3D Fabrikvisualisierung

GEM Factory Immersion (IPA)

Planungsworkflow

Fabrikbetrieb

StörungsMgtSyst

(IPA, Sikom, Solvtec)GEMFlow (IPA) GRIDGlobus (OGSA)

Fabrik Lifecycle ManagementTeamCenter Manufacturing (Siemens)

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GEMLab: Partner

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Fraunhofer IPA - IFF Universität Stuttgart

Grundlagenforschung und angewandte Forschung im

Bereich Fabrik- und Prozessplanung

Siemens PLM Software GmbH

Unternehmenslösungen für alle Phasen des Produkt- und

Produktionslebenszyklus

Parametric Technology GmbH

Werkzeuge zur Beherrschung der Komplexität in der

Produktentwicklung

Nutzen für Industrie:Grundlagenforschung und angewandte Forschung EU, DFG, FhG, Land Ba-Wü, DLR,…

Lehre: WIPI+II, DA/SA

Dissertationen

Vernetzung in der

Community

Projekt Portfolio - Roadmap

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Trans-IND (IPA)New industrialised

Construction Processfor transport

infrastructures basedon polymer composite

componentsEU FP7 NMP(2009-2012)

VFF (IPA)Holistic, extensible,

scalable and standard Virtual Factory

FrameworkEU FP7 NMP (2009-2012)

Vernetzung der Digitalen Fabrik mit

dem Digitalen Entwurf auf der Basis

graphenbasierterEntwurfssprachen

(IPA)Landesstiftung BaWü

(2009-2012)

Potenzialanalyse und Optimierung der

Auftragsabwicklung (IPA 130, 103)

(2009)SVOF/VOF: TEEM (IPA 110, 130, 150, 365, 103)

FactoREEmotePlanning(IPA 130, 103)

LOP (IPA 150, 103)EMUL (IPA 130,

150, 103)(2009)

DiFac (IPA)Digital Factory

for human oriented

production systemEU FP6 IST

(2005-2009)

DOROTHY (IFF)Design of

customer driven shoes and

multisite factoryEU FP7 NMP(2009-2011)

InnovationsclusterBaden-

Württemberg„Digitale

Produktion“ (IPA/IFF)

BaWü(2009-2011)

Smart Factory (IFF)DFG

SFB 627 – Nexus(2009-2013)

simKMU (IFF)Webbasierte Plattform für

Simulation für KMU

BMWi, DLR e.V.(2009-2011)

IPAEUROSTAR,

BMBF, MANUNET,EU FP7 IST

(2009-2012)In Arbeit

2008

2012

Beitrag zu Ausbildung und Lehre an der Universität Stuttgart

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Vorlesungen + Übungen

Wissens- und Informationsmanagement in der Produktion I

Wissens- und Informationsmanagement in der Produktion II

Praktika

Virtual Reality in der Fabrik- und Prozessplanung

Mehrtägiges Praktikum

Betreuung von Studien- und Diplomarbeiten

Klausurenbetreuung

Die Gruppe „Digitale Fabrik“

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Gruppenbild (von links nach rechts): Martin Hornung, Axel Bruns, Dominik Lucke, Carmen Constantinescu,

Hanno Eichelberger, Thorsten Frank, Daniel Sarzynski, Martin Motzer, Jens Jäger, Günther Riexinger. (Es fehlt: Florina Stefanica)

© Fraunhofer IPA