Industrie 4.0 Ziele – Konzepte - Potenziale · PDF filefordismus volvo produktionssystem...

Dresden, Oktober 2015

Fakultät Maschinenwesen · Professur für Technische Logistik

Industrie 4.0

Ziele – Konzepte - Potenziale

Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Völker

TU Dresden, Professur für Technische Logistik

Michael Völker 2015Folie 2

1. Kurzer geschichtlicher Abriß zur Geschichte der Produktionsoptimierung

2. Industrie 4.0



2. Industrie 4.0

Michael Völker 2015

Produktion im Wandel der Zeit

FORDISMUS VOLVO PRODUKTIONSSYSTEM

TOYOTA PRODUKTIONSSYSTEM

GANZHEITLICHE PRODUKTIONSSYSTEME

LEAN PRODUCTION

Folie 4INDUSTRIE 4.0






LEAN PRODUCTION

Folie 5


„Bewege das Teil und sorge für Ausstoß“

Fordismus

Bild: http://wettengl.info/Blog/Dokumente/D041-Model%20T-Assembly-Henry%20Ford.jpg

Folie 6

Das Ford-Produktionssystem wurde 1908 von Henry Ford für das Modell T entwickelt und basiert auf dem Taylorismus.

Merkmale:• Hohe, standardisierte Arbeitsteilung• Massenfertigung – wenige Varianten• Produktion nach dem Push-Prinzip• Der Mensch steht im Hintergrund und ist jederzeit ersetzbar• Geringe Qualifikation






LEAN PRODUCTION

Folie 7


Das Toyota-Produktionssystem wurde nach dem 2. Weltkrieg in Japan entwickelt. Federführend waren Eiji Toyoda und Taiichi Ohno

Merkmale:• Produktion nach dem Pull-Prinzip• Der Mensch steht im Mittelpunkt• Kunden- und Prozessorientierte Fertigung• niedrige Bestände• Hohe Flexibilität• ständiger KVP

„Produziere nur fehlerfreie Teile“

Toyota-Produktionssystem

Bild: http://wettengl.info/Blog/Dokumente/D057-Ohno-Motomachi-MachineThatChangedTheWorld.jpg

Folie 8






LEAN PRODUCTION

Folie 9


VOLVO PRODUKTIONSSYSTEM


FORDISMUS



LEAN PRODUCTION

Folie 10


Die IMPV-Studie des MIT

Weitere Informationen zur IMPV-Studie:JAMES P. WOMACK, DANIEL T. JOHNES: Die zweite Revolution in der Autoindustrie. Konsequenzen aus der weltweiten Studien aus dem Massachusetts Institute of Technology, 7. Aufl., Frankfurt/New York 1992.

Framingham, USA Takaoka, Japan

Montagestundenpro Auto

31 16

Montagefehlerpro 100 Autos 130 45

Lagerbestand (Durchschnitt) 2 Wochen 2 Stunden

Folie 11


Die IMVP-Studie des MIT• Untersuchung in 90 Montagewerken und hunderten von

Zulieferbetrieben in den Jahren 1985-1991 unter Leitung von James P. Womack und Daniel T. Johnes (54 Experten in 15 Ländern!)

• Dabei wurde eine deutliche Überlegenheit der japanischen Methoden und Organisationsstrukturen festgestellt

• Der Abschlussbericht von Womack, Jones und Roos wurde in elf Sprachen übersetzt und mehr als 600.000 mal verkauft

Folie 12


Der Spiegel 15/1991






LEAN PRODUCTION

Folie 14


Ganzheitliche Produktionssysteme (GPS): Was ist neu?

GPS beinhalten keine neuen Management- oder Produktionsmethoden.

Das Innovative besteht vielmehr im strategischen und kombinierten Einsatz von Methoden zur Schaffung einesganzheitlichen, synchronen Produktionssystems!

Folie 15


Quelle: vgl. VDI 2870

Unternehmensstrategie definierenVision z.B. Marktführer im Premiumsegment

Mission Kunden begeistern

Ziele höchste Qualität

Unternehmensprozesse spezifizierenRelevante Fertigungsprozesse

inklusive ausgewählter Fertigungsprozessschritte spezifizieren!

Lean-Gestaltungsprinzipien definierenz.B. Perfektion

Geeignete Lean-Methoden und –Werkzeuge aus dem „Baukasten“ auswählen und anwenden!

Folie 16

Systematik zur Konzipierung von GPS


Fazit: Eigentlich sind nun alle Modelle und Methoden vorhanden, um hocheffizient zu produzieren!

Dazu ein weiteres Industriebeispiel…


Warum aber nicht? → Herausforderung Komplexität

Problem der hohen Komplexität mit vorhandenen Methoden und Modellen trotzdem nicht lösbar!

Diese nimmt jedoch noch stetig zu, da die kundenspezifische Produktvariantenvielfalt eineKernkompetenz der deutschen Wirtschaft ist!

Die Produktvariantenkombinationen können durchaus 7-stellige Bereiche annehmen!

Darüber hinaus werden permanent Sonderlösungenfür die Kunden konstruiert!


Herausforderung Wandel → Geschwindigkeit nimmt zu!

Permanente Änderung

Kunden:• # Aufträge u.

Positionen/Kunde• DLZ

Güter:• Abmessungen• Gewichte• Gestalt• Oberfläche• ..

Sortimente:• #Artikel• Güterspektrum• ABC- und XYZ-

Gängigkeit• Saisonalität und Trends

Umfeld:• Material und

Rohstoffe• Politik, Vorgaben• normative Auflagen

Mitarbeiter:• Demographie• Umfeld• Bildung

Organisation:• Unternehmensstrukturen• Eigentumsverhältnisse• Werte und Regeln• Anreizsysteme

Markt und Strategie:• Produktlebenszyklen• Individualisierung• Wettbewerb• Kernkompetenz• Outsourcing• Liefer- vs. Abhollogistik

Flüsse:• Stufigkeit und Netze• Fertigungstiefe


Lösung:

digitale Fabrik und Produktion

– ein Motiv und Treiber für die vierte industrielle Revolution!



2. Industrie 4.0


MECHANISIERUNG

ELEKTRIFIZIERUNG

AUTOMATISIERUNG

AUTONOMISIERUNG


Kurzcharakterisierung:

Starke Vernetzung über alle

Unternehmensfunktionen (…und Unternehmen)

Cyber-Physische Systeme (CPS)

Dezentrale Steuerung

Intelligente Objekte steuern sich selbst


Industrie 4.0 (… die vierte!) → “Autonomisierung“

…ist ein Zukunftsprojekt in der Hightech-Strategie derBundesregierung, mit dem die Informatisierung derklassischen Industrien, wie z.B. der Produktionstechnik,vorangetrieben werden soll.

Das Ziel ist die intelligente Fabrik (Smart Factory), die sichdurch Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz und Ergonomie…. auszeichnet.

Technologische Grundlage sind Cyber-physische Systemeund das Internet der Dinge.

In Anlehnung an WIKIPEDIA 15.10.2013


Cyber Physical Systems

Der Einbau von eingebetteten Systemen…

(über 90 % aller Prozessoren arbeiten nicht in einem PC, sondern im Verborgenen als so genannte "Embedded Systems", wie etwa in Antiblockiersystemen im Automobil, in Maschinensteuerungen, in Telefonanlagen und medizinischen Geräten)

…in viele Alltagsgegenstände hat die Verbindung von realer -physischer - und virtueller (Cyber-) Welt hergestellt.

Vernetzte eingebettete Systeme - so genannte Cyber PhysicalSystems, CPS - verknüpfen Alltagsgegenstände mit intelligenten Steuerungsprozessen.

[Quelle: u.V.v. Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt e.V., Projektträger Softwaresysteme und Wissenstechnologien , 2015]


Cyber Physical Systems

Die Vernetzung von CPS per Internet mit beliebigen anderen Computern wird als das "Internet der Dinge und Dienste"bezeichnet.

Industrie 4.0 ist somit ein Synonym für die Integration vonCPS in Fertigung und Distribution sowie der Einsatz des Internets der Dinge und Dienste in industriellen Prozessen.

[Quelle: u.V.v. Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt e.V., Projektträger Softwaresysteme und Wissenstechnologien , 2015]

Michael Völker 2015 Folie 27

Internet der Dinge….. beschreibt, dass der Computer zunehmend als Gerätverschwindet und durch „intelligente Gegenstände“ ersetztwird ….

…. bezeichnet die Verknüpfung eindeutig identifizierbarerphysischer Objekte … in einer Internet-ähnlichenStruktur…

Die automatische Identifikation mittels RFID wird oft alsGrundlage für das Internet der Dinge angesehen.

In Anlehnung an WIKIPEDIA 15.10.2013


„…Entkomplexifizierung der Arbeit mit Maschinen …. …der Produktion!“

…. und weiter…

Frank Possel-Dölken(Direktor Manufacturing Systems, Phoenix Contact)

sagt zu den Zielstellungen von Industrie 4.0:

Frank Possel-Dölken, Direktor Manufacturing Systems, Phoenix Contact[Technikreport, 9/14, Seite 12-13, WEKA-Verlag Wien 2014]

Ausgewählte Statements zu I 4.0:


„Das Thema I 4.0 bekommt in der Öffentlichkeit zunehmend den Charakter einer Prophezeiung“

„Als Folge bekommt I 4.0 einen religiösen“ Charakter –es gibt „Gläubige“ und „Ungläubige“ “

„… vermisse ich konkrete Aussagen zum eigentlichen Problem im Unternehmensalltag“ … „es fehlen klare Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge“

-> … Ist es aber nicht genau andersrum? (der Autor) Frank Possel-Dölken, Direktor Manufacturing Systems, Phoenix Contact[Technikreport, 9/14, Seite 12-13, WEKA-Verlag Wien 2014]

„Ziel ist es, komplexe Produktionstechnologien und Maschinen in der Bedienung soweit zu vereinfachen, dass auch Menschen mit niedrigen Qualifikationsniveau in einer Produktion in Hochlohnländern eine Chance haben!“


Prof. Dr.-Ing. Martin Schmauder (Professur für Arbeitswissenschaft)

„Industrie 4.0 – der Anfang der menschenleeren Fabrik?“

Geht nun alles von selbst, weil die Cyber-Physischen-Systeme untereinander kommunizieren? Gibt es eine menschenleere Fabrik, arbeiten Menschen mit Robotern eng zusammen oder gibt es nur noch Überwachungstätigkeiten?

Welche Belastungen der Beschäftigten ergeben sich und welche Kompetenzen zum Umgang mit diesen Systemen sind hier notwendig?

Forum für Technische Logistik und Arbeitssysteme am 05.Februar 2015 im Dresdner Hygienemuseum.


Glauben Sie, dass der Fortschritt der Technik das Leben immer einfacher oder schwieriger macht?

41 % einfacher!

Glauben Sie, dass die Technik ein Segen oder Fluch für die Menschheit ist?

47 % ein Segen!

… und wie sieht das die Bevölkerung?


These:

Industrie 4.0 ist keine spezielle „Erfindung“ der Industrie oder Politik sondern nur die logische Folge der Entwicklung in der Kommunikationstechnik

Die meisten Unternehmen haben jedoch nicht einmal die 3. Industrielle Revolution vollständig bewältig!


These:

Gibt es eine allgemeingültige Roadmap für I 4.0?

Nein!

Bestenfalls existieren „Kernelemente und Kernbotschaften“ als Orientierung, aber ohne „Reihenfolgeanspruch“!


Das Zukunftsbild „Industrie 4.0“ – Kernelemente (Quelle: BMBF 2014)

Individualisierte Produktion

Vernetzte Unternehmen Flexible Wertschöpfungs-netzwerke

Nebeneinander von offenen und geschlossenen

Produktionsnetzwerken

Arbeitskomfort durch intelligente

Assistenzsysteme

Geschäftsfelder in der vernetzten Industrie

Industrie 4.0


Das Zukunftsbild „Industrie 4.0“ – 19 Kernbotschaften! (Quelle: BMBF 2014, gekürzt)

1. Individualisierte ProduktionKernbotschaften:1. Individualisierte Produktion basiert auf 5 Kernelementen: der kleinteiligen Standardisierung einzelner Prozessschritte, ihrer Modularisierung, ihrer rechnergestützten Modellierung, ihrer Vernetzung sowie ihrer automatisierten, flexiblen Kombination.2. Individualisierte Produktion wird z. B. umgesetzt durch dezentraleProzesssteuerung oder durch flexible Maschinen.

2. Vernetzte UnternehmenKernbotschaften:1. Produktionsrelevante Prozesse können über Unternehmens-grenzen hinweg miteinander vernetzten2. Aus den Prozessen heraus werden kontinuierlich aktuelle Daten erhoben, die eine flexible Feinsteuerung der Prozesse auf Basis situationsspezifischer Betriebsinformationen erlauben.3. Die erhöhte Flexibilität erleichtert die schnelle Anpassung der Produktionsprozesse an Marktentwicklungen und kurzfristige Situationsänderungen.4. Mehrwerte bestehen außerdem in der verbesserten Auslastung der Produktionsanlagen, einem minimierten Risiko von Konventionalstrafen, der erhöhten Effizienz des Ressourcenmanagements und Kostensenkungen in der Logistik.

3. Wettbewerbsvorteile flexibler WertschöpfungsnetzwerkeKernbotschaften:1. Die Vernetzung ist auch für KMU erschwinglich. 2. In flexiblen Wertschöpfungsnetzwerken können die Prozesse anhand unterschiedlicher Kriterien, insbesondere Zeit, Qualität und Kosten optimiert werden – unter Berücksichtigung mehrerer Kennziffern gleichzeitig. 3. Flexible Wertschöpfungsnetzwerke können den gesamten Produktlebenszyklus abdecken, indem digitale Produktgedächtnisse Daten aus Fertigung, Logistik, Nutzung und Entsorgung aufzeichnen und für die Produkt- und Prozessoptimierung zur Verfügung stellen.

4. Nebeneinander von offenen und geschlossenen ProduktionsnetzwerkenKernbotschaften:1. Unternehmensnetzwerke haben große Verbreitung erlangt und prägen die deutsche Industrielandschaft. In ihnen herrscht hohe Transparenz und intensiver Wettbewerb.2. KMU erhöhen ihre Wettbewerbschancen durch Beteiligung an mehreren Netzwerken.3. Unternehmen nutzen in einigen Branchen die Dienstleistungen von Kapazitätsbroker als Service-Aggregatoren


5. Arbeitskomfort durch intelligente AssistenzsystemeKernbotschaften:1. CPS als Grundlage der Vernetzung von Produktionsprozessen und der Entwicklung „intelligenter“ Maschinen bringen den Mitarbeitern in der Industrie viele Vorteile. Viele Arbeitsprozesse werden leichter und effizienter. Lernprozesse können situationsgerecht erfolgen.2. Von Assistenzfunktionen profitieren gerade ältere Arbeitnehmer,deren Anteil an den Industriebeschäftigten zunimmt. Die Flexibilität der Prozesse trägt wesentlich zu einer besseren Vereinbarkeit von Familie und Beruf bei.3. Die Mitarbeiter unterschiedlicher Kompetenzbereiche im Unternehmen interagieren im Alltag stärker miteinander, der Wissensaustausch ist intensiv, nicht zuletzt weil die jeweilige Expertise für die kundenfreundliche Gestaltung des Produkt-lebenszyklus wichtig ist.4. Im Wettbewerb um Fachkräfte bieten die Unternehmen ihren Mitarbeitern viele Vorteile, darunter umweltfreundliche Fabriken in Siedlungsnähe, Beteiligung an dezentral in der Fabrik erzeugter Energie oder Weiterbildungsmöglichkeiten.

6. Geschäftsfelder in der vernetzten IndustrieKernbotschaften:1. Die Automatisierungsdividende wird vor allem genutzt, um Mitarbeiterstärker in der Kundenintegration einzusetzen.2. Die vernetzte Industrie schafft viele neue Geschäftsmöglichkeiten –zum einen durch individualisierte Produkte und Angebote, die sich überden gesamten Produktlebenszyklus bis zur Entsorgung erstrecken, zumanderen für die Anbieter von Produktionstechnologien, inklusive Software-und Sicherheitsindustrie.3. Industrie 4.0 begründet neue Leitmärkte für deutsche Exportunternehmen im Maschinen- und Anlagenbau.

Das Zukunftsbild „Industrie 4.0“ – 19 Kernbotschaften (Quelle: BMBF 2014, gekürzt)


Das Zukunftsbild „Industrie 4.0“ (Quelle: BMBF 2014)

Individualisierte Produktion

Vernetzte Unternehmen Flexible Wertschöpfungs-netzwerke

Nebeneinander von offenen und geschlossenen

Produktionsnetzwerken

Arbeitskomfort durch intelligente

Assistenzsysteme

Geschäftsfelder in der vernetzten Industrie

Industrie 4.0


Gesamtansatz I 4.0 – Elemente und Komponenten

smartFactory

smartProduct

smartData

smartService

smartTechnology

smartEquipment

smartOrganisation and

Logistics

Die Komponenten!

Das zentrales Element! Das eigentliche Ziel!

Die Begleiterscheinung! Die Notwendigkeit!


Gesamtansatz I 4.0 – Elemente und Komponenten

smartFactory

smartProduct

smartData

smartService

smartTechnology

smartEquipment

smartOrganisation and

Logistics

Autonome, flexible Produktionszellen!

Intelligente Maschinen & Prozesse!

Selbstorganisation!(Produktionsteilung, TUL-Prozesse, WZ-Management, Energiemanagement …)

Enorme Steigerung der Komplexität!

Keine zentrale Steuerung möglich!

Das intelligente Produkt!

Eigene Ziele! (Lieferzeit, Qualität, Kosten)

Kennt seinen Herstellungsprozess!

Eigene Lebensakte!

Kommuniziert mit smart Factory!

Klare Datenstrukturen!

Datenaustausch!

Datenverwaltung!

Riesige Datenmengen! (Big Data → Cloud?)

IT-Heterarchie! (Vernetzung, Komplexität)

IT-Kompetenz!

Dynamik!

Professioneller Support!

Herausfor-derungen!


Ein weiteres Beispiel aus der Produktion zeigt, dass schon bei einfachen Produkten enorme Herausforderungen bestehen:


Produktion eines einfachen Zylinderschnecken-Getriebes

4 verschiedene Ausführungs-Größenvarianten

Produktionslosgröße: 20 bis 50

Folie 41


Visualisierung „Auftragsnetz“ und „Produktionsstruktur“

End-Montage

Prüfen

Vor-Montage

Gehäuse

MONTAGE

Schneckenrad

Schneckenradwelle

Deckel

Buchse

Unterteil

Oberteil

AL

Körper

Kranz

EL FERTIGUNG

MH-800

MH-800

MH-800

MH-800

MH-800

HAP HAP

HAP

MIKRO

MIKRO

CTX

CTX

CTX

CTX

CTX

CTX

CTX

CTX

FNS

FNS RG

HAP

HEAR RG

STSZFWZ

Getriebe 10.U-O.XXXDurchsatz: 4.000 Stck /aØ nL = 20 ; Ø zL = 200 / a

DLZ = Ø 1-2 Monateca. 30 Lose parall. i. System

Im Lager:zugeschnittene Rohteil-Lose RW: 2 KW

Ausstoß:8 Getriebe / SCH

Zylinder-Schneckenwelle

Bauteile


Produktionssystem und „Routing“ eines Bauteils

Folie 43

In Simulation und Praxis:

• Warteschlangenaufbau

• Hohe Durchlaufzeit


Problem: Reihenfolgebildung in einer Warteschlange

- Ziel: Minimale Gesamtdurchlaufzeit für alle Aufträge

n! Durchlaufzeitvarianten!

O = f (n!)Näherungsweise Berechnung mittels Stirlingscher Formel

A1

A…

A10

A…

A…A…

A…A…

A…

A…A nA 1 . . .

WarteschlangeMaschine

→ Ein typisches Entscheidungsproblem!


Beispiel Reihenfolgebildung in einer Warteschlange

Für 10 Aufträge: 3,6 Mio. EOP (Enumerations-Operationen)

Für 20 Aufträge: 2,4 * 1018 EOP

Für 20 Aufträge über 6 Maschinen in Folge: 2,4 * 1036 EOP !!!

→ Aber: die schnellsten Rechner leisten weltweit 1015 FLOPS

Lösung:

- Einsatz zeitdiskreter Dispatching-Regeln:

Effizient aber uneffektiv!

- Konzipierung von Meta-Heuristiken (GA, Schwarmintelligenz …): Effektiver aber uneffizienter!


Dazu zwei reale Lösungsansätze

Beispiel „Dispatching-Algorithmen“


Beispiel „Meta-Heuristik“


102000

Lösungsvarianten!

Lösungschromosom!

Entwicklung naturanaloger mathematischer Optimierungs-methoden (Beispiel GA) für die Produktionsplanung und Steuerung

Quelle: Elbe-Flugzeugwerke GmbH


Beispiel: Applikation der „Schwarmintelligenz“

Der „Ameisenalgorithmus“


Teil 2


Fazit: Es wird jedoch mit großem Aufwand nur ein Teilproblem gelöst!

Die Produktionsablaufplanung! Die Logistik hat als „sekundäres“ System diese Anforderungen zu erfüllen!

Kein ganzheitlicher Ansatz

Lösung scheitert an „Komplexität“!


„Individualisierte Produktion“ im „vernetzten Produktionssystem“

Thesen und Systemansatz:

• Das Produkt steuert sich selbst durch die Produktion

• Produktionsressourcen und Produkte sind intelligent und vernetzt

• Das Produktionssystem reagiert selbständig auf ungeplante Ereignisse

• Der Mensch nutzt die Freiheitsgrade des Produktionssystems und bringt ergänzend Erfahrungen und Kreativität ein –Kommunikation über mobile Assistenzsysteme

Siehe dazu auch www.acatech.de (Januar 2015, Die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften)

Paradigmenwechsel mit „Industrie 4.0“:


Quelle: FhG-IAO

Ziel:DEZENTRALE KOMMUNIKATION!


Dazu: Verschmelzung intelligenter

Produktionsplanungs- und Steuerungskonzepte

sowie

Logistiklösungen

erforderlich!


Quelle: Die Synchronisation zwischen PDM- und ERP-System spielt eine Schlüsselrolle bei den Planungs-und Steuerungsprozessen. (www.contact-sotwrae.com; Bild: FIR Aachen)2015)

Gesamtansatz „vernetztes Unternehmen - Ebenen“

Ziel: Reduzierung von „Komplexität“ durch „Dezentralisierung“!


[Quelle: VDI / VDE – Cyber-Physical-Systems, Chancen und Nutzen aus Sicht der Automation, 2014]


PP

PP

Auftrags- und Anlagensteuerung (DNC, BDE, …)

administrativ

dispositiv

…

Kundenaufträge

Maschinen+MA

Einzelauftrag

Störungen!!!

Unter-nehmens-leitebene

Fertigungs-leitebene

Fertigungs-ebene

Aktuell: Zentralistisches hierarchisches Aufbauorganisationskonzept!

operativPS

[Stck]

[Produkt]

MES (fein)

Soll! (Wunsch)

Machbar?

Mach mal!

Trouble-shooting! (Ist)

Fertigungs-planungs-ebene

Scheduler (grob)

[Bildquelle FTS: WIKIPEDIA,Thomas Albrecht , E&K-]Automation, Januar 2015]


PP

Auftrags- und Anlagensteuerung (DNC, BDE, …)

administrativ

dispositiv + operativ

…

Kundenaufträge, Konstruktions- und Fertigungsdaten

Maschinen+MA+TS

Einzelauftrag

Störungen!!!

Unter-nehmens-leitebene

Fertigungs-leitebene

Fertigungs-ebene

Zukunft:Architektur eines dezentralen Aufbauorganisations-konzept!

operativ

PS

[Stck]

[Produkt]

MES (fein)

Fertigungs-planungsebene

Scheduler (grob)

Max. bzw. sinnvolle Dezentralisierung!


Maschinengruppen-Agent


Lager-Agent

Forschungsfragen:• Autonomie u. „Trade-rights“• Heterogenität• Granularität• Emergenz ….

Auftrags-Agent

Launcing

Produk-tionsagent

Ressourcenmanagement Routing

Maschinengruppen-AgentDispatching

Logistik-agent

Resourcen-management Routing

Lager-Agent

Vendor-management

Produkt mit RFID

„Produkt-Akte“ - kann mit allen kommunizieren!

Lösungskonzept: „Agentenbasierte“ Systemarchitektur für eine „dezentralisierte“ dispositive und operative PPS :


Mögliche Systemarchitektur für eine „dezentralisierte“ dispositive und operative PPS:

Agentifizierung!



Lager-Agent

Auftrags-Agent

Launcing

Produkt-ionsagent

ResourcenmanagementRouting

Maschinengruppen-AgentDispatching

Logistik-agent

Resourcen-management Routing

Lager-Agent

Vendor-management

Produkt mit RFID

„Produkt-Akte“ - kann mit allen kommunizieren!

Realisierung nur mittels CPS bzw. „Internet der Dinge“ möglich!


MASCHINEN

BE

RE

ITS

TE

LLU

NG

Vision eines „4.0-Produktionssystems:

PRODUKTE mit RFID-Transponder (Auftrags-daten)

Server mit Auftragsdaten, „Produktionsagenten“ sowie intelligentem Planungsalgorithmus -> Übergibt an die Produkte ihre speziellen Daten!

Produkt fragt zum „Einlastungszeitpunkt“ „Logistikagent“ nach „geeignetem“ FTS -> übermittelt Zieldaten!

Logistik-Server (Agent) für das Dipatching des „FTS-Schwarms“

Nächstes freies FTS wird gerufen!

U-Cloud mit Stammdaten und Auftragsvorschau

KundenKundenKunden


TRANSPORTSYSTEM

MASCHINEN

BE

RE

ITS

TE

LLU

NG


Server


„Einreihen“ in „Warteschlange“ ->Maschine fragt „MG-Agent“ im Server nach richtiger Reihenfolge – dieser kommuniziert mit „P-Agent“



MASCHINEN

BE

RE

ITS

TE

LLU

NG


Server


„Einreihen“ in „Warteschlange“ ->Maschine fragt „MG-Agent“ im Server nach richtiger Reihenfolge – dieser kommuniziert mit „P-Agent“


P-Server / M-Agenten kommunizieren ständig mit Maschinen und Aufträgen!

L-Server /Agent kommuniziert ständig mit FTS!


MASCHINEN

BE

RE

ITS

TE

LLU

NG


Server

Vision eines „4.0-Produktionssystems:Logistik-Server (Agent) für das Dipatching des „FTS-Schwarms“

Störung!Maschine informiert MG-Agent und ruft direkt freien Monteur (Handy)


MASCHINEN

BE

RE

ITS

TE

LLU

NG


Server

Vision eines „4.0-Produktionssystems:Logistik-Server (Agent) für das Dipatching des „FTS-Schwarms“

Vorteile:

Das System ist hochflexibel, selbstadaptionsfähig, störungsrobust und weniger komplex als in zentralistischen Architekturen → verteilte Kommunikation und Intelligenz!

Nachteile:

Zunächst höherer Investitionseinsatz und ggf. überdimensionierte Kapazitäten


Fazit:

stecken jedoch noch in den Kinderschuhen!

Intelligente, vernetzte produktionstechnische sowie Produktionsplanungs- und Steuerungskonzepte

Deren Verschmelzung mit Logistiklösungen erst recht!


Intelligente

Logistiklösungen

sind jedoch schon sehr weit gediehen!

→ Beispiele


TRANSPORTSYSTEME werden «intelligent» - Beispiel „Gridsorter“


Ausgewählte Projekte, an denen z.B. in Dresden aktuell gearbeitet wird


Lösungen für ortsunabhängiges Bedienen und Beobachten von Automatisierungsanlagen.

Michael Völker 2015Folie 71Endmontage

Handhelt /Tablett: Monteur meldet Montagefortschritt (Meilensteine)

. . .

optimierende „Ablauflogik“!

Baugruppen-montagen

Shuttle mit Adaptersystem und Baugruppe übernimmt Bereitstellung

i

T

T

3D-MES: Visualisiert Montagestatus und wesentliche KPI

i

i


Jährliche Investitionen in Industrie 4.0 – Lösungen bis 2020 [D in % vom Umsatz und in Mrd. €]


Abschließende Thesen:

• Der Bedarf an gut ausgebildeten Ingenieuren und IT-Fachleuten nimmt zu

• Der Bedarf an hochqualifizierten Facharbeitern (Mechatroniker bevorzugt) nimmt ebenfalls zu

• Der Bedarf an geringqualifizierten AK nimmt ab!

• Nicht jeder muß (alles Mögliche) studieren!• Es gibt auch unter I 4.0 sehr gute Perspektiven für alle

jungen Leute! • D.h.: I 4.0 erzeugt nicht zwangsläufig Arbeitslosigkeit!

Dresden, Oktober 2015

Fakultät Maschinenwesen · Professur für Technische Logistik

Vielen Dank für Ihr Interesse!

Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Völker

Telefon: 0351/463-4398E-Mail: michael.vö[email protected]

www.logistik.mw.tu-dresden.de

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