Magazin Dezember 2013 - TUalumni

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Seite 8 Bulletin Nr. 36 | Dezember 2013FactsCyberphysical SystemDer Begriff Cyberphysical System CPS ist nicht eindeutigdefiniert, steht aber für den Verbund bzw. die Vernetzungeingebetteter Systeme bestehend aus Elektronik und Software,die zusammen mit mechanischen Komponenten Überwachungs-,Steuerungs- oder Regelfunktionen über Sensoren und Aktorenin technischen Systemen übernehmen und die über eineDateninfrastruktur, wie beispielsweise das Internet, miteinanderkommunizieren.Für CPS lassen sich unterschiedliche, teilweise verzahnteAnwendungsdomänen identifizieren, beispielsweise Smart Grid(Energie), Smart Mobility, Smart Home oder Smart Production.Diese Systeme werden dann entsprechend als Cyber PhysicalProduction Systems (CPPS) bezeichnet.Die virtuelle FabrikBereits seit einem Jahrzehnt gehendem Konzept der Industrie 4.0 innovativeBetriebs- und Produktions-Konzepte voraus. Die VirtuelleFabrik ist dabei organisationsstrategischesKonzept der Kooperationmehrerer Firmen, um auf dieMarktanforderungen zu antworten,oder die Digitale Fabrik, die vordergründingdie Simulation, Modellierungund 3D Visualisierungsmethodenfür die Planung undSteuerung des Produktionsprozesses,der technischen Anlagen undLogistik nützt, um eine flexible undwandelbare Produktion zu ermöglichen,und um sich somit den immerkürzer werdenden Produktzyklenund Marktanforderungen anzupassen.Im Bereich der Gebäudeplanungbetrifft die Digitale Fabrikvordergründig den Einsatz derCAD-Werkzeuge, um die baulicheStruktur digital abbilden zu könnenund somit die möglichen baulichenÄnderungen als Folge der Produktionsprozess-Änderungenleichterund schneller darstellen und organisierenzu können. Das Gebäudeals Entität ist dabei nur selten derBestandteil des Gesamtsystems Fertigungund wird meist als die Hüllefür die Produktion betrachtet.Erst durch den Begriff der SmartFactory als einer Produktionsanlage,welche Energie- und Ressourceneffizientagiert und sogar nochEnergie produziert und diese mitden baulichen und wirtschaftlichenStrukturen der Stadt teilt, rückt dasindustrielle Gebäude als wesentlicherBestandteil des Systems Produktionins Rampenlicht.Das Planen, Optimieren und Monitoringeiner energieeffizienten Produktionsanlagesetzt den Einsatzmächtiger Software-Werkzeuge undIKT voraus, welche die Modellierungder baulichen Struktur undtechnischen Anlagen, aber mehrnoch eine Datenbasis für die Simulationdes Energieverbrauchs, derLebenszykluskosten und Ökobilanzierungermöglichen, sowie eineVernetzung mit weiteren Modellender Maschinen, Prozesse, Logistikund sogar betriebswirtschaftlicherSysteme.Einen wesentlichen Schritt zur Industrie4.0 im Bereich Bauplanung stelltdie Entwicklung und Ausreifungder Building Information Modeling-Werkzeuge dar. Unter dem TerminusBIM (Building InformationModeling) versteht man eine Objektorientiertedigitale Repräsentationdes Gebäudes, welche Interoperabilitätund Datenaustausch im digitalenFormat ermöglicht. BIM istalso mehr als eine dreidimensionaleDarstellung eines Gebäudes – esist ein parametrisches Gebäude-Modell, welches sämtliche Informationenund Daten über dasObjekt (Form, Funktion, Konstruktion,technische Gebäudeausstattung,Kosten, Energieverbrauch,usw.) beinhaltet und diese mitunterschiedlichen Disziplinen undderen Werkzeugen maßgeschnei-Viele Geräte lassen sich heute mühelos an einen Computer anschließen. An derTU Wien werden nun neue Konzepte entwickelt, die helfen sollen, auch Maschinenin Fertigungsanlagen einfach und effektiv miteinander zu verbinden. Foto: ©TU Wien
Bulletin Nr. 36 | Dezember 2013 Seite 9Grafik: © Erwin Lorenzen/Pixelio.de | Viktor Mildenberger/Pixelio.dedert und bedarfsorientiert austauschenkann. Somit ist die Schaffungeines gemeinsamen, interdisziplinärenGebäudemodells möglich,welches gleichzeitig eine Datenbasisfür den Gebäude- und Produktionsbetriebund somit für einelebenszyklische Optimierung bietet.Damit bezeichnet BIM aufkommendetechnische und prozedurale Veränderungenin der Architektur, in Bauwesenund Facility Management undsomit einen Paradigmenwechsel inRichtung Lebenszyklische Planung.BIM als Werkzeug bietet im Vergleichzum herkömmlichen CADnennenswerte lebenszyklische Vorteilegerade im Gebäude-Betrieb.Das Gebäudemodell ist durch sogenannteIntegrale Produktmodellemit „Intelligenz“ hinterlegt. JedesBauteil definiert durch den gemeinsamenIndustrie-Standard, wie beispielsweiseIFC, kann neben dengängigen Informationen (Flächen,Volumina, Baumassen) auch dieDaten zu Lebensdauer, Bauteil-Zustand, Instandhaltungsintervallen,Energie- oder Ökologie-Performanceliefern, auf Grund derer dieEnergie-, Material- und monetärenFlüsse dokumentiert und ausgewertetwerden können.Durch den Einsatz starker Simulations-und Modellierungswerkzeugeeinerseits, sowie IK-Technologieandererseits können die Anforderungeneiner nachhaltigen Produktionganzheitlich modelliert, evaluiertund optimiert, sowie eineLebenszyklusmanagement-Strategieentwickelt werden.Frischer Wind imProzessmanagementSeit den 1980er-Jahren hat der Wettbewerbsdruckin der produzierendenIndustrie zu einer zunehmendenVernetzung von Unternehmengeführt. Generell lässt sich heuteeine weitere zunehmende Dezentralisierungvon Verarbeitungsfunktionenüber Automationsnetze(Control Networks) feststellen, wobeidie Heterogenität der unterschiedlicheneingesetzten Systemeund Technologien in der Industrieautomationnach wie vor sehr großist. Automationssysteme werden zudemein immer wichtigerer Bestandteilkomplexer Cyber-PhysicalSystems (CPS), die den nächstenEvolutionsschritt von (vernetzten)eingebetteten Systemen markieren.Durch weitere IT-Unterstützungist es heute möglich, über Unternehmensgrenzenhinweg die Produktentwicklung,die eigentlichenProduktionsprozesse, sowie dasLieferkettenmanagement zwischenUnternehmen abzustimmen undeinen automatischen Informationsaustauschzu gewährleisten.Dennoch befindet sich die Vernetzungzwischen Unternehmen heute
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