INVESTITIONSGÜTER 4.0 - Die Fabrik von Morgen für die Produkte der Zukunft

BACHELORTHESIS NICOLAI I. RAUSER | 2016
DEFINITIONEN
INDUSTRIE 4.0
Industrie 4.0
Die vierte industrielle Revolution wird
unter dem Begriff 4.0 zusammengefasst
und steht für eine neue Stufe
der Organisation und Steuerung der
gesamten Wertschöpfungskette über
den Lebenszyklus von Produkten.
Der Lebenszyklus der Produkte orientiert
sich dabei an der zunehmenden
Nachfrage nach Individualisierung
seitens der Kunden. Er erstreckt sich
dabei von der Idee, dem Auftrag, über
die Entwicklung und Fertigung, die
Auslieferung an den Endkunden bis
hin zum Recycling des ausgedienten
Produkts. In diesem Lebenszklus eingeschlossen
sind alles damit verbundenen
Dienstleistungen.
Als Grundlage dient dafür die Verfügbarkeit
aller relevanten Daten in
Echtzeit. Dies wird durch die Vernetzung
aller an der Wertschöpfungskette
beteiligten Bereiche gewährleistet.
Die Verbindung von Menschen, Objekten
und Systemen lässt echtzeitoptimierte
und selbst-organisierte
Wertschöpfungsnetzwerke entstehen,
die sich nach unterschiedlichen
Kriterien optimieren lassen.
(Plattform Industrie 4.0, 2015)
Industrie 4.0 dient als Vision, welche
die Industrie in der Zukunft be-
schreibt. Die Hauptmerkmale und
Potenziale liegen dabei vor allem in
der Realisierung einer hochflexiblen,
hoch-produktiven und ressourcenschonenden
Produktion. Dadurch
lassen sich hoch individualisierte
Produkte unter den wirtschaftlichen
Rahmenbedingungen einer Massenfertigung
umsetzen. Engineering,
Produktion, Logistik. Service und Vermarktung
sind dabei unternehmensübergreifend
vernetzt.
Die Vision von Industrie 4.0
Die Vision von Industrie 4.0 bedeutet
für den Maschinen- und Anlagenbau
das Erreichen der folgenden vier Ziele
(Plattform Industrie 4.0, 2015)
1. Horizontale Integration: Die Smart
Factory passt sich stets den neuen
Gegebenheiten (wie beispielsweise
Auftragslage und Materialverfügbarkeit)
an und optimiert selbstständig
ihre Produktionsprozesse. Hierzu ist
sie in die Wertschöpfungskette mit
Zulieferern und Kunden vernetzt.
2. Vertikale Integration: In der Smart
Factory werden Menschen, Maschinen
und Ressourcen digital abgebildet
und kommunizieren miteinander
über cyber-physische Systeme (CPS).
3. Smart Products verfügen sowohl
über Informationen bezüglich des
eigenen Herstellungsprozesses als
auch über die Fähigkeit Daten während
der Fertigungs- und Nutzungsphase
zu sammeln und zu kommunizieren.
Dies ermöglicht das digitale
Abbild in der Smart Factory und das
Angebot von datenbasierten Dienstleistungen
für den Kunden in der Nutzungsphase.
4. Der Mensch als Dirigent der Wertschöpfung.
Der Aufbau dieser Systeme
ist kein Selbstzweck sondern
wird nur stattfinden, wenn dadurch
Erfolg versprechende Geschäftsmodelle
realisiert werden. Dabei können
durchaus unterschiedliche Aspekte
im Fokus stehen.
Durch Industrie 4.0 Technologien sollen
kleine kundenindividuelle Losgrößen
bei optimalen Kapazitätsauslastungen
erreicht werden. Die rentable
Produktionsmöglichkeit von Losgröße
eins und Leerkosten null beschreiben
diese Vision.
Smart Products
Um eine automatisierte, flexible und
effiziente Produktion zu ermöglichen,
sind Smart Products als Baustein eines
Gesamtkonzepts „Smart Factory“
nötig. Physische Produkte werden
mit IKT-Komponenten (Informationsund
Kommunikationstechnologie)
wie Beispielsweise Sensoren oder
RFID ausgestattet, um an Informationen
über die Umwelt und den eigenen
Zustand zu sammeln. Erst wenn die
Produkte Daten sammeln, ihren Weg
durch die Produktion kennen und
mit den übergeordneten Systemen
kommunizieren, können Produktionsprozesse
in Echtzeit selbstständig
verbessert und gesteuert werden. Zudem
kann der Zustand der einzelnen
Produkte überwacht und optimiert
werden. Mögliche Einsatzfelder gehen
über die eigentliche Produktion
hinaus. Durch den Einsatz von Smart
Products in der Nutzungsphase werden
neue Dienstleistungen erst möglich,
etwa durch die Kommunikation
zwischen Kunde und Hersteller.
Smart Factory
Die erfolgreiche Umsetzung von Industrie
4.0 ermöglicht eine dezentrale
und hoch-automatisierte Produktion.
Im Gegensatz zur klassischen Fertigung
werden intelligente Werkstücke
den Fertigungsprozess steuern und
überwachen und sich in der finalen
Ausbaustufe eigenständig durch die
Fertigung lenken. Dies geschieht geschieht
in der Umgebung der Smart
Factory . Die Smart Factory beschreibt
dabei eine Produktionsumgebung in
der sich Fertigungsanlagen sowie Logistiksysteme
ohne menschliche Eingriffe
weitgehend selbstoptimieren.
Die Grundlage hierfür sind cyber-physische
Systeme. Diese bilden die Verbindung
zwischen der physischen
und virtuellen Welt, indem sie über
eine IT Infrastruktur, das „Internet
der Dinge“ kommunizieren. Darüber
hinaus umfasst Industrie 4.0 die Intelligent
Datenaufnahme, -speicherung
und -verarbeitung zur Erzeugung eines
digitalen Abbilds. Das Konzept
der Smart-Factory gewährleistet also
eine effizientere Informationsbereitstellung
und Ressourcennutzung.
Produktionsanlagen, Informationssysteme
und Menschen müssen über
die Unternehmensgrenze hinweg in
Echtzeit zusammenwirken. Durch
diese vernetzten Systeme entstehen
große Datenmengen, die verarbeitet,
analysiert und eingebunden werden. 1
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