Produktion und Dienstleistung – Industrie 4.0

An die Produktion der Zukunft werden hohe Anforderungen gestellt: Sie muss intelligent, wandelbar, effizient und nachhaltig sein. »Industrie 4.0« steht für die intelligente Vernetzung von Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden. Die vierte industrielle Revolution wird den Wirtschaftsstandort Deutschland verändern.

Produktion und Dienstleistung

Was bedeutet Industrie 4.0?

Laut Arbeitskreis Industrie 4.0 versteht man darunter „eine Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel) inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme“ (Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0).

mehr Info

Referenzprojekte

Fraunhofer- Leitprojekt »E³-Produktion« – effizient, emissionsneutral und ergonomisch

E3-Produktion, effizient, emissionsneutral, Einbindung des menschen

Der Fraunhofer-Verbund Produktion fasst neue Herausforderungen für die Forschung unter dem Begriff »E3-Produktion« zusammen. So arbeiten die Wissenschafler daran, die Produktion energie- und ressourceneffizienter zu gestalten, emissionsneutrale Fabriken zu konzipieren und den Menschen in die Produktion einzubinden.

mehr Info

Industrielle Produktion »neu« denken in der E³-Forschungsfabrik

© Foto Fraunhofer IWU

In der »gläsernen Leitzentrale« der E3-Forschungsfabrik fließen die Daten über alle benötigten Ressourcen, wie bspw. Druckluft, Wasser, elektrische Energie sowie Maschinen- und Prozessdaten auf Fabrikebene zusammen.

E³-Produktion heißt: über eine ganzheitliche Betrachtung der Ebenen Prozess, Prozesskette, Fabrik und Fabrikumfeld Synergieeffekte untersuchen und die Lösungen umsetzen. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU möchte gemeinsam mit Industriepartnern innovative Technologien und Pilotanwendungen in der E³-Forschungsfabrik praxisnah entwickeln und erproben.

mehr Info

Vorsorgeuntersuchungen für Industriemaschinen - iMAIN

© Foto Gorenje Group

Facharbeiter installieren bei Gorenje Sensoren in das Werkzeug einer Umformmaschine, die Bauteile für Haushaltsgeräte presst.

Die Industrie 4.0 verspricht Maschinen, die durch eingebaute IT intelligent sind und mitdenken. Dem Szenario sich selbst instand haltender Anlagen sind Forscher jetzt näher gekommen. Im Projekt iMAIN ist eine Technologie entstanden, die es erlaubt, Maschinen in bisher unbekannter Qualität und in Echtzeit am Rechner zu überwachen.

mehr Info

»NeuroLab« - Hirnforschung trifft Arbeitswissenschaft

Elektroenzephalographie (EEG)
© Foto Ludmilla Parsyak/Fraunhofer IAO

Vorbereitung Neurotechnologien: Für die Aufzeichnung der neurophysiologischen Daten kommen Elektroenzephalographie (EEG) sowie Funktionale Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) zum Einsatz.

Vorgänge im menschlichen Gehirn faszinieren Neurowissenschaftler seit Jahrzehnten. Das neu eröffnete NeuroLab am Fraunhofer IAO erforscht speziell, was im Gehirn passiert, wenn Menschen technische Geräte benutzen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Mensch-Computer-Schnittstellen entwickeln, die mentale und emotionale Nutzerzustände erkennen und sich automatisch an individuelle Bedürfnisse anpassen.

mehr Info

Cyber-Physische Äquivalenz – Intelligente Produktionssteuerung

Cyberphysische Äquivalenz
© Foto Fraunhofer IGD

Die digitalisierte Produktion bestimmt in der Industrie 4.0 das Bild einer Fabrikhalle der Zukunft. Der Wunsch, höhere Produktvielfalt und individualisierte Produkte rentabel herzustellen, rückt in erreichbare Nähe. Für die Unternehmer gilt es, auf Marktanforderungen schnell zu reagieren, wenn sie im internationalen Wettbewerb mithalten wollen. Die Technologie, die sich hinter dem Begriff  »Cyber-Physische Äquivalenz« verbirgt, kann dabei eine Schlüsselrolle spielen. Das Funktionsprinzip: Alle Arbeitsschritte im gesamten Produktionsablauf werden zunächst als digitales Modell erstellt und dann in die Realität übertragen. Alles, was in der Fabrik passiert, wird ebenso digital erfasst und wieder in die virtuelle Welt zurückgespiegelt. Das ermöglicht flexible Produktionsprozesse, Einzelstücke und Kleinserien im industriellen Maßstab.

Intelligente selbstorganisierende Werkstattproduktion

Aufgrund des zunehmenden Variantenreichtums der Produkte stoßen starre Produktionssysteme an ihre Grenzen, vor allem hinsichtlich der kontinuierlichen Reaktionsfähigkeit, Auslastung und Liefertreue. Ziel des Projekts IWEPRO ist die Erschließung innovativer Produktionskonzepte.

mehr Info

Metamorphose zur intelligenten und vernetzten Fabrik

Das Projekt METAMOFB setzt sich zum Ziel, Schritte zu beschreiben und Wege zu finden, um sukzessive cyber-physische Systeme in bestehende Modernisierungs- und Entwicklungsvorhaben zu integrieren und den Betrieben so die Metamorphose zur intelligenten und vernetzten Fabrik zu ermöglichen.

mehr Info

Intelligente und sichere Community-Cloud-Plattform für produzierende Unternehmen

Kürzere Produktlebenszyklen und komplexere Technologien verlangen nach intelligenter Vernetzung. Die Forschungsinitiative »Virtual Fort Knox« unterstützt kleine und mittlere Unternehmen im Umgang mit Cloud-Technologien.

mehr Info

DUPLOcator: Das Unerwartete wird planbar

Hannover Messe 2016: Das Unerwartete wird planbar
© Foto Fraunhofer IGD

Hannover Messe 2016: Das Unerwartete wird planbar

In der Industrie 4.0 erhalten Roboter Fähigkeiten, um mit Menschen und anderen technischen Systemen zu kooperieren. Fraunhofer zeigt in diesem Jahr mit dem DUPLOcator wie eine Maschine selbst erkennt was zu tun ist.

mehr Info

Produktion ohne starre Pläne

Alle Fertigungsabläufe sind auf dem Monitor zu sehen.
© Foto Fraunhofer IPK

Alle Fertigungsabläufe sind auf dem Monitor zu sehen.

Wie lässt sich eine hochgradig flexible Produktion zu den Kosten und mit dem Tempo einer Linienfertigung erreichen?  Wie das geht, zeigen Fraunhofer- Forscher.

mehr Info

Produktionsprozesse in Echtzeit anpassen

Die Innenansicht der StemCellFactory
© Foto Bildschön GmbH

Die Innenansicht der StemCellFactory

Eine biotechnologische Produktionsanlagen zu digitalisieren und zu vernetzen, ist eine große Herausforderung. Es fehlt an entsprechenden Standards, und die Biologie hat eine eigene Dynamik. Mit einer vollautomatischen Anlage zum Generieren von Stammzellen ist es Fraunhofer-Forschern gelungen, die Prozesssteuerung an das Wachstum der Zellen anzupassen.

mehr Info

Industrie 4.0 – »Smart Glasses« im ersten Shop-Floor-Einsatz verkürzen Informationsprozesse

Smart Glasses
© Foto Fraunhofer IPT

Industrie 4.0 – »Smart Glasses« im ersten Shop-Floor-Einsatz verkürzen Informationsprozesse

»oculavis«, eine vom Fraunhofer IPT in Aachen entwickelte Softwarelösung zur Integration von Smart Devices in der Produktion, befindet sich nun erstmals im Shop-Floor-Einsatz.

mehr Info

Industrie 4.0 erleben und begreifen

Industrie 4.0 erleben und begreifen
© Foto Fraunhofer IWU

Abbildung: LVP: Auftragsabwicklung einer Getriebeproduktion in einem CPPS.

Was dank Smartphone, Tablet und Co. im Consumer-Bereich schon selbstverständlich ist, muss auch in der industriellen Produktion verankert werden. Von Assistenzsystemen mit Sprach- und Gestensteuerung, Möglichkeiten der Produktionsplanung per digitaler Webplattform und App bis hin zu autonomen und selbstfahrenden Robotern werden verschiedene Forschungs- und Entwicklungsszenarien im Kontext Industrie 4.0 gezeigt. Ein Highlight ist die Lernfabrik für vernetzte Produktion LVP. Eine reale Schulungsumgebung, die es sich zum Ziel gesetzt hat, das Potenzial der Digitalisierung in der Produktion praxisnah anhand eines konkreten Anwendungsfalles der Getriebeproduktion zu vermitteln.

mehr Info

Industrie 4.0: IT-Sicherheitslabor ermöglicht sichere Produktion

Moderne Produktionsanlagen sind  hochgradig vernetzt. Steuerungen und eingebettete Systeme kommunizieren selbständig miteinander, Planungssysteme aus der Cloud berechnen Auftragsschritte und Maschinenbelegungen, Anlagenführer überwachen und steuern aus der Ferne, Wartungspersonal greift weltweit zu und führt Konfigurationsänderungen aus.

mehr Info

Industrie 4.0: PLUGandWORK – Automatisierte Kommunikation in der Produktion

Ziel ist es, die sichere Integration von Daten und Services in Anwendungen und Plug and Work-Funktionen für Geräte, Datenanalysesoftware oder Fabrikanlagen zu zeigen. Die Standards AutomationML (IEC 62714) und OPC UA werden hierbei eine Schlüsselrolle einnehmen. Diese Kombination-Standards reduzieren den manuellen Engineering-Aufwand für den Austausch von Informationen in Fabriken. Somit können die Fabrikbetreiber die Fertigungsprozesse und Wertschöpfungsketten durch neue Kundenanforderungen flexibel anpassen.

mehr Info

Presswerk 4.0 - Stillstandszeiten halbieren, Fertigung flexibilisieren

Making smart data out of big data: Presswork 4.0 takes data that today is rarely or never evaluated and integrates it using an analysis and feedback system. This is then connected to create new knowledge, such as solutions for specific problems. The information is then made available to staff, for instance using smart devices, or sent directly where it is needed.
© Foto Fraunhofer IWU/ Westsächsische Hochschule Zwickau / Tobias Phieler, www.lichtzelt.com

Fallen Maschinen aufgrund eines Fehlers aus, kommt dies Unternehmen teuer zu stehen – so auch im Presswerk. Mit dem Presswerk 4.0 wollen Fraunhofer-Forscher die fehlerbedingten Stillstandszeiten um mindestens die Hälfte reduzieren. Durch gezielte Vernetzung von Daten in der Produktion können Mitarbeiter Fehler schneller erkennen und beheben. Intelligente, vernetzte Maschinen gleichen Störeinflüsse aus, sodass Material verarbeitet werden kann, das im Ausschusscontainer landen würde.

Fraunhofer-Verbund Produktion

Produktionsorientierte Forschung und Entwicklung aus einer Hand, um Kunden in Industrie, Handel und Dienstleistung durch die Bündelung der vielfältigen Kompetenzen und Erfahrungen der einzelnen Institute umfangreiche, ganzheitliche Problemlösungen anbieten zu können.

Industrial Data Space – Souveränität über Daten

Die Initiative zum Industrial Data Space zielt vor diesem Hintergrund darauf ab, einen sicheren Datenraum zu schaffen, der Unternehmen verschiedener Branchen und aller Größen die souveräne Bewirtschaftung ihrer Datengüter ermöglicht.

Plattform Industrie 4.0

Die Plattform Industrie 4.0 unter Leitung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gestaltet den digitalen Strukturwandel, zusammen mit Spitzenvertretern aus Wirtschaft, Gewerkschaft und Wissenschaft.

Trends für Industrie 4.0

Anwendungsbeispiele zeigen auf, wie durch Industrie 4.0 die Produktivität in der Produktion gesteigert werden kann.
 

Produktionsarbeit der Zukunft - Industrie 4.0

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft
und Organisation IAO, Stuttgart

Anwendungs-Zentrum Industrie 4.0

Stuttgarter Fraunhofer- und Universitäts-Institute sind Partner der »Allianz Industrie 4.0 BW«

Mit seinen Fraunhofer- und Universitäts-Instituten ist Stuttgart der europaweit stärkste Forschungsstandort für Produktionstechnik und für angewandte Arbeitswissenschaften. Durch ihre Forschung tragen die Wissenschaftler mit stetigen Innovationen dazu bei, dass bereits heute ein großer Teil der Wertschöpfung und jeder dritte Arbeitsplatz in der Region aus diesem Bereich kommt.