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Der Game-Changer für die Produktion der Zukunft / The Game Changer for the Production of Tomorrow
(2022)
Industrie 4.0 präsentiert sich sowohl in der Forschungslandschaft als auch in der Industrie bereits durch anschauliche und hochmoderne Anwendungsfälle in der Produktion. Die Umsetzung dieser Anwendungsfälle im Rahmen von Leuchtturmprojekten mündet jedoch in abgekapselte Silos, die Unternehmen nur einen begrenzten Mehrwert bringen. Zur nachhaltigen Realisierung von Industrie 4.0 ist eine viel grundlegendere Betrachtung der IT-architekturellen Anforderungen notwendig, um diese Silos aufzubrechen. Während Systemanbieter dort bereits mit komplexen Datenökosystemen geeignete Lösungen anbieten, widerspricht die resultierende Abhängigkeit von deren Systemen stark dem gewünschten Zielzustand. Zur Lösung dieser Problemstellung hat das FIR an der RWTH Aachen das Potenzial eventgetriebener Architekturen in der Produktion erkannt, die ein Werkzeug zur selbstbestimmten Realisierung der Industrie 4.0 darstellen, für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) wie für Gemeinschaftsunternehmen (GU). Wie diese Architektur funktioniert und welche Fragestellungen bei der Umsetzung beantwortet werden müssen,
erfahren Sie im Folgenden.
Die höhere Verfügbarkeit sowie steigende Notwendigkeit komplexer IT-Lösungen erhöhen die Attraktivität für Unternehmen, technische Aufgaben vermehrt an einen externen IT-Dienstleister zu übertragen. Die Auslagerung von Unterstützungsprozessen und die Fokussierung des Kerngeschäfts fördern operative Effizienz, führen oftmals aber auch zur Intransparenz über das Preis-Leistungs-Verhältnis der tatsächlich erhaltenen Dienstleistung. Anhand eines Projektbeispiels wird diese Problematik systematisch strukturiert, Handlungsmaßnahmen für das proaktive Lösen eines intransparenten Dienstleistungsverhältnisses abgeleitet und präventive Maßnahmen für ein verbessertes IT-Dienstleistermanagement vorgestellt. Ziele dieses Artikels sind es, interessierte Unternehmen für potenziell unklare Preisgestaltungen von Dienstleistungsverträgen zu sensibilisieren und sie in ersten Zügen zum kurzfristigen Dienstleistercontrolling zu befähigen.
Die Ergebnisse des Ende März dieses Jahres erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekts ‚SewGuide‘ zeigen anschaulich, wie man den Ausbildungsprozess in der maschinellen Fertigung mithilfe eines digitalen Anlernassistenten unterstützen, individualisieren und beschleunigen kann. Für das Projekt wurden mit S-GARD® Schutzkleidungen der Hubert Schmitz GmbH, eines der führenden Unternehmen für Schutzbekleidungen, sowie der Tinkerforge GmbH und der Formitas AG zwei Nähmaschinen durch Retrofitting digitalisiert und um eine intuitive Lehranwendung erweitert. Wertvolle Projektergebnisse liegen nun vor, die branchenunabhängig maßgebend für die Ausbildung im Maschinenhandwerk sein werden. Über den Lehrprozess hinaus bietet der im Forschungsprojekt entwickelte SewGuide, ein digitaler Anlernassistent, die geeignete Grundlage zur echtzeitdatengestützten Qualitätssicherung und dient als Begleiter in einer fortlaufenden Verbesserung des Produktionsprozesses. Wie ein solches Lehrkonzept entwickelt wird und welche kritischen Aspekte es dabei zu beachten
gilt, wird im Folgenden vorgestellt. Dieses Forschungsvorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02K19K013 gefördert.
Ziel des Forschungsprojekts ‚SewGuide‘ ist es, den Ausbildungsprozess in der maschinellen Fertigung mithilfe eines digitalen Anlernassistenten zu unterstützen, zu individualisieren und zu beschleunigen. Dazu werden mit S-GARD®-Schutzkleidungen der Hubert Schmitz GmbH, einem der führenden Unternehmen für moderne Schutzbekleidungen, ausbildungsrelevante Inhalte generiert und in ein digitales Format transformiert.
Mit Fertigstellung der ersten digitalisierten Nähmaschine zeichnen sich sowohl Vorgehensmodelle als auch wertvolle Projektergebnisse ab, die branchenunabhängig wegweisend für die Ausbildung im Maschinenhandwerk sind. Über den Lehrprozess hinaus zeichnen sich weitere potenzielle Nutzen im Wissensmanagement sowie der Produktionsplanung in der handwerklichen Fertigung ab.
Dieses Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02K19K013 gefördert.
Produzierende Unternehmen stehen vor der Herausforderung, die Digitalisierung ihrer Systemlandschaften nutzenorientiert auszurichten. Aufgrund der oftmals historisch gewachsenen Shopfloors und IT-Systeme sind die Möglichkeiten mit den bereits existierenden Bestandssystemen undurchsichtig. Eine Vielzahl an Anwendungsfällen ist bereits mit geringem Mehraufwand, im Kontrast zu umfassenden Neuanschafungen, umsetzbar. Entscheidend ist eine systematische Ermittlung von Handlungsbedarfen, die auf den individuellen Bestandssystemen und Zielsetzungen basieren. Ziel des Forschungsprojekts ‚MarryIT‘ ist es, KMU durch eine methodisch angeleitete Erfassung und Bewertung des IT-OT-Integrationsstands zu unterstützen. IT-OT-Integration beschreibt die Vernetzung der Shopfloorsysteme (OT-Systeme wie MES, Produktionsmaschinen, Sensoren, Waagen, Scanner etc.) mit den Officefloorsystemen (IT-Systeme wie IoT-Plattformen, ERP, PLM, Supply-Chain-Management-Systeme etc.).
Ziel des 'SewGuide'-Projekts ist es, den Ausbildungsprozess von Näharbeiten künftig mithilfe eines digitalen Anlernassistenten zu unterstützen, zu individualisieren und zu beschleunigen. Dazu werden mit der Hubert Schmitz GmbH, einem der führenden Unternehmen für moderne Schutzbekleidungen (bekannt etwa für die S-GARD® Schutzkleidungen), ausbildungsrelevante Inhalte generiert und in ein digitales Format transformiert. Der digitale Assistent 'SewGuide' wird dem Auszubildenden an der Nähmaschine diese Inhalte interaktiv zur Verfügung stellen. Weiterhin wird mittels Nachrüstung geeigneter Hardware der individuelle Nähprozess analysiert und als Feedback in die Lerninhalte integriert werden. Das Projekt soll eine Grundlage für das Wissensmanagement und die Wissensorganisation in handwerklichen Produktionen hinsichtlich eines digitalen Assistenzsystems an Maschinen schaffen. Dieses Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02K19K013 gefördert.
Ziel des ‚SewGuide‘-Projekts ist es, den Ausbildungsprozess von Näharbeiten künftig mithilfe eines digitalen Anlernassistenten zu unterstützen, zu individualisieren und zu beschleunigen. Dazu werden mit der Hubert Schmitz GmbH, einem der führenden Unternehmen für moderne Schutzbekleidungen (bekannt etwa für die S-GARD® Schutzkleidungen), ausbildungsrelevante Inhalte generiert und in ein digitales Format transformiert. Der digitale Assistent ‚SewGuide‘ wird dem Auszubildenden an der Nähmaschine diese Inhalte interaktiv zur Verfügung stellen. Weiterhin wird mittels Nachrüstung geeigneter Hardware der individuelle Nähprozess analysiert und als Feedback in die Lerninhalte integriert werden. Das Projekt soll eine Grundlage für das Wissensmanagement und die Wissensorganisation in handwerklichen Produktionen hinsichtlich eines digitalen Assistenzsystems an Maschinen schaffen. Dieses Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02K19K013 gefördert.
Die Intransparenz in der eigenen Systemlandschaft und die Vielzahl an Industrie-4.0-Anwendungsfällen erschwerten KMU die nutzenorientierte Vernetzung von IT-Systemen und Shopfloor, die sogenannte IT-OT-Integration. Die richtige Auswahl von Digitalisierungsmaßnahmen mithilfe einer funktionalen und technischen Evaluation des Systembestands reicht häufig schon aus, um die vorhandenen Nutzenpotenziale zu heben. Im Forschungsprojekt ‚MarryIT‘ wurde eine Methodik entwickelt, die KMU gezielt bei der Aufnahme und Ableitung individueller Handlungsempfehlungen unterstützt. Mit Abschluss des Projekts im Mai 2021 wurde das Vorgehen zur vereinfachten Anwendung und Verfügbarkeit zusätzlich in ein Online-Tool (marryit-tool.fir.de) überführt, das nun kostenlos zur öffentlichen Nutzung bereitsteht.
Intelligente Produkte werden für produzierende Unternehmen immer mehr zum Bestandteil einer umfassenden Digitalisierungsstrategie. Der Grund liegt darin, dass die Anreicherung eines Produkts mit digitalen Technologien konkrete Mehrwerte für Produzent:in und Kund:in erzeugt, aus denen sich langfristig Wettbewerbsvorteile ergeben. Während große Konzerne diese Strategie bereits für sich realisieren, bedeutet die notwendige Interdisziplinarität aus fachlicher und digitaler Expertise jedoch eine Hürde für KMU, die ihre Digitalisierung mit geringeren Ressourcen verfolgen.
Im EU-Forschungsprojekt ‚BlueSAM‘ hat das FIR mit dem belgischen Partner Sirris eine Methode erarbeitet, die Entwicklung Intelligenter Produkte nutzenorientiert auszurichten und sie architekturell vorzuarbeiten, um KMU einen vereinfachten Einstieg zu bereiten und initiale Aufwände zu reduzieren. Die nun über ein öffentlich verfügbares Webtool nutzbare BlueSAM-Methode hat das FIR dazu genutzt, ein eigenes Intelligentes Produkt als Demonstrator zu entwickeln: eine Espressomaschine, die gelernt hat, Personen bei der Espressozubereitung mit der Maschine zu unterstützen. Aus den Daten erkennt man etwa, wann der Espresso im Brauprozess die ideale Menge erreicht hat oder zu welchen Tageszeiten welche Sorten am beliebtesten sind.