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In order to introduce load management in the manufacturing industry, some obstacles need to be pointed out. This paper presents a feasible approach on how to implement load management measures in companies. To do so, load management and energy management are explained and distinguished in a first step. Subsequently, the implementation method is introduced. Therefore, by using this paper, companies will be enabled to use load management measure and reduce their energy costs significantly.
In short-term production management of the Internet of Production (IoP) the vision of a Production Control Center is pursued, in which interlinked decision-support applications contribute to increasing decision-making quality and speed. The applications developed focus in particular on use cases near the shop floor with an emphasis on the key topics of production planning and control, production system configuration, and quality control loops.
Within the Predictive Quality application, predictive models are used to derive insights from production data and subsequently improve the process- and product-related quality as well as enable automated Root Cause Analysis. The Parameter Prediction application uses invertible neural networks to predict process parameters that can be used to produce components with desired quality properties. The application Production Scheduling investigates the feasibility of applying reinforcement learning to common scheduling tasks in production and compares the performance of trained reinforcement learning agents to traditional methods. In the two applications Deviation Detection and Process Analyzer, the potentials of process mining in the context of production management are investigated. While the Deviation Detection application is designed to identify and mitigate performance and compliance deviations in production systems, the Process Analyzer concept enables the semi-automated detection of weaknesses in business and production processes utilizing event logs.
With regard to the overall vision of the IoP, the developed applications contribute significantly to the intended interdisciplinary of production and information technology. For example, application-specific digital shadows are drafted based on the ongoing research work, and the applications are prototypically embedded in the IoP.
Digital networking via the company and as well, the overall supply chain, can only succeed if digital planning reflects reality as accurately as possible and if production control can react to deviations in real time. In essence, this leads to a development of process control towards process regulation. While longterm production and resource planning is usually mapped by Enterprise Resource Planning (ERP) systems, detailed planning, including short-term deviations and real-time data at the production level, is increasingly supported by Manufacturing Execution Systems (MES) at the production control level. However, in order to bring the underlying system concepts into line with Industry 4.0 efforts in a standardized manner, mutual functional integration within the framework of interoperable production planning and control is of crucial importance. For this purpose, studies were carried out in particular into cause-effect relationships. Thus, the overarching research objective is a valid design model to increase the controllability of production planning and control systems (PPC) in the context of Industry 4.0.
Digitale Technologien sind ein wesentlicher Bestandteil der Wertschöpfungskette in der industriellen Praxis geworden. Die Digitalisierung hat die Produktion und den modernen Arbeitsplatz in den vergangenen Jahrzehnten auf eine Art beeinflusst, die mit keiner anderen technischen Entwicklung vergleichbar ist, und die nun der vierten industriellen Revolution den Weg ebnet.
Die Essenz von Industrie 4.0 ist die Vernetzung von Produktionssystemen mithilfe von IT und dem Internet der Dinge, um prognosefähig zu sein und die Produktion effizienter und flexibler zu gestalten. Wesentliche Befähiger dieser Vision sind Daten aus Prozessen, Anlagen und Ressourcen, aus denen für das Unternehmen entscheidungskritische Informationen gewonnen werden. Hieraus lassen sich Erkenntnisse ableiten, die bisher verborgene Wirkungszusammenhänge zutage fördern.
Prognosemodelle errechnen auf der Basis dieser Erkenntnisse mögliche Zukunftsszenarien und belegen sie mit Wahrscheinlichkeitswerten bezüglich ihres Eintritts. Durch die Vernetzung der Informationen unterschiedlicher Aufgaben, Funktionen und Domänen lassen sich Handlungsempfehlungen fundieren, wobei eine unüberschaubare Anzahl relevanter Parameter berücksichtigt wird. Der Produktion wird ähnlich dem Rennsport eine Ideallinie aufgezeigt, an der sie sich orientieren kann, um in kürzester Zeit optimierte Ergebnisse zu erzielen.
The main challenge in all application areas of EV usage still is the energy storage within, as well as the energy transmission into an EV. However, this storage and transmission of energy also allows for synergies with a smart grid, if the information is adequately exchanged between roles in the energy and mobility sector. Since the energy transmission is a so called “fixed and intersection point” of E-Mobility, interoperability is required not only on an electrical (e.g. plugs), but also on an informational level. Standardization efforts are currently underway (e.g. IEC 15118), yet a comprehensive, consolidating view on the information system around energy transmission is missing. Therefore, this paper suggests a generic information system architecture for e-mobility (EM-ISA) derived from the Smart Grid Architecture Model (SGAM). EM-ISA shall be a base for companies to develop innovative services for their particular, ICT-enabled E-Mobility application area while at the same time stay at important points informational interoperable at the fixed and intersection point of energy transmission.
Heterogene Maschinenparks, über Jahrzehnte gewachsene Anlagenstrukturen und fehlende Dokumentation im Bereich der Systemkomponenten, Bauteile und Ersatzteillisten erschweren es der Instandhaltung (IH), ihre anfallenden Maßnahmen präzise zu planen, mit benötigten Informationen zu unterstützen und somit effizient durchführen zu können. Die systematische Erfassung, Verwaltung und Nutzung administrativer Auftragsdaten kombiniert mit technischen Zeichnungen, Materialeigenschaften und Maschinendaten ermöglichen die gezielte Unterstützung von Instandhaltungsprozessen von der Initiierung bis hin zum Abschluss des Auftrages. Verschiedene Softwarelösungen stellen diesbezüglich die IT-technischen Funktionalitäten in verschiedenen Ausprägungen zur Verfügung. Aufgrund steigender organisatorischer Anforderungen, Effizienzbemühungen und technischer Möglichkeiten in den letzten 25 Jahren haben sich die unterstützenden IT-Lösungen stetig weiterentwickelt und sind zu Produkten geworden, welche explizit zur Unterstützung instandhaltungsspezifischer Aufgaben genutzt werden.
Heterogene Maschinenparks, über Jahrzehnte gewachsene Anlagenstrukturen und fehlende Dokumentation im Bereich der Systemkomponenten, Bauteile und Ersatzteilteillisten erschweren es der Instandhaltung (IH), ihre anfallenden Maßnahmen präzise zu planen, mit benötigten Informationen zu unterstützen und somit effizient durchführen zu können. Die systematische Erfassung, Verwaltung und Nutzung administrativer Auftragsdaten kombiniert mit technischen Zeichnungen, Materialeigenschaften und Maschinendaten ermöglichen die gezielte Unterstützung von Instandhaltungsprozessen von der Initiierung bis hin zum Abschluss des Auftrags. Verschiedene Softwarelösungen stellen diesbezüglich die IT-technischen Funktionalitäten in verschiedenen Ausprägungen zur Verfügung. Aufgrund steigender organisatorischer Anforderungen, Effizienzbemühungen und technischer Möglichkeiten in den letzten 25 Jahren haben sich die unterstützenden IT-Lösungen stetig weiterentwickelt und sind zu Produkten geworden, welche explizit zur Unterstützung instandhaltungsspezifischer Aufgaben genutzt werden.
In diesem Beitrag werden die aktuellen Aktivitäten im Forschungsprojekt „SiZu – Integration von Echtzeitsimulation und Zustandsüberwachung zur Bauteilprognose und Fehleranalyse für die Instandhaltung“ vorgestellt. Ziel des Projektes ist es, die bislang separat genutzten Funktionalitäten Condition-Monitoring und Echtzeitsimulationen in einem Analysewerkzeug (Condition- Analyser) für die Instandhaltung zusammenzuführen und damit Zustandsüberwachungssysteme um die Möglichkeit der Nutzung historischer Anlagendaten und Echtzeitsimulation zu erweitern. Neben der detaillierten Beschreibung der angestrebten Forschungsergebnisse und den daraus resultierenden Nutzungspotentialen für die Instandhaltung wird die zur Zielerreichung entwickelte Vorgehensweise vorgestellt und diskutiert.
A company can choose between three generic competitive strategies. Alongside the strategy of cost leadership are the strategy of differentiation and the strategy of focussing on niches, although we will not be discussing this latter any further here. The strategy of cost leadership is based on the achievement of “economies of scale”, so generating advantage from the benefits of cost reduction, learning curve effects and automation. In the strategy of differentiation the focus is on “economies of scope” which enable the customer-specific products to be offered, but this is generally achieved only with an increase in the complexity of products and processes. In the past it was assumed that these two strategies were mutually exclusive, as an increase in the economies of scale basically leads to a reduction in the economies of scope, and vice versa. But in order to survive in the international competitive arena companies in the high-wage countries need increasingly to offer individually tailored products at competitive prices. The target to be aimed at is therefore customer-specific products at the cost of mass production, so resolving the dilemma between economies of scale and economies of scope. For this it is necessary to optimise the alignment of all the structural elements in both the product and its production, because of the high level of their interdependence.
The areas on which we will focus our review and designs in the following will be what are known as product-production systems, or more briefly, production systems. This topic includes not only the resources and processes of the value creation systems, but also the products produced and offered on the market by a company as one connected entity. In order to tackle the challenges mentioned above, it is necessary to make it possible to measure and compare the current position of any given production system on the see-saw between economies of scale and economies of scope, and then be able to redesign specific facets of them as a second phase. A method of integrative evaluation and design of production systems is presented below for this purpose.
Entgegen der von Porter postulierten Inkompatibilität von Economies of Scale und Economies of Scope sind in Hochlohnländern produzierende Unternehmen in zunehmendem Maße herausgefordert, sowohl individuelle Kundenbedürfnisse zu befriedigen als auch gegen den Kostendruck globalisierter Märkte zu bestehen. Diese Herausforderung entspricht einer Auflösung der Scale-Scope-Dichotomie. Aufgrund der hochgradigen Interdependenz der strukturbildenden Elemente eines Produkt-Produktionssystems müssen diese zur Auflösung der Dichotomie in ihrem spezifischen Standardisierungsgrad aufeinander abgestimmt werden.
Diese Abstimmung entspricht der Aufgabenstellung der integrativen Bewertungs-und Konfigurationslogik, die im Folgenden präsentiert wird. Auf Basis eines integrierten Bewertungsmodells, das Produkt-Produktionssysteme in vier quantifizierbare Spannungsfelder gliedert, kann hierbei der aktuelle Betriebspunkt eines Produktionssystems analysiert werden. Über die gewonnenen Analyseergebnisse ermöglicht dieses Bewertungsmodell die Steuerung des Konfigurationsprozesses eines Produkt-Produktionssystems in Form einer Konfigurationslogik.