Bei der Ermittlung von Vorgangsfolgen innerhalb der Arbeitsplanung wird auf Erfahrungswissen von Fachkräften und weitere Hilfsmittel wie Unterlagen, Richtlinien und Arbeitspläne ähnlicher Produkte zurückgegriffen. Demzufolge enthalten erstellte Arbeitspläne implizites Wissen, dessen Extraktion und Nutzung das Potenzial zur Beschleunigung der Vorgangsfolgeermittlung bietet. Für derartige Aufgaben können künstliche neuronale Netze des Deep Learning eingesetzt werden, die durch Training das implizite Wissen erfassen und über Vorhersagen nutzbar machen. Daher wird in diesem Beitrag ein Konzept für die Ermittlung von Vorgangsfolgen durch künstliche neuronale Netze vorgestellt.

Automatisierung

October 20, 2021

Wie Automatisierung die Zukunft der Produktion verändern wird

Einordnung und Nutzen für produzierende Unternehmen

Werner Kraus, Thomas Bauernhansl

Page range: 652-656

Abstract

Megatrends wie demographischer Wandel oder zunehmende Individualisierung stellen produzierende Unternehmen vor Herausforderungen, denen mit fortschrittlicher Robotik und Automatisierung begegnet werden kann. Sie machen die Fertigung flexibler, wirtschaftlicher und nachhaltiger und ermöglichen kurze und damit robuste Lieferketten. Vier Trends zeichnen sich ab: der Einsatz von KI und Digitalisierung, die Demokratisierung der Robotik, die „Automatisierung der Automatisierung“ und der Einsatz von Mensch-Roboter-Kollaboration.

Mensch und Roboter

October 20, 2021

Wirtschaftliche Mensch-Roboter-Arbeitssystemgestaltung

Erfahrungen aus der Platinenbestückung

Titanilla Komenda, Michael Spitzhirn, Caroline Spinner, Sebastian Schlund

Page range: 657-661

Abstract

Im Rahmen der Planung von Arbeitssystemen mit Mensch-Roboter-Zusammenarbeit können digitale Planungswerkzeuge mit ihren Funktionen zur Visualisierung und parametrischen Simulation in Kombination mit ergonomischen Bewertungen der Arbeitsprozesse einen wesentlichen Mehrwert zur wirtschaftlichen Arbeitssystemgestaltung darstellen. Im Beitrag wird anhand einer digitalen Arbeitsplanung am Beispiel eines Platinenverpackprozesses gezeigt, wie sich Gestaltungsvarianten eines Mensch-Roboter-Arbeitssystems auf Produktivität, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Ergonomie auswirken.

Qualitätsmanagement

October 20, 2021

Prädiktive Qualität in der Prozesslenkung

Neuronales Netz als SPC 4.0

Sebastian Beckschulte, Nils Klasen, Louis Huebser, Robert H. Schmitt

Page range: 662-666

Abstract

Im Kontext von Industrie 4.0 offenbaren sich im Qualitätsmanagement neue Chancen, bisherige Limitationen von Qualitätswerkzeugen aufzuheben, um so das Prozesswissen und die Produktqualität zu erhöhen. Am Beispiel eines Verschraubungsprozesses wird aufgezeigt, wie bei selbiger Datenbasis bereits ein einfacher Ansatz eines Neuronalen Netzes Prozessstörungen besser vorhersagen kann als eine klassische SPC.

Instandhaltung

October 20, 2021

Predictive Maintenance – Voraussetzungen und Potenziale

Richtlinien für die Industriepraxis, um den technologischen Ansatz und das übergeordnete Geschäftsmodell zu bestimmen

Patrick Olivan, Ulrich Hutschek, Silvia Rummel

Page range: 667-672

Abstract

Bei Predictive Maintenance handelt es sich im Kern um die Kommerzialisierung von Condition Monitoring. Für Entscheider stellen sich dabei folgende Fragen: Welche Geschäftsmodelle lassen sich mit Predicitve Maintenance abbilden? Und mit welchen technologischen Prinzipien kann Condition Monitoring implementiert werden? Zur Beantwortung dieser Fragen wurden relevante Technologien und Geschäftsmodelle ausgewertet und für mittelständische Unternehmen in Form von pragmatischen Richtlinien aufbereitet.

October 20, 2021

Qualitätsmanagement und vorausschauende Instandhaltung auf der Basis synthetischer Datensätze

Virtuelle Technologieentwicklung für den Mittelstand am Beispiel der Innenhochdruck-Umformung

Thomas Reuter, Kristin Massalsky, Klaus Hoyer, Georg Ivanov, Thomas Burkhardt

Page range: 673-680

Abstract

Für eine virtuelle Technologieentwicklung steht insbesondere den kleinen und mittelständigen Unternehmen nicht immer die notwendige Datenbasis zur Verfügung. Die Ableitung synthetischer Datensätze auf der hybriden Grundlage von technologischem Expertenwissen sowie mathematischer Modellbildung schafft intelligente Lösungsansätze, mit denen diese fehlende Datenbasis weitestgehend kompensiert werden kann. Anhand eines ausgewählten Bauteils, welches durch das Fertigungsverfahren Innenhochdruck-Umformen (IHU) hergestellt wird, soll in diesem Beitrag eine Methodik zur Realisierung synthetischer Datensätze skizziert und ihre Anwendung im Qualitätsmanagement und in der vorausschauenden Instandhaltung erläutert werde.

Störungsmanagement

October 20, 2021

Innovatives Störungsmanagement in der XXL-Montage

Arne Jagodzinski, Christian Böning, Malte Stonis, Peter Nyhuis

Page range: 681-684

Abstract

Bei der Montage großskaliger Produkte kommt es oftmals zu Störungen. Um diese Störungen zu reduzieren, ist ein unkomplizierter Ansatz zu ihrer systematischen Aufbereitung nötig. Dieser soll automatisiert ähnliche Störungen identifizieren und eigenständig sinnvolle Behebungsmaßnahmen vorschlagen. Dafür werden zunächst die Störungen gesammelt und charakterisiert und ein Modell für sinnvolle Informationsflüsse erstellt. Anschließend werden in einer mehrstufigen Ähnlichkeitssuche, ähnliche Störungen ermittelt und geeignete Störungsbehebungsmaßnahmen abgeleitet.

Laser-Technologie

October 20, 2021

Steuerung von Laser-induzierten periodischen Oberflächenstrukturen

Automatische Polarisationskontrolle

Eckart Uhlmann, Luiz Schweitzer, Peter Schneider, Andre Michel, Christoph Hein

Page range: 685-688

Abstract

Laser-induzierte periodische Oberflächenstrukturen (LIPSS) weisen ein hohes Potenzial für Anwendungen in den Bereichen der Oberflächenfunktionalisierung auf. Die Steuerung der Richtung dieser Nanostrukturen kann nur durch Änderung der Laserpolarisation erfolgen. Auf dem Markt gibt es kein System zur automatischen Änderung der LIPSS-Orientierung. Für den industriellen Einsatz ist dies vom Vorteil, um Inhomogenität im Strukturverlauf zu vermeiden. In diesem Beitrag wird eine Systemlösung vorgestellt, indem die Steuerung der Richtung von Nanotexturen ermöglicht wird.

Elektromobilität

Open Access October 20, 2021

Cell-to-Pack-Technologie für Li-Ionen-Batterien

Aktueller Entwicklungsstand, Marktakteure in der Automobilindustrie und Auswirkungen auf eine nachhaltige Produktionstechnik unter dem Aspekt der Kreislaufwirtschaft

Eduard Gerlitz, David Botzem, Hannes Weinmann, Janna Ruhland, Jürgen Fleischer

Page range: 689-694

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Abstract

Eine Möglichkeit zur Weiterentwicklung von Li-Ionen-Traktionsbatterien liegt in der Optimierung der Pack-Architektur. Basierend auf der Elimination von Batteriemodulen erzielt die Cell-to-Pack-Technologie substanzielle Verbesserungen hinsichtlich Kosten und Energiedichte auf Pack-Ebene. Auf Grundlage einer strukturierten Literaturrecherche mit Fokus auf Patenten wird der Entwicklungsstand der Cell-to-Pack-Technologie dargelegt und die Marktsituation in der Automobilindustrie eingeschätzt. Die Ergebnisse dienen schließlich einer ersten Bewertung zum Marktpotenzial modulfreier Batteriesysteme.

October 20, 2021

Identifikation qualitätskritischer Parameter

Datenbasierte Qualitätssicherung und Prozessoptimierung in der Batteriezellfertigung

Johann-Philip Abramowski, Alexander Kies, Inga Landwehr, Andreas Aichele, Enno Hachgenei, Robert H. Schmitt, Alexander Sauer

Page range: 695-700

Abstract

Die Herstellung von Batteriezellen setzt sich aus einer Vielzahl von Einzelprozessen mit jeweils unterschiedlichen Qualitätsansprüchen zusammen. Mit dem Ziel, eine hochwertige und leistungsstarke Batteriezelle zu produzieren, ist daher für die interprozessuale Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung die Kenntnis qualitätskritischer Parameter essenziell. In diesem Beitrag werden die Identifikation dieser Parameter und die anschließende Aufnahme von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen als Basis für das digitale Qualitätsmanagement beschrieben.

Additive Fertigung

October 20, 2021

Digitale Assistenz in der Additiven Fertigung

Domänenspezifische Potenzialbewertung von AR-basierten digitalen Assistenzsystemen für die additive Produktion

Maximilian Vogt, Mauritz Möller, Claus Emmelmann

Page range: 701-706

Abstract

Augmented-Reality-basierte digitale Assistenzsysteme werden bereits erfolgreich im industriellen Kontext eingesetzt, um die Arbeitskräfte bei manuellen Tätigkeiten zu unterstützen. Die Nutzung in der additiven Fertigung wurde allerdings noch nicht umfassend untersucht. Angelehnt an das klassische Technologiemanagement wurde ein methodisches Vorgehen entwickelt, um anwendungsspezifische Use Cases für die Additive Fertigung zu adaptieren.

October 20, 2021

Einführung einer In-situ-Prozess-Überwachung in der additiven Materialextrusion

Anne Rathje, Anna-Lena Knott, Benjamin Küster, Malte Stonis, Ludger Overmeyer

Page range: 707-710

Abstract

In der Medizintechnik, in der komplexe und patientenindividuelle Produkte hergestellt werden, hat sich die Additive Fertigung etabliert. Da die Prozesse der Additiven Fertigung sensibel auf Veränderungen der Prozessparameter und Umgebungsbedingungen reagieren, sind Qualitätssicherungsmaßnahmen ein zentraler Faktor innerhalb der Produktion. In diesem Beitrag wird der Ansatz für eine In-situ-Prozessüberwachung in der additiven Materialextrusion vorgestellt.

Spannsysteme

October 20, 2021

Sichere Werkstückspannung bei der Fräsbearbeitung mit Dreibackenfuttern

Experimentelle Untersuchung instruktiver Berechnungsmodelle zur Spannkraftermittlung

Max Engelmann, Adrian Albero Rojas, Joachim Regel, Martin Dix

Page range: 711-715

Abstract

Die aktuelle VDI-Richtlinie 3106 bildet auf Basis von Berechnungsmodellen die instruktive Grundlage zur Einstellung einer sicheren Werkstückspannung mittels Dreibackenfutter. In diesem Beitrag werden die Eignung der ursprünglich für die Drehbearbeitung entwickelten Richtlinie für die Fräsbearbeitung experimentell untersucht sowie ausgewählte Einflussparameter der Spannwirkung analysiert. Die Ergebnisse zeigen den Handlungsbedarf zur Entwicklung neuartiger, angepasster Berechnungsverfahren auf.

Arbeitssicherheit

October 20, 2021

Augmented Reality zur Steigerung der Arbeitssicherheit von Mobilkranen

Arbeitsraumbezogene Warnstrategien auf Basis von Trajektorienprognose und Kollisionserkennung

Moritz Quandt, Lars Panter, Benjamin Staar, Lennart Steinbacher, Michael Freitag

Page range: 716-721

Abstract

Der Einsatz von Nutzfahrzeugen bringt eine hohe Anzahl schwerer Unfälle mit sich. Mit bildverarbeitenden Verfahren können die Maschinenführenden gezielt auf Gefahrensituationen hingewiesen werden. Dieser Beitrag stellt eine bilddatenbasierte Bewegungsprognose von Personen im Gefahrenbereich eines Mobilkrans dar. Die Visualisierung dieser Gefahrensituationen mittels AR-Technologie ermöglicht einen rechtzeitigen Eingriff durch die Kranführenden. In Labor- und Feldtests konnte die Funktionsfähigkeit des Systems nachgewiesen werden.

Studie

October 20, 2021

Traceability-Systeme als Enabler für Process Mining

Eine Interview-Studie zur industriellen Praxis

Markus Schreiber, Phillip Bausch, Max Windecker, Joachim Metternich

Page range: 722-727

Abstract

In der Industrie steigt die Bedeutung Daten aus der Produktion wertschöpfend zu nutzen stetig. In dieser Arbeit wird die Ausgestaltung der Datenwertschöpfungskette von der Datengenerierung durch Traceability-Systeme bis zur Datenauswertung über Process Mining aufgezeigt. Die durchgeführte Interview-Studie gibt einen Einblick, wie Experten die Thematik bewerten.

Mensch und KI

Open Access October 20, 2021

Mensch-KI-Teaming: Mensch und Künstliche Intelligenz in der Arbeitswelt von morgen

Annette Kluge, Greta Ontrup, Valentin Langholf, Uta Wilkens

Page range: 728-734

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Abstract

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) in Produktion und Fertigung wird die Arbeitswelt und die Fabrikfertigung verändern. Dieser Beitrag widmet sich der Frage, wie die Arbeit mit KI im Interesse des Menschen gestaltet werden kann. Dafür werden verschiedene Perspektiven auf menschzentrierte KI vorgestellt. Nachfolgend wird das Modell SMART-er Arbeitsgestaltung eingeführt [37, 43]. Dieses dient als Heuristik, vor dessen Hintergrund Kriterien für die Entwicklung menschzentrierter hybrider Intelligenzen diskutiert werden. Abschließend werden fünf Gestaltungsschritte abgeleitet, die Unternehmen bei der menschzentrierten Gestaltung von Mensch-KI-Teams helfen können.

Digitale Technologien

October 20, 2021

Vergleich von Methoden zur Auswahl Digitaler Technologien für KMU

Welche Methoden zur Auswahl von Digitalen Technologien sind für kleine und mittlere Unternehmen am besten geeignet?

Lesly Sánchez Solis, Bernhard Axmann, Tino Schuldt

Page range: 735-739

Abstract

Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sind ein wichtiger Baustein für das Wirtschaftswachstum. KMU müssen digitale Technologien einführen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Aber wie wählt man die digitale Technologie aus, die am besten für das eigene Unternehmen geeignet ist? Dieser Beitrag untersucht zehn verfügbare methodische Vorgehensweisen und bewertet diese mit einem Paarweisen Vergleich nach Eignung und Effizienz für KMU. Dabei sind zwei methodische Vorgehensweisen für KMU gut anwendbar. Es muss aber die Effizienz dieser Methoden-Vorgehensweisen verbessert werden, um die Bedürfnisse und Eigenschaften von KMU noch besser zu berücksichtigen.

Digitale Assistenzsysteme

October 20, 2021

Einführung neuer Produktvarianten in digitalen Montage-Assistenzsystemen

Eine praxisorientierte Betrachtung des Status quo

Christian Bayer, Patrick Scholz, Joachim Metternich

Page range: 740-743

Abstract

Assistenzsysteme bieten die Möglichkeit, Werker bei manuellen Montageprozessen mit zahlreichen Varianten und Arbeitsinhalten zu unterstützen. Die Konfiguration eines bestehenden Assistenzsystems für neue Produktvarianten kann einen hohen Aufwand in der Arbeitsvorbereitung verursachen. Eine Darstellung des Status quo beim Anlegen neuer Produktvarianten fehlt allerdings bisher aufgrund der Neuartigkeit der Systeme. Daher werden der Konfigurationsprozess und die Herausforderungen anhand einer Literaturrecherche und durch Interviews strukturiert aufgearbeitet.

Virtuelle Realität

October 20, 2021

Automatisierte Erstellung von Virtual-Reality-Schulungen

Auf Basis von Modellen und Informationen der virtuellen Inbetriebnahme

Christian Masuhr, Andreas Geiger, Kathrin Konkol

Page range: 744-747

Abstract

Für den effizienten Einsatz von Automatisierungstechnik ist qualifiziertes Instandhaltungspersonal notwendig, um operative Störungen schnell zu beheben. Diese Schulungen finden heutzutage entweder an realen Anlagen, oder auch bereits in eigens für bestimmte Anwendungsfälle entwickelte VR-Anwendungen statt. Zur Minimierung des Aufwands zur Erzeug von VR-Trainingssimulationen können jedoch bereits existierende Modelle und Simulationen aus dem Prozess der virtuellen Inbetriebnahme genutzt. Die Grundlage für das Training sind eine digitale Simulation und Vernetzung von realer Anlagensteuerung, Robotersteuerung und HMI-Schnittstellen. Dadurch können die Kosten reduziert und die Anzahl von unterschiedlichen Trainingsumgebungen skaliert werden. Die Trainingssimulation wird durch weitere motivierende Elemente erweitert.

Vorschau

Publicly Available October 20, 2021

Vorschau

Page range: 748-748

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About this journal

ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb provides expert articles on recent developments in production engineering as well as on industrial service processes. The magazine addresses companies’ executives and specialists in research and development.
The main emphasis is put on the efficiency of production processes and cost reduction. Attention is also dedicated to manpower as being a key factor for the successful implementation of new production technology. Modern and efficient plant management increasingly requires a holistic approach, which is the canon for the editorial work of ZWF. Published in German only.
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