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Lexikon - Industrie 4.0

Lexikon - Industrie 4.0

EINFACH anders

A

Adaptive Produktion

 Adaptive Produktion ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Smart World 

Adaptive Systeme haben eine besondere Anpassungsfähigkeit an die jeweilige Umgebung.
Adaptive Produktion

Bildquelle: © Anita Ponne - Adobe Stock

Projiziert man diesen Begriff in die Produktionshallen so ist er hier gleichbedeutend für eine neue Form der Flexibilität von Fertigungsprozessen.
Den Ausgangspunkt dafür beschreibt der Begriff Data Governance (u.a. Vernetzung und Datensicherheit).
Darauf aufbauend können i40-Komponenten sich mit MOM-Systemen vernetzen.
So entsteht schrittweise die Adaptive (anpassungsfähige) Produktion in der Smart Factory.

Additive Fertigung

 Additive Fertigung ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Smart World 

Die Additive Fertigung, auch bekannt unter dem Namen 3D-Druck, steht für ein Fertigungsverfahren, bei dem auf Basis von 3D-CAD-Daten durch das Ablagern von Material schichtweise ein Bauteil erzeugt wird.

Durch den 3D-Druck werden die vorhandenen Fertigungsverfahren wie z.B.:
Gießen, Schmieden, Fräsen, Bohren, Drehen, Schweißen, Erodieren, Löten um ein neuartiges, datengetriebenes Fertigungsverfahren ergänzt.

Vor allem für die Losgröße 1 ist die Additive Fertigung ein entscheidender Bestandteil in der Smart Factory.
Prototypen können so schneller und kostengünstiger gefertigt werden. Selbst komplizierteste Bauteilgeometrien, die unmöglich gefräst oder gedreht werden könnten, können mit 3D-Druck hergestellt werden.
Anfangs vorhandene Nachteile, wie z.B. lange Fertigungszeiten, geringe Festigkeit oder zu geringe Qualität werden durch fortlaufende Innovationsschritte immer stärker entkräftet.

 

additiveFertigung

Bildquelle: © Wire_man - Adobe Stock

Die additive Fertigung nutzt je nach Anwendungsfall verschiedene Verfahren und Werkstoffe:
Pulver, Harze oder Filamente:

3D Druck Polymerwerkstoffe

Im Bild verschiedenfarbige Filamente als Werkstoff für 3D-Druck; Bildquelle: © stockphoto-graf / stock.adobe.com

Aktives Lernen

gehört zu: KI

Aktives Lernen ist ein Teilgebiet vom Machine Learning.
weitere Informationen finden Sie dort.

AMQP

 ◾ AMQP ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Data Governance

AMQP steht für Advanced Message Queuing Protocol.
Es handelt es sich um ein asynchrones und binäres Protokoll zur Nachrichtenübertragung, das unabhängig von der Programmiersprache ist.
AMQP wurde gemeinsam von großen Unternehmen entwickelt, – u.a. von Microsoft, Cisco, VMware, Bank of America, u. v. a.
Genauso wie MQTT ist auch AMQP ein Protokoll im Umfeld von IoT.

amqp

Bildquelle:  https://www.amqp.org/

Weiterführende Informationen zu AMQP finden Sie u.a. hier:
https://www.rabbitmq.com/tutorials/amqp-concepts.html

Anything as a Service (XaaS/EaaS)

 Anything as a Service (XaaSist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Internet der Dienste

Die Abkürzung XaaS steht für den Begriff „Anything as a Service".
Oft wird parallel die Bezeichnung Everything as a Service (EaaS) verwendet.
XaaS bezeichnet einen Ansatz „alles" als Service zur Verfügung zu stellen und zu konsumieren.

Damit ist es der konsequente letzte Schritt, nachdem es bereits folgende Teilmengen als Service gibt.

1️⃣ Software as a Service (SaaS)
2️⃣Plattform as a Service (PaaS)
3️⃣lnfrastructure as a Service (laaS)

ln der Regel sind alle weiteren, zusätzlichen Services auf einen dieser drei Kernservices SaaS, PaaS oder laaS zurückzuführen.

anything as a service

Bildquelle: © Gorodenkoff  - Fotolia.com

Apps

  ◾ APP ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼ Digital Value

Der Begriff App leitet sich von dem Wort Application (Anwendungssoftware) ab.

Ursprünglich war eine mobile App eine schmale Anwendungssoftware, die im Internet zum Herunterladen auf Smartphones bereitsteht.
Im Gegenteil zu Systemprogrammen haben mobile Apps immer einen direkten Nutzen, allerdings ist ihr Funktionsumfang eingeschränkt.
Vermutlich werden zukünftig die Apps diese Einschränkung hinter sich lassen und Systemprogramme immer stärker verdrängen.

Mittlerweile verwendet allerdings auch MICROSOFT bei  Windows 10 den Begriff APPS um in den Einstellungen die installierten Desktop-Programme aufzulisten.
D.h. der Begriff APP ist mitterlweile ein Synonym für Softwareprogramme aller Art.
Siehe hierzu auch den Hinweis zum Begriff APP beim Hauptbegriff:  DIGITAL VALUE

 

App

Mit der App Quizzer® spielerisch lernen
Bildquelle: © denphumi / stock.adobe.com & @Quizzer

APS

 ◾ PPS,  ◾ ERP,  ◾ APS,  ◾ Feinplanung sind im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehören zu: ◼️ Autonomie

APS  (Advanced Planning and Scheduling-Systeme) werden in der Produktion zur Feinplanung der ERP-Aufträge eingesetzt.

💡 Hintergrund:
Der im Zeitalter von CIM entstandene Begriff PPS (Produktionsplanung und -steuerung) hat sich weiterentwickelt zum ERP (Enterprise Resource Planning). Der Hauptgrund dafür war die Erkenntnis, dass in der Produktion neben dem Material auch die Ressourcen Mensch und Maschine entscheidend sind. Im Zuge dieser Entwicklung sind nahezu alle PPS Systeme zum ERP-System geworden.

Die Produktion kleiner Losgrößen mit hoher Variantenvielfalt führt zu häufigem Umrüsten der Produktionsanlagen. In diesem Fall empfiehlt sich zur Feinsteuerung der Terminvorgaben incl. rüstzeitoptimaler Reihenfolgeberechnung zusätzlich zum ERP ein APS-System. Das APS-System ergänzt die Möglichkeiten des ERP-Systems, um die Fähigkeit die Abläufe noch effizienter zu gestalten. Zusätzlich erhöht ein APS die Transparenz und hilft dabei den Überblick in der Produktion zu behalten. Dazu ist es notwendig Echtzeitdaten von den Produktionsanlagen auszulesen, um anschließend daraus die richtigen Schlüsse zu ziehen. Auch die Kapazitätsplanung der Ressourcen Mensch und Maschine wird dabei berücksichtigt.
Anschließend wird häufig der Staffelstab vom APS-System an das MES - System weitergereicht, welches ausführt was vom ERP grob und vom APS fein geplant wurde.

💡 Übrigens:
Genauso wie sich das PPS zum ERP weiterentwickeln musste,
muss sich im Sinne von Industrie 4.0 das MES zum MOM weiterentwickeln.

💡 Merke:
Abhängig von den Rahmenbedingungen der Produktion ergeben sich folgende Notwendigkeiten:
👉 ERP muss
👉 APS kann
👉 MES/MOM sollte

Advanced Planning and Scheduling Systeme

Bildquelle: © Ogerepus / stock.adobe.com

Artificial Intelligence as a Service (AIaaS)

 Artificial Intelligence as a Service (AIaaS) und Cognitive Services sind im Ordnungsrahmen Unterbegriffe und gehören zu: ◼️ Internet der Dienste

Als Artificial Intelligence as a Service (AIaaS) bezeichnet man künstliche Intelligenz (KI) aus der Cloud.
Alternativ findet man für AIaaS auch die Bezeichnung: Cognitive Services.

Auch wenn es sich dabei nur um eine einfache Form von KI handelt, so ist es doch einer der innovativsten Dienste.
Die Möglichkeit "künstliche Intelligenz" als Dienstleistung zu beziehen, ermöglicht u.a. auch Startup Unternehmen ohne große Anfangsinvestitionen und Risiken ihre Ideen zu verwirklichen. Software - Lösungen sind damit nur ein API-Aufruf entfernt von künstlicher Intelligenz.

Man könnte es auch als KI aus der Dose bezeichnen, denn im Prinzip ist es eine Sammlung von Algorithmen die Software-Entwicklern helfen ihre Anwendung einfacher mit künstlicher Intelligenz auszustatten. AIaaS umfasst ein breites Angebot, aus dem je nach individuellem Bedarf die passenden Services ausgesucht werden können.
Ein Nachteil ist allerdings, dass nahezu alle kommerziellen AIaaS-Anbieter die Algorithmen nicht veröffentlichen.
Es handelt sich daher um eine Art „Blackbox“ D.h. das umfangreiche und systematische Tests zur Absicherung der Ergebnisse viel Zeit in Anspruch nehmen können.
Zu den bekannten Arten von AIaaS gehören z.B. die Bots und Machine Learning.

 KI aus der Dose

Bildquelle: © ALEKSEI / stock.adobe.com; © emcrea_InPixio / stock.adobe.coms & JH

 

Asset

Asset Tracking

Assistenzsysteme

 ◾ Assistenzsystem ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Autonomie

Assistenzsysteme assistieren dem Menschen und befähigen ihn zu besseren Entscheidungen. Denn Assistenzsysteme reduzieren die "wirkende", beim Menschen "ankommende" Komplexität auf ein beherrschbares Maß. Darüber hinaus fördern Assistenzsysteme durch unterstützende Maßnahmen den Kompetenzaufbau des Anwenders.

kognitive Assistenzsysteme sind in der Lage folgende positiven Wirkungen zu erzeugen:

1️⃣ Assistenzsysteme verbessern die Ergebnisse
Als Metapher kann der Bremsassistent im Auto dienen, der den Bremsweg und das Spurhalten beim Bremsen verbessert.

2️⃣ Assistenzsysteme fördern den Kompetenzaufbau des Anwenders
Als Metapher kann das Navigationssystem im Auto dienen, das ortsfremden Fahrern die Fähigkeit ermöglicht, in fremden Städten zu navigieren.

3️⃣ Assistenzsysteme ermöglichen das ansonsten Unmögliche
Als Metapher kann ein modernes Kampfflugzeug dienen, das ohne Assistenzsysteme unmöglich vom Piloten alleine geflogen werden kann.

 Assistenzsysteme nutzen Cyber-Physical Systems (CPS) und sind die Vorstufe zur Autonomie.

Assistenzsysteme

Bildquelle: ©Maschinenfabrik Reinhausen
Das Assistenzsystem ValueFacturing® ermöglicht dem Fertigungsplaner die Orchestrierung kompletter Maschinengruppen.

Assistenz geht der Autonomie voraus und befähigt den Menschen zu besseren Entscheidungen.
Selbst bei zukünftig vollständig autonomen Systemen (z.B. selbstfahrendes Auto) ermöglicht ein Assistenzsystem dem Menschen zahlreiche Einflussmöglichkeiten.

Besonders faszinierend an Industrie 4.0 ist folgendes:

  • Assistenzsysteme die dem Menschen assistieren und
  • autonome Systeme die den Menschen ersetzen (z.B. als Autofahrer) und
  • die Freiheit für den Menschen über die Sinnhaftigkeit nach Belieben wählen und entscheiden zu können:

 Assistenz versus Autonomie

Bildquelle: © karelnoppe- Fotolia.com & Rinspeed

Augmented Operator

 ◾ Augmented Operator  ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ lnterdisziplinarität

Ein Augmented Operator ist ein Mitarbeiter, der u.a. IT-basierte Assistenzsysteme nutzt, um seine Sicht auf die Fabrik zu erweitern.
Der Mensch behält dadurch ganz bewusst eine zentrale Rolle in allen relevanten Abläufen der Smart Factory.
Seine Aufgaben kann man wie folgt benennen: 

           beobachten - verstehen - bewerten - entscheiden – verantworten

In diesem Regelkreis kann er Zielvorgaben situativ und kontextabhängig beeinflussen.

Diese Aufgaben erledigt er über mobile Geräte, wie z.B.: Tablet-PCs bzw. Smartphones. Zukünftig wird er der Mitarbeiter 4.0 mit der Datenbrille und dem Telefon-Headset auf dem Kopf alle technischen Voraussetzung immer bei sich tragen, um in Sekundenschnelle reagieren zu können. Zudem kann er beispielsweise über diese mobilen Geräte von jedem Ort der Welt in die Produktion eingreifen und Betriebs- und Produktzustände über Echtzeitabbilder überwachen und steuern. Dazu braucht er stärkeres interdisziplinäres Handeln und Denken sowie einen ausgeprägten Weitblick, um nicht mit den Antworten von gestern die Fragen der Zukunft zu beantworten.

augmented operator

Augmented Operator mit ValueFacturing; Bildquelle: ©Maschinenfabrik Reinhausen

Augmented Reality (AR)

 ◾ Augmented Reality ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Virtualisierung

Augmented Reality (oder “Erweiterte Realität”) erweitert die menschliche Wahrnehmung der echten Welt durch Einblendung zusätzlicher virtueller Informationen. Die Zusammenführung dieser beiden Welten wird als Augmented Reality (AR) bezeichnet.  Der Nutzer benötigt dazu eine Augmented Reality Brille, wie z.B. die Microsoft Hololens.

augmented reality

Bildquelle: © Tran - Fotolia.com

Augmented Reality kann in abgeschwächter Form auch mit
Smartphone, Tablet, oder Headup-Display erlebt werden.

Merke:

Der Virtual Reality (VR) Nutzer sieht 100% virtuelle Bilder

Der Augmented Reality (AR) Nutzer sieht eine Mischung aus realen und virtuellen Bilder, die ohne räumlichen Bezug zueinander sind

Der Mixed Reality (MR) Nutzer sieht eine Mischung aus realen und virtuellen Bilder, die einen räumlichen Bezug zueinander haben

VR AR MR

Bildquelle: © fedorovacz - Adobe Stock& © Tran - Adobe Stock & ©JH

Automatische Identifizierung (Auto-ID)

 Auto-ID ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Internet der Dinge

Auto-ID steht für automatische Identifizierung von smarten Objekten. Dazu zählen alle „Dinge“ die eine UIN (Unique Identification Number) mit sich führen.
Durch Auto-ID werden diese smarten Objekte mittels KI automatisch erkannt und identifiziert. Dazu müssen die zu identifizierenden Dinge digital lesbare Informationsträger mitführen.

📌Übliche Beispiele sind:

✔️Magnetstreifen
✔️Barcode
✔️DataMatrix-Code
✔️QR-Code
✔️mit Bildverarbeitung lesbare Buchstaben (OCR)
✔️diverse RFID Chips (Radio-Frequency Identification)
✔️Smart Label (ultraflache, passive RFID Chips)

Dazu wird entsprechende Hard- und Software benötigt.

📌Übliche Beispiele sind:

✔️Barcode-Scanner, bekannt vom Supermarkt, lesen Barcode ein
✔️Die Kamera App moderner Smart-Phones liest QR-Code ein
✔️Die NFC App moderner Smart-Phones liest RFID ein
✔️OCR-Scanner zur Texterkennung (Optical Character Recognition)

💡 Ein Beispiel, das uns alle betrifft:

Die Lkw-Maut in Deutschland ist eine streckenbezogene Straßenbenutzungsgebühr für den Schwerverkehr und identifiziert die LKW‘s automatisch beim Durchfahren einer Kontrollbrücke. Diese automatische Identifizierung (Auto-ID) erfolgt durch eine Infrarot-Verbindung mit der On-Board-Unit (OBU) der Fahrzeuge. Zur Rasterfahndung von Fahrzeugen ohne OBU (alle PKW) sind in den Kontrollbrücken zusätzlich Kennzeichenscanner mit Texterkennung (OCR) eingebaut.

siehe Entität

Auto ID

Bildquelle: © vanillya / stock.adobe.com

Autonomie 

◼️ Autonomie ist im Ordnungsrahmen ein Hauptbegriff.

Autonomie im Sinne von INDUSTRIE 4.0 steht für Produktionsprozesse, die ohne Menschen produzieren, d.h. für eine bestimmte Zeit oder Stückzahl vollautomatisch funktionieren. Dazu benötigt man u.a. Cyber-Physical Systems (CPS).

Diese haben folgende Merkmale:

1️⃣ Sensorik zur Wahrnehmung der Umgebung
2️⃣ künstliche Intelligenz für Regelmechanismen
3️⃣ Aktorik bzw. Robotik für den Teilefluss

Kognitive Assistenzsysteme integrieren aufgabenspezifische CPS und assistieren dem Menschen immer umfangreicher.

Durch den verstärkten Einsatz von Sensorik und Aktorik können die Assistenzsysteme immer bessere Entscheidungen treffen und so den Menschen weiter entlasten oder ersetzen. Es wird dabei zwischen unterschiedlich stark ausgeprägten Assistenz- und Autonomie-Stufen unterschieden. Grundsätzlich gilt jedoch folgende These:

👉  ASSISTENZ GEHT DER AUTONOMIE VORAUS 👈

und bedeutet, dass der Prozess über die Zeit mit immer mehr und besseren Assistenzsystemen ausgestattet wird, bis er schlussendlich autonom funktioniert.
Quasi vom VW-Käfer zum selbstfahrenden Tesla.

Alle Unterbegriffe von Autonomie versuchen diese These durch digitale Automatisierung immer weiter zu vervollständigen.
👉 MES Systeme entwickeln sich zu MOM Systemen weiter und werden dadurch zu kognitiven Assistenzsystemen.
👉 ERP Systeme nutzen zusätzlich APS Systeme.
Die autonome, menschenleere Fabrik sehe ich deshalb noch nicht.

Autonomie

Bildquelle:© pgottschalk / stock.adobe.com; © Editorial_Use_Only_ardasavasciogullari / stock.adobe.com

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Johann Hofmann INDUSTRIE 4.0 Experte, Keynote Speaker, Praktiker aus Leidenschaft Anonym hat 4,61 von 5 Sternen 63 Bewertungen auf ProvenExpert.com