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Lexikon - Industrie 4.0

Lexikon - Industrie 4.0

EINFACH anders

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ValueFacturing

 ◾ ValueFacturing ist im Ordnungsrahmen ein Unterbegriff und gehört zu: ◼️ Autonomie
 
ValueFacturing® ist ein kognitives Assistenzsystem für die digitale Hochleistungsfertigung.

Es fungiert zum einen als Datendrehscheibe und Bindeglied zwischen dem ERP-System und dem Shopfloor (vertikale Integration) und zum anderen als Bindeglied zwischen den einzelnen den Fertigungsprozess ausführenden Einheiten (Maschinen und Anlagen) im Shopfloor (horizontale Integration).

Zudem beinhaltet das Assistenzsystem eine „Datenpumpe“, die Rohdaten sammelt, welche durch die Digitalisierung in riesigen Mengen entstehen und durch Mustererkennung (Data Mining) veredelt. Dadurch erhält man neuartige Erkenntnisse, die es ermöglichen, steigende Qualitätsanforderungen, kürzere Lieferzeiten, sich verkürzende Produktlebenszyklen und eine wachsende Variantenvielfalt zu beherrschen.

Zusätzlich beherrscht ValueFacturing MES Funktionen (Manufacturing Execution System) und entwickelt sich aktuell zu einem MOM (Manufacturing Operations Management) weiter.

ValueFacturing

I4.0-Assistenzsystem für die digitale Fertigung; Quelle: MR ValueFacturing®  weitere Infos siehe: www.ValueFacturing.com

Dieses Assistenzsystem der Maschinenfabrik Reinhausen wurde 2013 mit dem ersten vergebenen INDUSTRIE 4.0 Award ausgezeichnet.

industrie 4 0 award 2013
Das begründet sich wie folgt:
• Das Assistenzsystem ermöglicht die horizontale und vertikale Vernetzung.
• Das Assistenzsystem ermöglicht das Internet der Dinge; aktuell im Einsatz im Intranet der Dinge.
• Das Assistenzsystem ist eine 100% Web-Lösung und ist Cloud-fähig.
• Das Assistenzsystem sammelt im Sekundentakt Rohdaten aus der Fertigung im Sinne von Big Data.
• Das Assistenzsystem wertet diese Rohdaten durch Mustererkennung (z.B. NC- Fertigungsstabilität) aus.
• Das Assistenzsystem generiert automatisch durch Datenanreicherung neue fehlende Daten.
• Das Assistenzsystem ermöglicht die Digitalisierung durch Zerlegung eines Fertigungsauftrages in Arbeitsgänge / Aktivitäten / Schritte
• Das Assistenzsystem begleitet jeden einzelnen Schritt digital und ermöglicht so die papierlose CAM Fertigung.

Industrie 4.0 wird in Fachkreisen gelegentlich ausschließlich auf dezentrale Komponenten reduziert.
Das dieser ausschließliche Ansatz irrt, lässt sich mathematisch belegen. (siehe Lexikon Eintrag: Vernetzung - dezentral / zentral)
Damit aus der digitalen Fertigung die digitale Fabrik entstehen kann, muss es innerhalb dieser sinnvollen Dezentralität für jedes Ökosystem ( wie z.B. für Wareneingang, Fertigung, Montage, Warenausgang, etc.) zentrale Daten-Hubs geben, ansonsten explodiert die Bandbreite der Schnittstellen. Der große Zusammenhang kann durch ein Meta-System hergestellt werden, welches das ERP-System zurückdrängen wird:

DieDigitaleFabrik

 Von der digitalen Fertigung zur digitalen Fabrik mit einem META-System; Bildquelle: © blobbotronic- Fotolia.com & Johann Hofmann

Vernetzung

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

Vernetzung im Sinne von INDUSTRIE 4.0 betrifft alle Produktionsanlagen zum firmenweiten bzw. weltweiten Austausch von Daten und Informationen aller Art.

Grundvoraussetzung ist:
1️⃣ die Fähigkeit die Konnektivität im Brownfield ausfallsicher herzustellen
2️⃣ die Datensicherheit zu gewährleisten

Man benötigt und unterscheidet dabei folgende 2 Arten der Vernetzung:
1️⃣Vernetzung - dezentral / zentral
2️⃣Vernetzung - horizontal / vertikal

Vorher muss allerdings jede Maschine zum Datenaustausch befähigt werden.

Übrigens:
Das 3. Naturgesetz der Digitalisierung lautet: Konnektivität im Brownfield herstellen

Man unterschiedet dabei abhängig vom Hersteller und Baujahr folgende Möglichkeiten:

Konnektivität

Bildquelle: ©www.JohannHofmann.info

Vernetzung - dezentral / zentral

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

Bei dezentraler Vernetzung sprechen die Kommunikationspunkte direkt miteinander.

Bei zentraler Vernetzung sprechen die Kommunikationspunkte nicht direkt miteinander sondern über einen sogenannten HUB.
Das reduziert deutlich die dazu benötigte Anzahl der Schnittstellen.
dezentral zentral

Je mehr Kommunikationsteilnehmer, desto gravierender der Unterschied:

dezentral zentral Tabelle

Die gebetsmühlenartige Wiederholung, dass INDUSTRIE 4.0 ausschließlich dezentral ablaufen muss lässt sich zum einem durch obige Tabelle in Frage stellen und zum anderen durch das autonome Fahren bereits jetzt schon wiederlegen:
zentral dezentral
Bildquelle: ©metamorworks - Fotolia.com

Natürlich müssen autonom fahrende Autos dezentral kommunizieren. Sie benötigen aber zusätzlich zentrale Unterstützung, ansonsten könnten keine vorausschauenden Informationen empfangen werden.

Fazit:

Industrie 4.0 benötigt zum einen dezentrale Kommunikation und zum anderen zentrale Unterstützung.

siehe auch: Vernetzung - horizontal / vertikal

Vernetzung - horizontal / vertikal

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

Im Rahmen der horizontalen Vernetzung werden alle Maschinen, Anlagen, Softwaresysteme und Menschen auf Shopfloor Ebene informationstechnisch vernetzt. Eine wesentliche Aufgabe liegt in der Bereitstellung der nötigen Schnittstellen, um eine Kommunikation zwischen den regelmäßig mit proprietären Datenformaten arbeitenden Maschinen und Anlagen zu ermöglichen (Brownfield).

Im Rahmen der vertikalen Vernetzung werden sinnvolle Daten der physischen (=horizontalen) Produktion an das planende ERP/PPS-System angebunden. Diese vertikale Vernetzung kann bis in die Cloud reichen.

Sowohl die horizontale als auch die vertikale Vernetzung muss zur Gänze bidirektional (in beide Richtungen) erfolgen!

horizontale und vertikale Vernetzung

Bildquelle: ©Osuch/MR

siehe auch: Vernetzung - dezentral / zentral

Verwaltungsschale

Virtual Reality (VR)

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

Virtual Reality (oder "virtuelle Realität") ersetzt die menschliche Wahrnehmung ausnahmslos durch virtuelle Informationen.
Der Nutzer taucht vollständig in diese virtuelle und digitale 3D-Welt ein und nimmt die reale Umwelt nicht mehr wahr.

Der Nutzer benötigt dazu eine Virtual Reality Brille wie z.B. die Oculus Rift.

Virtual Reality

Bildquelle: © kegfire- Fotolia.com

Merke:

Der Virtual Reality (VR) Nutzer sieht 100% virtuelle Bilder. Beispiel siehe hier

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
 

Virtualisierung

◼️ Virtualisierung  ist im Ordnungsrahmen ein Hauptbegriff.

Virtualisierung ist eine aus der Informatik entlehnte Bezeichnung. Eine virtuelle Ebene wird hier gebildet oder abstrahiert, losgelöst von real existierenden Ressourcen wie Maschinen, die es ermöglicht, vorhandene Ressourcen zu gliedern und für den Anwender transparent zu machen.

Eine bekannte Möglichkeit ist beispielsweise das Ausführen eines Betriebssystems innerhalb eines Anderen. Dieses Prinzip lässt sich auch auf Produkte und Prozesse übertragen.

 Virtualisierung

Bildquelle: © Macrovector - Shutterstock.com

Virtualisierung kann auch als Echtzeitabbildung realer Fabrikprozesse im virtuellen Raum verstanden werden:
FabrikVirtualisierung

Bildquelle: Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

Virtualisierung beinhaltet auch:

1️⃣ Simulation
2️⃣ Augmented Reality (AR)
3️⃣ Virtual Reality (VR)
4️⃣ Mixed Reality (MR)
5️⃣ Digitaler Zwilling (Digital Twin)

Virtuelle Lehre

siehe Lernen 4.0

Visualisierung 

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

Visualisierung ist die Darstellung von Informationen in sichtbarer Form, welche aus Bildern, Texten, Zahlen, o.ä. bestehen kann.

Beispiel:
Der Tachometer im Auto zeigt die tatsächlich gefahrene Geschwindigkeit an und versetzt den Fahrer in die Lage bestehende Tempolimits einzuhalten,
was ohne Visualisierung nicht mit der nötigen Genauigkeit möglich wäre.

Im Sinne von I 4.0 steht Visualisierung für die Aufbereitung von Rohdaten zu schnell erfassbaren Darstellungen mit hohem Informationsgehalt.

Beispiel:
Das Wetterradar macht den Verlauf der Regenwolken sichtbar.
Auch die bildhafte Darstellung von Maschinenzuständen wird durch Visualisierung in Form einer modernen HMI ermöglicht. 

Visualiserung

Visualisierung; Bildquelle: © ZinetroN - Adobe Stock

Abgrenzung:

  • Visualisierung zeigt Zustände nur bildhaft an, ohne auf kritische Zustände automatisch zu reagieren.
  • Condition Monitoring reagiert auf kritische Zustände oder auf Werte außerhalb eines festgelegten Bereiches.
  • Predictive Maintenance kann auf Grund der Zustände vorausschauend berechnen, wann Wartungen durchzuführen sind.
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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