Trotz hoher volkswirtschaftlicher Potenziale ist die Industrie 4.0 in der industriellen Praxis bisher wenig verbreitet und umgesetzt. Dies ist umso bedeutender für den Industriestrandort Niedersachen, der im besonderen Maße von einer zunehmenden Digitalisierung der Wertschöpfungsprozesse profitieren kann. In dem Beitrag wird ein für Anfang 2016 geplantes Industrie-4.0-Kompetenzzentrum vorgestellt, dass durch ein vielfältiges Angebotsportfolio die niedersächsischen Unternehmen auf dem Weg hin zur Industrie 4.0 begleiten soll. Als Teil einer nationalen Initiative des Bundeswirtschaftsministeriums soll so der Entwicklungs- und Verbreitungsstand von Industrie 4.0 in Niedersachsen innerhalb der nächsten drei Jahre signifikant erhöht werden.
Industrie 4.0, Kompetenzzentrum, Digitalisierung
Steigende Strompreise gefährden zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Können die aus den erneuerbaren Energien resultierenden Strompreisschwankungen genutzt werden, ist eine Reduktion der produktionsbedingten Energiekosten möglich. Die Kapazitätssteuerung eröffnet hier einen attraktiven Handlungsspielraum. Im vorliegenden Beitrag wird eine weiterentwickelte Rückstandsregelung vorgestellt, welche den Zeitpunkt zur Kapazitätsanpassung in Abhängigkeit des Energiepreises auswählt.
zeitvariable Strompreise, schwankender Energieverbrauch, Fertigungssteuerung, Kapazitätssteuerung
Dieser Beitrag zeigt, wie die von Menschen bekannten Fähigkeiten zur Flexibilität und Anpassung gegenüber veränderten Umgebungsbedingungen, die sich in den kognitiven Eigenschaften der Menschen widerspiegeln, auf Flurförderzeuge in der Intralogistik übertragen werden können. Als Beispiele für die Umsetzung von Industrie 4.0 in der Intralogistik werden Technologien vorgestellt, die es Flurförderzeugen ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen, Informationen zu kommunizieren, zu schlussfolgern, autonom zu handeln, Entscheidungen zu treffen, zu lernen oder zu planen. Realisiert werden diese Fähigkeiten durch ein optisches Ortungssystem zur Positionsbestimmung, eine kamerabasierte Ein-/ Auslagerungsunterstützung und in Reifen integrierte Sensorik sowie neuartige Interaktionsformen für Flurförderzeuge in Form von Sprache und Gestik.
Flurförderzeuge, Gestensteuerung, Sprachsteuerung, Sensorintegration, 3D-Kamera, Ortungssystem
Viele Unternehmen können oder müssen den Energieverbrauch in ihrer Produktion senken. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) hat Verfahren und eine Formel entwickelt, mit der sich die Energiebilanz verbessern lässt. Gleichzeitig profitiert von dem Ansatz auch die Qualität der Produkte.
Prozessmanagementsoftware, Qualitätskosten, Zuverlässigkeitstechnik
Das verbreitetste Verfahren in der Massivumformung ist das Gesenkschmieden mit Grat. Dabei wird mithilfe eines Materialüberschusses sichergestellt, dass die Form vollständig gefüllt wird. Das überschüssige Material entweicht über die Gratbahn, die somit großen Einfluss auf die Formfüllung hat. Üblicherweise werden Form und Abmessungen der Gratbahn während der Gesenkherstellung festgelegt und können während des Schmiedeprozesses nicht mehr verändert werden. Durch den Einsatz einer variablen Gratbahn, die während des Schmiedeprozesses aktiv gesteuert werden kann, ist es möglich, den Materialfluss zu verändert und die Formfüllung zu verbessern. In diesem Beitrag wird eine variable Gratbahn für den Einsatz in der Warmmassivumformung beschrieben und der Einfluss eines solchen Systems auf die Formfüllung ermittelt. Als Vergleichsgegenstand wird ein konventioneller Schmiedeprozess mit einer festen Gratbahn herangezogen. Des Weiteren werden die Ergebnisse experimenteller Versuche mit den Ergebnissen der korrespondierenden FEM-Simulationen verglichen. Zudem wird untersucht, welchen Einfluss die Ausgangstemperatur des Rohlings hat. Die experimentellen Schmiedeversuche haben gezeigt, dass die variable Gratbahn den Materialfluss erheblich beeinflusst – umso mehr, je höher der Gratanteil ist. Die variable Gratbahn ist als 2 mm hohe Sperre konstruiert. Ihr Einsatz führt zu Steighöhenunterschieden von bis zu 4,5 mm – das entspricht 16,6 % der Bauteilhöhe im Vergleich zu konventionell geschmiedeten Bauteilen. Wird die Schmiedetemperatur von 1200 °C auf 1000 °C reduziert, sinkt der Einfluss der variablen Gratbahn: Die durchschnittlichen Steighöhenunterschiede liegen dabei rund 0,5 mm (etwa 3 %) niedriger.
Schmieden, Werkzeugkonstruktion, Stofffluss, FEM, Gratbahn
Um Stromkosten zu senken, müssen Unternehmen nicht unbedingt viel Geld in die Hand nehmen. Forscher des IPH haben ein Verfahren entwickelt, das allein durch eine clevere Fertigungssteuerung die Energiekosten deutlich senkt – indem es schwankende Strompreise ausnutzt.
Energiekosten, Fertigungssteuerung, Energiepreise
Die Integration eines drahtlosen Sensornetzwerks im Schiffsgetriebe bietet die Möglichkeit mit einmaligem Installationsaufwand Sensorknoten zu applizieren, die charakteristische Messdaten aufzeichnen, drahtlos übertragen und sich selbstständig mit Energie aus der Umgebung versorgen. Durch Erzeugung eines künstlichen Lagerschadens konnte aufgezeigt werden, dass sich im Hüllkurvenspektrum dargestellte Schwingungsdaten für die Zustandsdiagnose eines Schiffsgetriebes eignen.
Sensorknoten, Energy Harvesting, Zustandsdiagnose, Schiffsgetriebe
Infolge des wachsenden Wettbewerbsdrucks sehen sich Hersteller von XXL-Produkten zunehmend zur Differenzierung gegenüber den Wettbewerbern durch die Produktionskosten gezwungen. Oftmals fehlen den Herstellern jedoch die Möglichkeiten potentielle Ansätze zur Optimierung der Produktion systematisch zu identifizieren und deren Auswirkungen auf den unternehmerischen Erfolg zu bewerten. Im folgenden Beitrag soll daher ein Ansatz vorgestellt werden, der Hersteller von XXL-Produkten bei der Auswahl geeigneter Optimierungsansätze unterstützt und so Fehlinvestitionen systematisch vermeidet.
Fließfertigung, XXL-Produkte, Fertigungsprinzip, Baustellenfertigung
Gratreduziertes Schmieden ist eine vielversprechende Alternative für das Schmieden von komplizierten Hochleistungsbauteilen. Die Anwendung von gratlosen Vorformenoperationen ist ein möglicher Ansatz, eine Gratreduktion zu erreichen. Die Vermeidung von Grat beim Vorformen durch komplett umschlossene Gesenke ist die Hauptherausforderung beim Gratlosschmieden, vor allem, wenn die Trennfuge der Gesenke in der Mitte der Schmiedeteile liegt. Um ein gratloses Vorformen zu ermöglichen, wurde ein Schließmechanismus entwickelt, der ohne Federn funktioniert.
Schmieden, Schließ-Mechanismus, gratloses Schmieden, Schmiedeprozess, Vorformen
Industrie-4.0-Know-how in den Mittelstand bringen: So lautet das Ziel der fünf Kompetenzzentren, die das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ins Leben gerufen hat. Das erste Zentrum entsteht jetzt in Hannover unter der Führung von PZH und IPH. Was können Mittelstand und Handwerk erwarten?
Industrie 4.0, Digitalisierung, KMU
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind in modernen Produktionsanlagen mittlerweile fest etabliert. Die Auslegung des FTS bedeutet im jetzigen Stand der Technik allerdings immer noch einen enormen Planungsaufwand und damit hohe Kosten, da sehr unterschiedliche Ziele (z. B. kurze Wege, Kollisionsvermeidung, Maximierung des Freiraums, Berücksichtigung des Personenverkehrs) gleichzeitig verfolgt werden müssen. Je nach Anwendungsfall werden den unterschiedlichen Optimierungszielen verschiedene Prioritäten zugeordnet. Die Gewichtung dieser Ziele ist stark von der Einschätzung eines Experten abhängig. Automatisierte Ansätze in Form von Algorithmen liefern Ergebnisse die mathematisch korrekt, in der Realität aber nicht direkt anwendbar sind. Dieser Beitrag präsentiert ein Expertensystem, das automatisiert Wegenetze für FTS auslegt. Ziel ist dabei, Wegenetze zu erstellen, die sowohl effizient als auch praktisch anwendbar sind. Hierzu werden klassische Wegenetzalgorithmen (Lee und A*), die mathematisch effiziente Wegenetze erstellen können, mit menschlichem Expertenwissen in Form einer Fuzzy Logik verknüpft. Die Ergebnisse des Expertensystems werden anhand verschiedener Layouts angewendet und evaluiert.
Wegenetz, Fahrerlose Transportsysteme, A*, Wegfindung
Die benötigte Energie einer Gurtförderanlage wird auch von den verwendeten Tragrollen beeinflusst. Die IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH hat dazu einen Prüfstand zur Messung des Tragrollenlaufwiderstands modifiziert, um die Auslegung einer Förderanlage zu verbessern. Die erzielte Wiederholgenauigkeit von 0,3 N zeigt eine gute Funktionalität des Prüfstands.
Prüfstand, Tragrollen, Fördertechnik
Die Montage von großskaligen Produkten ist üblicherweise nach dem Baustellenprinzip organisiert. Für jedes zu montierende Endprodukt nimmt der Flächenbedarf mit zunehmender Montagezeit zu, weshalb eine feste Fläche reserviert wird, welche der maximalen Ausdehnung des Produktes entspricht. Da die vorhandene Fläche begrenzt ist, konkurrieren die einzelnen Produkte um diese. Hieraus resultieren hohe Flächenbedarfe und schlechte Flächennutzungsgrade. Deshalb sollten zeitveränderliche, konkurrierende Flächenbedarfe in der Planung von Fabriklayouts berücksichtigt werden.
Layoutproblem, zeitdynamisch, konkurrierende Flächen
Um die langfristige Investition in eine Fabrik wirtschaftlich zu gestalten, müssen zukunftsfähige Fabriken flexibel und wandlungsfähig geplant werden. Einen Ansatz zur Lösung dieser Herausforderungen bietet das Prozessmodell der Synergetischen Fabrikplanung, welches Produktions- und Objektplanung sowie Projektmanagement vereint. Die Synergetische Fabrikplanung ist ein sinnvoller Weg, die Planungen der verschiedenen Fachdisziplinen für eine Fabrik in einem frühen Stadium zu parallelisieren und wechselseitige Synergien zu nutzen. Im Rahmen von zahlreichen Projekten konnte am IPH die Praktikabilität sowie die hohe Güte der Planungsergebnisse, die mit Hilfe des Prozessmodells erreicht werden kann, nachgewiesen werden.
Fabrikplanung, Layoutplanung, Grüne-Wiese-Planung, Restrukturierungsplanung
Der Vortrag gibt einen Überblick über die Arbeitsgebiete des IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH. In den Bereichen Produktionsautomatisierung, Logistik und Prozesstechnik werden exemplarisch Praxisbeispiele für Forschungs- und Beratungsprojekte aufgezeigt. Zudem erfolgt eine Einführung in das Thema Industrie 4.0 und die Darstellung der sich daraus ergebenden Trends und Chancen.
Forschung und Entwicklung, Industrie 4.0, Automatisierungstechnik
Um die langfristige Investition in eine Fabrik wirtschaftlich zu gestalten, müssen zukunftsfähige Fabriken flexibel und wandlungsfähig geplant werden. Einen Ansatz zur Lösung dieser Herausforderungen bietet das Prozessmodell der Synergetischen Fabrikplanung, welches Produktions- und Objektplanung sowie Projektmanagement vereint. Die Synergetische Fabrikplanung ist ein sinnvoller Weg, die Planungen der verschiedenen Fachdisziplinen für eine Fabrik in einem frühen Stadium zu parallelisieren und wechselseitige Synergien zu nutzen. Im Rahmen von zahlreichen Projekten konnte am IPH die Praktikabilität sowie die hohe Güte der Planungsergebnisse, die mit Hilfe des Prozessmodells erreicht werden kann, nachgewiesen werden.
Fabrikplanung, Layoutplanung, Grüne-Wiese-Planung, Restrukturierungsplanung
Inhalt des Vortrags im Rahmen des vom IFA und IPH durchgeführten Fabrikplanungsseminars war die Vorstellung der Vorgehensweise und der Ergebnisse eines Fabrikplanungsprojektes mit einem Automobilzulieferer.
Fabrikplanung, Groblayout, Automobilzulieferer
Bauteile effizient umformen, ohne dass Grat entsteht: Dazu eignet sich das Querkeilwalzen. Für hybride Halbzeuge muss es völlig neu erforscht werden: Mit welchen Einstellungen lassen sich Materialkombinationen – beispielsweise aus Stahl und Aluminium – gemeinsam umformen?
Querkeilwalzen, hybride Halbzeuge
In diesem Artikel wird zuerst die Ausgangslage, die zur Entwicklung eines kleinskaligen Cyber-Physischen Materialhandhabungssystems führt, beschrieben. Anhand der Ausgangslage und den allgemeinen Anforderungen eines Materialflusssystems werden im folgenden neue Anforderungen an ein kleinskaliges Cyber-Physisches Materialhandhabungssystem abgeleitet. Da das entwickelte System aus mehreren dezentral gesteuerten Förderelementen besteht, wird ebenfalls das Datenübertragungsprinzip innerhalb eines solchen Systems beschrieben.
Cyber-Physisches Materialhandhabungssystem, Datenübertragung, dezentral gesteuert, Förderer
In dem Vortrag wurde das Forschungsprojekt „Entwicklung eines Qualitätssystems zur inhaltlichen Bewertung von 8D-Reports (QuSys)“ vorgestellt. Die Ziele des Forschungsprojekts sind die effektivere Gestaltung des Reklamationsmanagements und des internen Fehlermanagements über die automatisierte Qualitätsbewertung von 8D-Reports. Die Bewertung ermöglicht gezielt Verbesserungsmaßnahmen zu treffen und verhindert darüber hinaus, dass mangelhafte 8D-Reports an den Kunden geschickt werden.
Reklamationsmanagement, Reports, Qualitätsbewertung
