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Vorwort |
5 |
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Inhalt |
7 |
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1 Industrie 4.0 – Hype oder Revolution? |
9 |
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1 Die fortschreitende Digitalisierung verändert die Unternehmensumwelt |
11 |
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2 Industrie 4.0 – Die vierte industrielle Revolution |
13 |
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3 Welchen Mehrwert liefert das Konzept für die Unternehmen und die deutsche Wirtschaft? |
14 |
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4 Mehrwert und Aufbau dieses Buches |
19 |
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5 Fazit |
21 |
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6 Literaturhinweise |
22 |
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2 Industrie 4.0 – Grundlagen und Gesamtzusammenhang |
24 |
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2.1 Industrie 4.0 – Struktur und Historie |
24 |
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1 Die vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) |
26 |
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2 Komponenten der Industrie 4.0 |
29 |
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3 Drei grundlegende Phasen der technologischen Entwicklung von Industrie 4.0 |
31 |
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3.1 Phase 1: Ubiquitous Computing |
31 |
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3.2 Phase 2: Internet der Dinge und Dienste (IoTS) |
33 |
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3.3 Phase 3: Cyber-physisches Produktionssystem (CPPS) |
36 |
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4 Fazit |
38 |
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5 Literaturhinweise |
39 |
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2.2 Industrie 4.0 – Fünf zentrale Paradigmen |
42 |
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1 Einführung |
44 |
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2 Paradigma 1: Vertikale und horizontale Integration |
44 |
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3 Paradigma 2: Dezentrale Intelligenz |
46 |
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4 Paradigma 3: Dezentrale Steuerung |
47 |
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5 Paradigma 4: Durchgängiges digitales Engineering |
48 |
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6 Paradigma 5: Cyber-physisches Produktionssystem (CPPS) |
49 |
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7 Zusammenspiel der fünf zentralen Industrie 4.0-Paradigmen amBeispiel eines fiktiven Unternehmens |
50 |
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8 Fazit |
52 |
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|
9 Literaturhinweise |
52 |
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2.3 Industrie 4.0 – Technologische Komponenten |
54 |
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1 Datenerhebung und -verarbeitung in der Industrie 4.0 |
56 |
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1.1 Die Automatisierungspyramide der industriellen Fertigung |
56 |
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1.2 Radio Frequency Identification-Chip (RFID-Chip) |
58 |
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1.3 Cloud Computing |
61 |
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1.4 Big Data-Dienste |
63 |
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1.5 Analytics-Dienste |
65 |
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2 Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M-Kommunikation) |
66 |
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2.1 Maschine-zu-Maschine-Kommunikation in der Industrie 4.0 |
66 |
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2.2 OLE for process control Unified Architecture (OPC UA) |
67 |
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2.3 Überführung von Standards in einheitliche Normen |
69 |
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3 Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) |
70 |
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3.1 Mensch-Maschine-Interaktion in der Industrie 4.0 |
70 |
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3.2 Virtual Reality (VR) |
71 |
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3.3 Augmented Reality (AR) |
74 |
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4 Fazit |
76 |
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|
5 Literaturhinweise |
77 |
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2.4 Industrie 4.0-Gesamtkonzept: Zusammenspiel von intelligenten Infrastrukturen, Paradigmen und technologischen Komponenten |
80 |
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1 Branchenspezifische Einflüsse von Industrie 4.0 |
82 |
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1.1 Der Einfluss der Digitalisierung als Querschnittstechnologie |
82 |
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1.2 Intelligente Infrastrukturen im Umfeld der Smart Factory |
83 |
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1.3 Leitmarkt- und Leitanbieterperspektive |
84 |
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|
2 Abgrenzung zwischen einer segmentierten und integrierten Umsetzung |
85 |
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2.1 Grenzen einer segmentierten Umsetzung |
85 |
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2.2 Case: Das Zusammenspiel der Industrie 4.0-relevanten Komponenten |
86 |
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|
3 Fazit |
88 |
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|
4 Literaturhinweise |
88 |
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|
3 Industrie 4.0 – Vorgehensmodell für die Einführung |
90 |
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3.1 Industrie 4.0-Strategie: So geht man bei der Einführung vor |
90 |
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|
1 Fünf Paradigmen – Indikatoren für Industrie 4.0-Erfahrung |
92 |
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2 Das 3C-Modell – Zentrale Komponenten einer Industrie 4.0-Strategie |
94 |
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2.1 C1 (Competitor) – Wettbewerber |
95 |
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|
2.2 C2 (Client) – Kunde |
97 |
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2.3 C3 (Company) – Unternehmen |
99 |
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|
3 Zusammenführung: Strategische Industrie 4.0-Positionen |
100 |
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|
4 Vorgehen zur Entwicklung einer Industrie 4.0-Einführungsstrategie |
102 |
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|
4.1 Schritt 1: Industrie 4.0-Analyse: Wo steht das Unternehmen? |
104 |
|
|
4.2 Schritt 2: Industrie 4.0-Zielbestimmung: Wo will das Unternehmen hin? |
108 |
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|
4.3 Schritt 3: Industrie 4.0-Maßnahmenumsetzung: Wie können die Ziele ganzheitlich operationalisiert werden? |
111 |
|
|
5 Fazit |
115 |
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|
6 Literaturhinweise |
116 |
|
|
3.2 Industrie 4.0-Anwendungsbeispiel: Entwicklung einer Industrie 4.0-Strategie am Beispiel eines Unternehmens der Lackmittelindustrie |
118 |
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|
1 Vorstellung des Unternehmens „Musterlack GmbH“ |
120 |
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|
2 Aktuelle strategische Ausrichtung nach dem 3C-Modell |
121 |
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|
2.1 C1 (Competitor) – Wettbewerber |
121 |
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|
2.2 C2 (Client) – Kunde |
122 |
|
|
2.3 C3 (Company) – Unternehmen |
123 |
|
|
3 Erfahrung des Unternehmens mit Industrie 4.0 |
123 |
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|
4 Schritt 1: Industrie 4.0-Ist-Analyse: Wo steht das Unternehmen? |
124 |
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|
4.1 Phase 1: Analyse des Anpassungsbedarfs der Geschäftsstrategie |
124 |
|
|
4.2 Phase 2: Analyse des Erfahrungsgrads mit Industrie 4.0 (Use Case-Analyse) |
130 |
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|
5 Schritt 2: Industrie 4.0-Zielbestimmung: Wo will das Unternehmen hin? |
131 |
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|
6 Schritt 3: Industrie 4.0-Maßnahmenumsetzung: Wie können die Ziele ganzheitlich operationalisiert werden? |
133 |
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|
6.1 Betrachtungsebene 1: Management von Projekten |
133 |
|
|
6.2 Betrachtungsebene 2: Management von Prozessen |
136 |
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|
6.3 Betrachtungsebene 3: Management von (IT)-Technologien |
136 |
|
|
6.4 Betrachtungsebene 4: Management von Organisation |
137 |
|
|
6.5 Betrachtungsebene 5: Management von Mitarbeitern |
138 |
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|
7 Fazit |
139 |
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|
4 Industrie 4.0 – Use Cases aus Forschung und Unternehmenspraxis |
140 |
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|
4.1 Vernetzung der realen und der virtuellen Welt in der Produktionsplanung |
140 |
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|
1 Einführung |
142 |
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|
2 Motivation |
142 |
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|
3 Inhalt des Projektes |
145 |
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3.1 Anforderungen |
145 |
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|
3.2 Innovativer Ansatz |
146 |
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|
3.3 Verfahren |
147 |
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|
4 Anwendung: Konkrete Use Cases aus der Produktionsplanung |
150 |
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|
4.1 Vernetzung der realen Fertigung mit der virtuellen Planung |
150 |
|
|
4.2 Vernetzung zwischen OEM und Lieferant |
152 |
|
|
5 Fazit und Ausblick |
153 |
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|
5.1 Fazit und Nutzenpotentiale |
153 |
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|
5.2 Ausblick in die Zukunft |
155 |
|
|
6 Literaturhinweise |
155 |
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|
4.2 Durchgängiges digitales Engineering und Losgröße 1 in der Getränkeabfüll- und Verpackungsindustrie |
158 |
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|
1 Unternehmenshintergrund |
160 |
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|
2 Motivation zur Einführung von Industrie 4.0 in Unternehmen |
160 |
|
|
3 Anwendungsbeispiele: Industrie 4.0 im konkreten Praxiseinsatz |
160 |
|
|
3.1 Direct Print-Maschine |
161 |
|
|
3.2 Forschungsprojekt CyberSystemConnector – Aktualisierte Dokumentationserstellung |
163 |
|
|
4 Fazit: Industrie 4.0 für Unternehmen |
167 |
|
|
5 Zukunftsausblick |
167 |
|
|
6 Weiterführende Informationen |
168 |
|
|
7 Literaturhinweise |
168 |
|
|
4.3 MICA – Die modulare Embedded Plattform der Firma HARTING für Industrie 4.0 |
170 |
|
|
1 Unternehmensvorstellung |
172 |
|
|
2 Motivation und Problemstellung |
172 |
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|
3 Lösung und Umsetzung |
173 |
|
|
4 Fazit und Nutzen |
176 |
|
|
5 Ausblick |
177 |
|
|
6 Literaturhinweise |
177 |
|
|
4.4 Innovative Konzepte einer sich selbstorganisierenden Fahrzeugmontage am Beispiel des Forschungsprojekts SMART FACE |
180 |
|
|
1 Einführung |
182 |
|
|
2 Hintergrund und Motivation |
183 |
|
|
3 Zielsetzung des Forschungsprojekts |
184 |
|
|
4 Vorgehensweise im Forschungsprojekt |
186 |
|
|
5 Konzeptbeschreibung |
187 |
|
|
5.1 Anforderungsanalyse |
187 |
|
|
5.2 Betriebskonzept |
189 |
|
|
5.3 Produktionsprogrammplanung |
190 |
|
|
5.4 Produktionssteuerung |
191 |
|
|
6 Ansätze für die praktische Umsetzung |
193 |
|
|
6.1 Minidemonstrator |
193 |
|
|
6.2 Maxidemonstratoren |
195 |
|
|
7 Ausblick |
195 |
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|
8 Danksagung |
196 |
|
|
9 Literaturverzeichnis |
196 |
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|
4.5 viEMA: Schwankenden Stückzahlen in Industrie 4.0 durch flexiblen Wechsel zwischen Handund Automatenmontage begegnen |
200 |
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|
1 Über das FZI Forschungszentrum Informatik und die an viEMA beteiligten Projektpartner |
202 |
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|
2 Motivation |
203 |
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|
3 Problemstellung |
204 |
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|
4 Technische Umsetzung der flexiblen viEMA-Fertigungszelle |
205 |
|
|
4.1 Intuitive Programmierung und Wissensrepräsentation |
206 |
|
|
4.2 Systemergonomische Analyse des Programmiervorganges und der Eingabemedien |
207 |
|
|
4.3 Sensortechnik zur Bauteil-Lokalisierung und Umweltvermessung |
208 |
|
|
4.4 Automatische Greifund Bewegungsplanung für wandelbare Greifer |
208 |
|
|
4.5 Aufbau der viEMA-Zelle mit passendem Sicherheitskonzept |
209 |
|
|
4.6 Netzwerk- und Internetanbindung |
211 |
|
|
4.7 Werkserprobung |
211 |
|
|
5 Fazit und Nutzenpotentiale |
212 |
|
|
6 Ausblick in die Zukunft |
214 |
|
|
7 Literaturhinweise |
215 |
|
|
4.6 Digitale Transformation: Wie Virtual / Mixed und Augmented Reality unser Arbeitsleben verändern |
216 |
|
|
1 Unternehmensvorstellung |
218 |
|
|
2 Motivation |
218 |
|
|
3 Historie |
219 |
|
|
4 Umsetzung |
220 |
|
|
4.1 Mixed Reality-Systemlandschaft |
220 |
|
|
4.2 Mixed Reality im Prototypenbau und in der Produktion |
221 |
|
|
4.3 Mixed Reality in der Designentwicklung für MB Vans |
223 |
|
|
4.4 Mobiler Einsatz von Augmented Reality |
223 |
|
|
4.5 Einsatz im Vertrieb |
224 |
|
|
5 Ausblick |
225 |
|
|
6 Literaturhinweise |
226 |
|
|
4.7 Pumpen und Armaturen im Umfeld von Industrie 4.0 |
228 |
|
|
1 Unternehmenshintergrund der KSB AG |
230 |
|
|
2 Motivation zur Einführung von Industrie 4.0 |
230 |
|
|
3 Industrie 4.0 bei KSB |
232 |
|
|
3.1 KSB-Sonolyzer |
232 |
|
|
3.2 Equipment Management |
234 |
|
|
4 Fazit und Nutzenpotentiale |
236 |
|
|
5 Zukunftsausblick |
237 |
|
|
4.8 Innovation Labs und Aktivitäten der Volkswagen Konzern IT im Zuge der Digitalisierung und Industrie 4.0 |
238 |
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|
1 Der Volkswagen Konzern und seine IT |
240 |
|
|
2 Die Digitalisierung und ihre Herausforderungen für Unternehmen klassischer Industrien |
241 |
|
|
3 Implikationen für die Organisation der Volkswagen Konzern IT |
243 |
|
|
3.1 Data:Lab – ein Innovations-Hotspot für Big Data und Digitalisierung |
244 |
|
|
3.2 Smart.Production:Lab – Lösungen für die Industrie 4.0 |
247 |
|
|
3.3 Digital:Lab – Digitales Ökosystem für Mobilitätsservices |
249 |
|
|
3.4 Code:Lab – Ein Accelerator am Puls der Zeit des Silicon Valley |
250 |
|
|
4 Resümee / Ausblick |
250 |
|
|
5 Acknowledgement |
251 |
|
|
6 Literaturverzeichnis |
251 |
|
|
5 Industrie 4.0 – Ausblick |
254 |
|
|
1 Industrie 4.0: Status Quo |
256 |
|
|
2 Zentrale Herausforderungen für die Zukunft |
258 |
|
|
2.1 Reifegrad der für Industrie 4.0 relevanten Technologien |
258 |
|
|
2.2 Risiken beim Einsatz von Industrie 4.0 |
262 |
|
|
2.3 Weiterentwicklung der Managementinstrumente |
264 |
|
|
3 Fazit |
265 |
|
|
4 Literaturhinweise |
266 |
|
|
Glossar |
268 |
|
|
Autorenverzeichnis |
275 |
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