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E-Book

Produktion und Logistik mit Zukunft

Digital Engineering and Operation

VerlagSpringer Vieweg
Erscheinungsjahr2015
Seitenanzahl399 Seiten
ISBN9783662482667
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis66,99 EUR

Dieses Buch behandelt die Zukunftsfähigkeit der Produktion mit flexibler Interaktion zwischen qualifizierten Mitarbeitern und hochentwickelten Werkzeugen. Industrie 4.0 und die weitere Entwicklung erfordern eine Vernetzung der handelnden Personen und der realen Objekte mit virtuellen Systemen, welche die Entstehung dynamischer, echtzeitoptimierter und selbstorganisierender, unternehmensübergreifender Wertschöpfungsnetzwerke zum Ziel hat, Digital Engineering and Operation. Vor diesem Hintergrund ergibt sich eine Reihe von Fragestellungen, für die dieses Buch  Lösungsansätze anbietet.

Diese Fragen werden in dreifacher Sicht für eine Produktion und Logistik mit Zukunft beantwortet. Die erste Sichtweise widmet sich den Instrumenten, die hierfür zum Teil neu entwickelt werden müssen, um entsprechende Lösungsansätze für die Industrie 4.0 umzusetzen. Die zweite Sichtweise erläutert den Umgang mit digitalen, domänenübergreifenden Modellen und Werkzeugen als Grundlage für ein Digital Engineering and Operation. In der dritten Sichtweise werden praktische Realisierungen auf dem Weg zur Industrie 4.0 demonstriert sowie mögliche Entwicklungen für die Zukunft aufgezeigt.



Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk

Nach dem Studium der Mathematik und Industrietätigkeit 1983 Promotion auf dem Gebiet der Fabrikplanung. 1988 Habilitation. 1989 Hochschuldozent für Produktionsprozesssteuerung am Institut für Betriebsgestaltung, Universität Magdeburg. Seit 1994 Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) in Magdeburg und seit 2003 Universitätsprofessor auf dem Lehrstuhl Logistische Systeme an der Universität Magdeburg.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
Autorenverzeichnis15
Abkürzungen17
1Einleitung – Herausforderungen für die Produktion mit Zukunft22
1.1 Demografischer Wandel23
1.2 Ressourceneffizienz38
1.3 Digital Engineering and Operation – Neue Methoden des Digital Engineering and Operation48
1.3.1 Einführung48
1.3.2 Motivation49
1.3.3 Einordnung in den Stand der Technik52
1.3.4 Herausforderungen53
1.4 Betrachtungsrahmen62
1.5 Literatur62
2Arbeitssysteme der Zukunft70
2.1 Anforderungen an die Arbeitsplätze der Zukunft70
2.2 Mensch-Roboter-Arbeitsplatz73
2.2.1 Technologien und technische Voraussetzungen73
2.2.2 Multisensorsystem zur optischen Arbeitsraumüberwachung74
2.2.3 Taktilsensorik zur Kollisionserkennung (sichere MRI)79
2.2.4 Navigationslösungen für mobile Assistenzroboter82
2.2.5 Intuitive Interaktionswerkzeuge90
2.2.6 Intelligente Produktion mit flexiblen Roboterwerkzeugen95
2.2.7 Hochflexible Produktionsverfahren mit Industrierobotern100
2.2.8 Zwischenfazit: Herausforderungen104
2.3 Montage-Arbeitsplatz – Visuelle Assistenz und optische Prüfung105
2.3.1 Neue Technologien für Montageassistenz und Montageprüfung105
2.3.2 Visuelle Assistenz – Unterstützung für komplexe manuelle Montageaufgaben106
2.3.3 Modellbasierte optische Montageprüfung117
2.3.4 Zusammenfassung verwendeter Modelle, Methoden und Werkzeuge127
2.4 Bedien-Arbeitsplatz129
2.4.1 Anforderungen129
2.4.2 Technologische/Technische Voraussetzungen129
2.4.3 Realisierungsbeispiele131
2.5 Kommissionier-Arbeitsplatz140
2.5.1 Definition und wirtschaftliche Bedeutung140
2.5.2 Der intelligente Kommissionier-Arbeitsplatz143
2.5.3 Informationstechnische Assistenz143
2.5.4 Körperliche Assistenz146
2.5.5 Kognitive Assistenz147
2.5.6 Ausblick151
2.6 Arbeitsplatz zur medizinischen Behandlung151
2.6.1 Herausforderungen bei minimal-invasiven Therapieverfahren151
2.6.2 Planungsund Testumgebung für minimal-invasive Operationsverfahren155
2.6.3 Zusammenfassung und Ausblick167
2.7 Literatur168
3Produktionssysteme171
3.1 Optische Technologien für die Messund Prüftechnik – Qualitätskontrolle – Inlinefähiges Messen und Prüfen171
3.1.1 Allgemeine Rahmenbedingungen und Herausforderungen171
3.1.2 Neue Technologien für Inlinefähiges Messen und Prüfen172
3.1.3 Realisierungsbeispiel: Geometrische Qualitätsprüfung von Aluminiumrädern177
3.1.4 Zusammenfassung und Ausblick190
3.2 Effiziente Energiewandlung und -verteilung192
3.2.1 Grundlagen zum Energieeinsatz in Produktionsprozessen192
3.2.2 Energiewandlungsprozesse195
3.2.3 Geschlossene Energiekreisläufe217
3.2.4 Effiziente Energieverteilung222
3.3 Energieeffiziente Produktion227
3.3.1 Herausforderungen der Energieeffizienten Produktion227
3.3.2 Ansätze des Digital Engineering and Operation zur Steigerung der Energieeffizienz produzierender Unternehmen232
3.4 Smart Farming-Systeme244
3.4.1 Smart Farming244
3.4.2 Entwicklung, Aufbau, Anlauf und Betrieb von Smart Farming-Systemen252
3.4.3 Zusammenfassung und Ausblick258
3.5 Literatur260
4Logistiksysteme264
4.1 Einleitung264
4.2 Der Intelligente Logistikraum266
4.3 AutoID-Einsatz in Logistikund Produktionssystemen270
4.3.1 Funkbasierte Systeme271
4.3.2 Bildbasierte Systeme282
4.4 Einsatz von Ortungstechnologien in Logistik-und Produktionssystemen282
4.4.1 Funkbasierte Systeme284
4.4.2 Bildbasierte Systeme286
4.5 Einsatz der Zustandsüberwachung in Logistik-und Produktionssystemen289
4.5.1 Optische Verfahren der Zustandsüberwachung mittels Tiefenbildsensorik290
4.5.2 Intelligente Ladungsträger292
4.6 Funktionen des Digital Engineering and Operation – Datenanalyse und -auswertung292
4.7 Funktionen des Digital Engineering and Operation – Planung der Sensorverteilung294
4.7.1 Planung der Sensorverteilung für digitale Kamerasysteme296
4.7.2 Anwendungsbeispiel – Sensorplanung und virtuelle Inbetriebnahme in der Praxis297
4.8 Fazit – Herausforderungen für die Intelligenten Standardisierten Logistikräume299
4.9 Literatur300
5Digital Engineering and Operation301
5.1 Produktentwicklung – Beispiele des Virtual Engineering am Fraunhofer IFF301
5.1.1 Möglichkeiten und Grenzen heutiger Produktentwicklungssysteme301
5.1.2 Anforderungen an ein System zur durchgehenden Produktentwicklung in der Mechatronik306
5.1.3 VEMOS – ein System zum durchgängigen modellbasierten Entwurf mechatronischer Systeme308
5.1.4 Automatische Generierung von Mehrkörpersystem-Modellen aus CAD-Daten312
5.1.5 Automatisierte Erstellung domänenübergreifender Modelle und echtzeitfähige Kopplung von Simulation, Visualisierung und rea316
5.1.6 VINCENT – Ein Werkzeug zur virtuellen Entwicklung von Steuerungsprogrammen für Sondermaschinen323
5.1.7 VITES – SPS-Programmierung durch virtuelles Teachen329
5.1.8 Viro-Con – Ein virtueller Konfigurator für modulare Robotersysteme334
5.1.9 Automatische NC-Programmgenerierung am Beispiel des Elektronenstrahlschweißens339
5.1.10 Verteilte Echtzeitsimulation mechatronischer Fahrzeugmodelle341
5.1.11 Virtuelles Prüffeld für die Entwicklung elektrischer Großmaschinen345
5.1.12 Multiphysikalische Simulation mechatronischer Produkte am Beispiel eines Herzunterstützungssystems348
5.2 Technologiebasierte Qualifizierung – Weiterbildung und Wissenstransfer der Zukunft mit neuen Methoden des Digital Engineerin355
5.2.1 Einführung355
5.2.2 Herausforderungen356
5.2.3 Technologiebasierte Qualifizierung360
5.2.4 Technologiebasierte Qualifizierung am Beispiel des Bedienarbeitsplatzes369
5.2.5 Die Nutzung von VRund AR-Technologien379
5.2.6 Zusammenfassung und Ausblick379
5.3 Morphologie des Digital Engineering and Operation382
5.3.1 Einführung382
5.3.2 Anwendungsbereiche382
5.3.3 Datenquellen383
5.3.4 Modellbildung385
5.3.5 Assistenz in der Betriebsphase387
5.3.6 Zusammenfassung389
5.4 Literatur390
Index394

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