| Vorwort | 5 |
| Inhaltsverzeichnis | 7 |
| Autorenverzeichnis | 15 |
| Abkürzungen | 17 |
| 1Einleitung – Herausforderungen für die Produktion mit Zukunft | 22 |
| 1.1 Demografischer Wandel | 23 |
| 1.2 Ressourceneffizienz | 38 |
| 1.3 Digital Engineering and Operation – Neue Methoden des Digital Engineering and Operation | 48 |
| 1.3.1 Einführung | 48 |
| 1.3.2 Motivation | 49 |
| 1.3.3 Einordnung in den Stand der Technik | 52 |
| 1.3.4 Herausforderungen | 53 |
| 1.4 Betrachtungsrahmen | 62 |
| 1.5 Literatur | 62 |
| 2Arbeitssysteme der Zukunft | 70 |
| 2.1 Anforderungen an die Arbeitsplätze der Zukunft | 70 |
| 2.2 Mensch-Roboter-Arbeitsplatz | 73 |
| 2.2.1 Technologien und technische Voraussetzungen | 73 |
| 2.2.2 Multisensorsystem zur optischen Arbeitsraumüberwachung | 74 |
| 2.2.3 Taktilsensorik zur Kollisionserkennung (sichere MRI) | 79 |
| 2.2.4 Navigationslösungen für mobile Assistenzroboter | 82 |
| 2.2.5 Intuitive Interaktionswerkzeuge | 90 |
| 2.2.6 Intelligente Produktion mit flexiblen Roboterwerkzeugen | 95 |
| 2.2.7 Hochflexible Produktionsverfahren mit Industrierobotern | 100 |
| 2.2.8 Zwischenfazit: Herausforderungen | 104 |
| 2.3 Montage-Arbeitsplatz – Visuelle Assistenz und optische Prüfung | 105 |
| 2.3.1 Neue Technologien für Montageassistenz und Montageprüfung | 105 |
| 2.3.2 Visuelle Assistenz – Unterstützung für komplexe manuelle Montageaufgaben | 106 |
| 2.3.3 Modellbasierte optische Montageprüfung | 117 |
| 2.3.4 Zusammenfassung verwendeter Modelle, Methoden und Werkzeuge | 127 |
| 2.4 Bedien-Arbeitsplatz | 129 |
| 2.4.1 Anforderungen | 129 |
| 2.4.2 Technologische/Technische Voraussetzungen | 129 |
| 2.4.3 Realisierungsbeispiele | 131 |
| 2.5 Kommissionier-Arbeitsplatz | 140 |
| 2.5.1 Definition und wirtschaftliche Bedeutung | 140 |
| 2.5.2 Der intelligente Kommissionier-Arbeitsplatz | 143 |
| 2.5.3 Informationstechnische Assistenz | 143 |
| 2.5.4 Körperliche Assistenz | 146 |
| 2.5.5 Kognitive Assistenz | 147 |
| 2.5.6 Ausblick | 151 |
| 2.6 Arbeitsplatz zur medizinischen Behandlung | 151 |
| 2.6.1 Herausforderungen bei minimal-invasiven Therapieverfahren | 151 |
| 2.6.2 Planungsund Testumgebung für minimal-invasive Operationsverfahren | 155 |
| 2.6.3 Zusammenfassung und Ausblick | 167 |
| 2.7 Literatur | 168 |
| 3Produktionssysteme | 171 |
| 3.1 Optische Technologien für die Messund Prüftechnik – Qualitätskontrolle – Inlinefähiges Messen und Prüfen | 171 |
| 3.1.1 Allgemeine Rahmenbedingungen und Herausforderungen | 171 |
| 3.1.2 Neue Technologien für Inlinefähiges Messen und Prüfen | 172 |
| 3.1.3 Realisierungsbeispiel: Geometrische Qualitätsprüfung von Aluminiumrädern | 177 |
| 3.1.4 Zusammenfassung und Ausblick | 190 |
| 3.2 Effiziente Energiewandlung und -verteilung | 192 |
| 3.2.1 Grundlagen zum Energieeinsatz in Produktionsprozessen | 192 |
| 3.2.2 Energiewandlungsprozesse | 195 |
| 3.2.3 Geschlossene Energiekreisläufe | 217 |
| 3.2.4 Effiziente Energieverteilung | 222 |
| 3.3 Energieeffiziente Produktion | 227 |
| 3.3.1 Herausforderungen der Energieeffizienten Produktion | 227 |
| 3.3.2 Ansätze des Digital Engineering and Operation zur Steigerung der Energieeffizienz produzierender Unternehmen | 232 |
| 3.4 Smart Farming-Systeme | 244 |
| 3.4.1 Smart Farming | 244 |
| 3.4.2 Entwicklung, Aufbau, Anlauf und Betrieb von Smart Farming-Systemen | 252 |
| 3.4.3 Zusammenfassung und Ausblick | 258 |
| 3.5 Literatur | 260 |
| 4Logistiksysteme | 264 |
| 4.1 Einleitung | 264 |
| 4.2 Der Intelligente Logistikraum | 266 |
| 4.3 AutoID-Einsatz in Logistikund Produktionssystemen | 270 |
| 4.3.1 Funkbasierte Systeme | 271 |
| 4.3.2 Bildbasierte Systeme | 282 |
| 4.4 Einsatz von Ortungstechnologien in Logistik-und Produktionssystemen | 282 |
| 4.4.1 Funkbasierte Systeme | 284 |
| 4.4.2 Bildbasierte Systeme | 286 |
| 4.5 Einsatz der Zustandsüberwachung in Logistik-und Produktionssystemen | 289 |
| 4.5.1 Optische Verfahren der Zustandsüberwachung mittels Tiefenbildsensorik | 290 |
| 4.5.2 Intelligente Ladungsträger | 292 |
| 4.6 Funktionen des Digital Engineering and Operation – Datenanalyse und -auswertung | 292 |
| 4.7 Funktionen des Digital Engineering and Operation – Planung der Sensorverteilung | 294 |
| 4.7.1 Planung der Sensorverteilung für digitale Kamerasysteme | 296 |
| 4.7.2 Anwendungsbeispiel – Sensorplanung und virtuelle Inbetriebnahme in der Praxis | 297 |
| 4.8 Fazit – Herausforderungen für die Intelligenten Standardisierten Logistikräume | 299 |
| 4.9 Literatur | 300 |
| 5Digital Engineering and Operation | 301 |
| 5.1 Produktentwicklung – Beispiele des Virtual Engineering am Fraunhofer IFF | 301 |
| 5.1.1 Möglichkeiten und Grenzen heutiger Produktentwicklungssysteme | 301 |
| 5.1.2 Anforderungen an ein System zur durchgehenden Produktentwicklung in der Mechatronik | 306 |
| 5.1.3 VEMOS – ein System zum durchgängigen modellbasierten Entwurf mechatronischer Systeme | 308 |
| 5.1.4 Automatische Generierung von Mehrkörpersystem-Modellen aus CAD-Daten | 312 |
| 5.1.5 Automatisierte Erstellung domänenübergreifender Modelle und echtzeitfähige Kopplung von Simulation, Visualisierung und rea | 316 |
| 5.1.6 VINCENT – Ein Werkzeug zur virtuellen Entwicklung von Steuerungsprogrammen für Sondermaschinen | 323 |
| 5.1.7 VITES – SPS-Programmierung durch virtuelles Teachen | 329 |
| 5.1.8 Viro-Con – Ein virtueller Konfigurator für modulare Robotersysteme | 334 |
| 5.1.9 Automatische NC-Programmgenerierung am Beispiel des Elektronenstrahlschweißens | 339 |
| 5.1.10 Verteilte Echtzeitsimulation mechatronischer Fahrzeugmodelle | 341 |
| 5.1.11 Virtuelles Prüffeld für die Entwicklung elektrischer Großmaschinen | 345 |
| 5.1.12 Multiphysikalische Simulation mechatronischer Produkte am Beispiel eines Herzunterstützungssystems | 348 |
| 5.2 Technologiebasierte Qualifizierung – Weiterbildung und Wissenstransfer der Zukunft mit neuen Methoden des Digital Engineerin | 355 |
| 5.2.1 Einführung | 355 |
| 5.2.2 Herausforderungen | 356 |
| 5.2.3 Technologiebasierte Qualifizierung | 360 |
| 5.2.4 Technologiebasierte Qualifizierung am Beispiel des Bedienarbeitsplatzes | 369 |
| 5.2.5 Die Nutzung von VRund AR-Technologien | 379 |
| 5.2.6 Zusammenfassung und Ausblick | 379 |
| 5.3 Morphologie des Digital Engineering and Operation | 382 |
| 5.3.1 Einführung | 382 |
| 5.3.2 Anwendungsbereiche | 382 |
| 5.3.3 Datenquellen | 383 |
| 5.3.4 Modellbildung | 385 |
| 5.3.5 Assistenz in der Betriebsphase | 387 |
| 5.3.6 Zusammenfassung | 389 |
| 5.4 Literatur | 390 |
| Index | 394 |
