Industrie 4.0 Begriffe und Nutzen

Plastik / iStock / Webeye

Der VDMA begleitet und unterstützt seine Mitglieder auf dem Weg zu Industrie 4.0. Hier finden Sie einen Überblick über die aktuellen Angebote, Publikationen und Veranstaltungen des Verbandes.

In der intelligenten Fabrik wird die Produktion mit Hilfe von Industrie 4.0-Technologien flexibler und effizienter. Zentrales Element ist das Aufbrechen hierarchischer Strukturen und die Schaffung eines Netzwerkes unter Einbeziehung von Menschen und Maschinen

 

Ein ganzheitlicher Ansatz vernetzter Produktion endet nicht bei der Herstellung von Produkten. Vor dem Hintergrund, dass Recycling essentiell für die Steigerung der Nachhaltigkeit von Kunststoff- und Gummiprodukten ist, erlaubt eine intelligente Verknüpfung der Maschinen eine direkte Wiederverwendung von Material (z.B. Angüsse im Spritzguss, Randstreifen bei der Folienproduktion) in einem geschlossenen Kreislauf oder die effiziente Zugabe von aufbereitetem Recyclingmaterial. Dies spart Rohmaterial und reduziert dadurch Kosten, aber auch die Umweltauswirkungen des Produkts.

Kosten/Zeitersparnis
Fernwartung

Der Servicetechniker kann über eine (sichere) Datenleitung auf die Steuerung der Maschine zugreifen, Diagnosen durchführen und Lösungen aufzeigen. Eine Unterstützung mittels optischer Erfassungssysteme und Augmented Reality (z.B. Datenbrille) ermöglicht Servicearbeiten ohne Anwesenheit eines Technikers. Da die Anreise entfällt, fallen Wartezeiten und Kosten geringer aus.

Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit


Condition Monitoring, Vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) Sensoren erfassen den Zustand von verschleißanfälligen Bauteilen und kombinieren diese mit den Produktionsbedingungen. Durch die damit mögliche Prognose der Lebensdauer kann eine gezieltere Wartung vorgenommen werden. Es werden Teile nicht mehr nach festgelegten Intervallen ausgetauscht, sondern entsprechend ihrer tatsächlichen Beanspruchung. Kosten für unnötige Ersatzteile werden vermieden und drohende Produktionsausfälle verringert. Dadurch, dass Ersatzteile nicht erst beim Ausfall bestellt werden können, wird die Maschinenverfügbarkeit gesteigert.

Qualitätssicherung/schnelleres Reagieren
Visualisierung, Fernzugriff

Daten aus der Produktion werden gesammelt und grafisch ausgearbeitet auf zentralen Rechnern und/oder mobilen Geräten plattformunabhängig zur Verfügung gestellt. Dadurch kann ein schneller Überblick über den Status der Produktion gewonnen, und Abweichungen schnell erkannt werden. Eine schnelle Reaktion ist möglich (ggf. auch ohne direkt an der Maschine zu stehen), so dass sich Produktionsausfälle reduzieren.

Optimierung Maschinenauslastung, Qualitätssicherung
Leitrechnersysteme/MES

Maschinen tauschen über standardisierte Schnittstellen ihren aktuellen Produktionsstatus miteinander aus und adaptieren sich selbständig. Darüber hinaus werden ausgewählte Parameter an ein zentrales Auswertungssystem übermittelt. Dadurch können Abweichungen von Sollparametern leicht erkannt und ggf. Nachjustierungen frühzeitig vorgenommen werden. Dadurch wird eine gleichbleibend hohe Produktqualität gewährleistet. Durch die Verknüpfung von geplanten Auftragszeiten mit den tatsächlichen Maschinenlaufzeiten kann die Auslastung optimiert werden. Die 'klassische' (hierarchische) Automatisierungspyramide wandelt sich zu einem verknüpften Netzwerk von selbständig agierenden Steuerungen sowie Kontroll-, Informations- und Archivierungs-Systemen (Aufbau 'dezentraler' Intelligenz).

Effizienz-/Qualitätssteigerung in der Produktion Datenaustausch zwischen Maschinen / Maschine-zu-Maschine (M2M) Kommunikation

Maschinen tauschen automatisiert Daten/Informationen mit anderen Maschinen aus. Anders als in bisherigen Anlagensteuerungen über proprietäre Schnittstellen werden nun standardisierte Schnittstellen geschaffen, die eine Kommunikation zwischen Maschinen verschiedener Hersteller ermöglicht. Durch die Schnittstellen erhalten die Maschinen mehr Informationen über ihre Umwelt und vor- und nachgelagerte Prozesse und können dadurch den eigenen Prozess optimieren. Dies führt zu einer Optimierung des Gesamtprozesses, Energie und Material wird eingespart.
Selbstoptimierende Systeme

Zustandsinformationen zum Prozess, dem Produkt und den Umgebungsbedingungen der Maschine ermöglichen eine automatisierte Anpassung von Prozessgrößen zur Prozessstabilisierung. Durch Kombination der Produkteigenschaften und der Produktionsparameter können Auswertealgorithmen effizientere Produktionsparameter ermitteln und diese als Korrekturwerte in die Produktion einfließen lassen.
Modulare Teilsysteme

Die Maschine als modulares System kann erkennen, dass neue Module hinzugefügt wurden und erweitert dadurch automatisch seinen Funktionsumfang, ohne dass eine Reprogrammierung notwendig wird.

 

Qualitätssicherung
Rückverfolgbarkeit (Traceability)

Während der Produktion werden einzelne Teile eindeutig Identifizierbar gemacht (z.B. Aufdrucken eines Data Matrix Codes). Darüber lässt sich später jederzeit feststellen, wann und wo und unter welchen Produktionsbedingungen das Produkt hergestellt, verarbeitet, gelagert, transportiert, … wurde. Unter Einbeziehung der vorgelagerten Materiallogistik wird weiterhin der Weg der eingesetzten Rohware lückenlos dokumentiert und dem Produkt zugeordnet. Diese Rückverfolgbarkeit wird heute schon von vielen Kunden aus dem Medizin- oder Automotivbereich verlangt. Effiziente Lösungen helfen hier bei hoher Informationsqualität Kosten zu sparen.

Risikolose Schulungen ohne Material-/Energieverbrauch, Produktionsausfall
Virtuelle Maschinen

Kopplung des realen Steuerungsprogramms einer Maschine mit einer Simulation unter Echtzeitbedingungen und Einbeziehung des Anwenders mittels 'Human in the Loop'. Im Training werden Einstellungen an einer originalen Bedieneinheit vorgenommen, an das virtuelle Modell der Maschine weitergegeben und führen dort unmittelbar zu Veränderungen im Prozess. Damit sind realitätsnahe aber kostengünstige Trainings möglich.

Durch die Integration von Robotik in die Gesamtsimulation können produktspezifische Positionsanpassungen bereits virtuell vorgenommen und anschließend in der Realität durch Datenaustausch übernommen werden. Die Produktion kann schneller Anlaufen und die Reaktion auf Fehlersituationen kann ohne Produktionsausfälle ausgiebig im Vorfeld und parallel zur Produktion vermittelt werden. Eine Optimierung des Maschinenprozesses in Bezug auf Wartezeiten kann parallel zur eigentlichen Produktion stattfinden.

Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit
Online-Ersatzteilbestellung

Vereinfachung der Bestellung von Ersatzteilen. In einem Online-System werden die zur Maschine passenden Ersatzteile übersichtlich dargestellt. Bestellungen sind ggf. direkt von der Maschine aus möglich.
Online-Planung von Serviceeinsätzen Vernetzte Einsatzplanung der Servicetechniker um Serviceeinsätze optimal in den Produktionsablauf beim Verarbeiter zu integrieren. Dadurch können z.B. Wartungsarbeiten besser zeitlich geplant werden um einen laufenden Großauftrag nicht unterbrechen zu müssen.

Vereinfachte Entscheidungsfindung und Steuerung
Intelligente Benutzeroberflächen

Die Maschinensteuerung informiert den Bediener übersichtlich über die wichtigen Produktionsparameter. Direkte Datenanalysen und -aufbereitungen bieten eine verbesserte Entscheidungsgrundlage. Zusätzlich werden durch intuitive Bedienelemente und eine Anpassung der Oberfläche an den Benutzer Fehlbedienungen minimiert. Außerdem wird durch Vernetzung und automatische Konsolidierung der Daten über Einzel-Systeme hinaus eine deutlich höhere Transparenz der Gesamtprozesse ermöglicht und somit ein wesentlich besseres Gesamtverständnis erreicht.

Produkte mit einem höheren Wert produzieren
Effiziente Individualisierung

Durch die Verknüpfung von Auftrags- und Produktionssystemen (über MES/Leitrechner) mit neuen Fertigungsmöglichkeiten (additiver Fertigung) können Großserienprodukte durch eine Individualisierung effizient veredelt werden. Daraus entstehen Produkte, die zu einem höheren Preis an den Endkunden verkauft werden können. Auch können kleinere Losgrößen effizienter hergestellt werden.

Die Vernetzung der Maschine bzw. ihrer Komponenten bilden die Voraussetzung für verbesserte und erweiterte Serviceleistungen.

Die Maschinen und deren Komponenten sind im Netzwerk identifizierbar und liefern Daten über ihren aktuellen Zustand. Dies ermöglicht u.a. eine effizientere Wartung und führt zu einer Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit.

Durch Sensorik und Vernetzung/Informationsaustausch mit Außen wird die Effizienz der Maschine erhöht was zu einer Effizienzsteigerung im Gesamtprozess führt.

Die Maschine wird durch die zunehmende Informatisierung ein Entscheidungsträger und erfordert weniger Interaktion vom Bediener zur Steigerung der Effizienz und Anlagenverfügbarkeit bei reduziertem Personalaufwand.

Flexible Produktionssysteme ermöglichen die effiziente Herstellung auch kleiner Losgrößen bis hin zur individuellen Fertigung.

Durch automatisierten Informationsaustausch zwischen den eingesetzten Produktionsmitteln adaptieren sich diese weitgehend selbständig und ermöglichen eine verbesserte Optimierung der Gesamtprozesse. Weiterhin wird durch individuelle Kennzeichnungen das Produkt selbst zum Informationsträger und greift dadurch in den Produktionsablauf ein, der gleichzeitig rückverfolgbar wird.

 

Der VDMA begleitet und unterstützt seine Mitglieder auf dem Weg zu Industrie 4.0. Hier finden Sie einen Überblick über die aktuellen Angebote, Publikationen und Veranstaltungen des Verbandes.

Leitfäden, Studien & Sammlungen

Industrie 4.0 Readiness Studie
Die Studie „Industrie 4.0-Readiness“ zeigt die Readiness-Unterschiede der Unternehmen in den einzelnen 4.0-Dimensionen auf und definiert kritische Schritte, um die jeweils nächste Stufe zu erreichen.
Industrie 4.0 Readiness Studie: Deutsch und Englisch, frei zugänglich
(erschienen: Oktober 2015)
Ein Online-Selbst-Check unter www.industrie40-readiness.de ergänzt diese Studie der IMPULS-Stiftung.
Kontakt: VDMA-Forum Industrie 4.0, christian.mosch@vdma.org

Leitfaden Industrie 4.0
Mit dem „Leitfaden Industrie 4.0“ gibt der VDMA den deutschen Maschinen- und Anlagenbauern ein Werkzeug an die Hand, das sie bei der Entwicklung eigener Industrie-4.0-Umsetzungen und Geschäftsmodelle unterstützt.
Leitfaden Industrie 4.0: Deutsch und Englisch, PDF nur für VDMA-Mitglieder, Print kostenfrei für VDMA-Mitglieder, kostenpflichtig für Nichtmitglieder
(erschienen: Juni 2015 / April 2016)
Kontakt: VDMA-Forum Industrie 4.0, beate.stahl@vdma.org

Sammlung I4.0-Forschung an deutschen Forschungsinstituten
Mit der Sammlung „Industrie-4.0-Forschung an deutschen Forschungsinstituten“ bietet das VDMA-Forum Industrie 4.0 einen Überblick über die deutsche Forschungslandschaft auf diesem Gebiet. Mehr als 70 Hochschulen und Institute berichten über ihre aktuellen Projekte.
Sammlung I4.0-Forschung: Deutsch und Englisch, frei zugänglich
(erschienen: April 2016)
Kontakt: VDMA-Forum Industrie 4.0, judith.binzer@vdma.org

Sammlung Industrie 4.0 – Consulting
Industrie 4.0 entsteht an der Schnittstelle zwischen Industrie und IT. Doch der Zugang zu IT und digitalem Denken fällt vielen Maschinen- und Anlagenbauern schwer. Unterstützung hierbei kann von außen kommen. Die neue VDMA-Sammlung „Industrie 4.0 – Consulting“ will interessierten Unternehmen einen Überblick über existierende Beratungsangebote geben.
Sammlung Industrie 4.0 Consulting: Deutsch und Englisch, frei zugänglich
(erschienen: Juli 2016)
Kontakt:
VDMA-Forum Industrie 4.0, michael.kruppa@vdma.org

Leitfaden Datenschutz & Industrie 4.0
Industrie 4.0 geht häufig mit der Verarbeitung personenbezogener Daten einher. Der Leitfaden „Datenschutz & Industrie 4.0“ermöglicht Unternehmen einen Einstieg in das Thema, zeigt Ansätze zur Risikominimierung auf und schafft ein Bewusstsein für Datenschutzfragen.
Leitfaden Datenschutz & Industrie 4.0: Deutsch, PDF, exklusiv für VDMA-Mitglieder, bestellbar bei Iris Bös, iris.boes@vdma.org,
(erschienen: Juni 2016)
Kontakt: VDMA Recht, daniel.vangeerenstein@vdma.org

Leitfaden Industrie 4.0 Security
Ohne den Schutz von Daten und Know-how in den unternehmensübergreifenden Produktions- und Kommunikationsprozessen ist Industrie 4.0 undenkbar. Der „Leitfaden Industrie 4.0 Security“ bietet Handlungsempfehlungen für den Mittelstand.
Leitfaden Industrie 4.0 Security: Deutsch und Englisch, kostenfrei für VDMA-Mitglieder, kostenpflichtig für Nichtmitglieder, bestellbar bei Biljana Gabric, biljana.gabric@vdma.org
(erschienen: April 2016)
Kontakt: VDMA Produkt- und Know-how-Schutz, steffen.zimmermann@vdma.org

Studie Industrie 4.0 – Qualifizierung 2025
Industrie 4.0 verändert die Arbeitswelt schon heute. Neue Inhalte und Methoden müssen daher in die Aus- und Fortbildung integriert werden, Themen wie cyberphysische Systeme, Robotik und Social Media spielen für die vernetzte Produktion eine entscheidende Rolle – das sind zentrale Ergebnisse der VDMA-Studie „Industrie 4.0 – Qualifizierung 2025“.
Studie Industrie 4.0 – Qualifizierung 2025: Deutsch, frei zugänglich
(erschienen: Mai 2016)
Kontakt: VDMA Bildung, joerg.friedrich@vdma.org

Sammlung Industrie 4.0 konkret
Industrie 4.0 ist ein wichtiger Entwicklungspfad auf dem Weg in die Zukunft der Produktion. Dass die Umsetzung voranschreitet, das zeigen die Beispiele der VDMA-Publikation „Industrie 4.0 konkret – Lösungen für die industrielle Praxis 2016“.
Sammlung Industrie 4.0 konkret: Deutsch und Englisch, frei zugänglich
(erschienen: April 2016)
Kontakt: VDMA-Forum Industrie 4.0, beate.metten@vdma.org

Studie Maschinenbau in Europa
Anhand der Themen Wachstumsfelder, Digitalisierung und organisatorische Veränderungen definiert die englischsprachige Studie "How to succeed: Strategic options for European machinery" strategische Handlungsfelder und beschreibt Erfolgsmuster, die Unternehmen anregen sollen, ihre eigene Strategie daran zu spiegeln.
Studie Maschinenbau in Europa: Englisch, frei zugänglich
(erschienen: Juni 2016)
Kontakt: VDMA Hauptgeschäftsführung, robert.hild@vdma.org

Studie Digital-vernetztes Denken in der Produktion
Im Rahmen der Studie „Digital-vernetztes Denken in der Produktion“ sollen die verfügbare und erforderliche Digitalisierungskompetenz im Maschinenbau analysiert und zukunftsträchtige Strategien und Umsetzungsmaßnahmen aufgezeigt werden.
(Erscheinungstermin: November 2016)
Kontakt: VDMA Software und Digitalisierung, guido.reimann@vdma.org 

Leitfaden Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC-UA
OPC Unified Architecture (OPC-UA) ist der Datenaustausch-Standard für eine sichere, hersteller- und plattformunabhängige industrielle Kommunikation und somit eine Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0. Der Leitfaden „Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC-UA“ soll den deutschen Maschinen- und Anlagenbau bei der Einführung unterstützen und Handlungsempfehlungen geben.
(Erscheinungstermin: April 2017)
Kontakt: VDMA-Forum Industrie 4.0, christian.mosch@vdma.org


Aus den Fachverbänden

Gießereimaschinen, Hütten- und Walzwerkseinrichtungen, Thermoprozesstechnik:
Industrie 4.0 im metallurgischen Anlagenbau

Industrie 4.0-Anwendungen sind auch für die extremen Produktionsumgebungen der Stahl- und Nichteisen-Produktion besonders sinnvoll und werden bereits vielfach erprobt und genutzt.
Industrie 4.0 im metallurgischen Anlagenbau: Deutsch plus Anwendungsbeispiele, frei zugänglich
(erschienen: 2015)
Kontakt: VDMA Gießereimaschinen, Hütten- und Walzwerkseinrichtungen, Thermoprozesstechnik, kathrin.delcuve@vdma.org 

Großanlagenbau:
Studie Industrie 4.0 im Anlagenbau Revolution oder Evolution?

Die Ergebnisse der Gemeinschaftsstudie "Industrie 4.0 im Anlagenbau Revolution oder Evolution?" der VDMA Arbeitsgemeinschaft Großanlagenbau und der Unternehmensberatung maex partners weisen darauf hin, dass Industrie 4.0 die Arbeitsweise im Engineering nachhaltig verändern wird.
Studie Industrie 4.0 im Anlagenbau Revolution oder Evolution?: Deutsch, auf Anfrage bei der Geschäftsstelle der AG Großanlagenbau unter agab@vdma.org erhältlich
(erschienen 2015)
Kontakt: VDMA Großanlagenbau, olaf.stecken@vdma.org

Textilmaschinen:
German Technology Master the Art of Sustainable Innovation

Diverse Interviews zum Thema Industrie 4.0.
German Technology Master the Art of Sustainable Innovation: Englisch,  frei zugänglich
Kontakt: VDMA Textilmaschinen, ch.k.schmidt@vdma.org
 

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