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EINSATZ MOBILER ENDGERÄTE ZUR OPTIMIERUNG DER PRO ZESSE IM ANLAGENLEBENSZYKLUS
19. INDUSTRIEARBEITSKREIS 2013KOOPERATION IM ANLAGENBAU
19. Industriearbeitskreis
KOOPERATION IM ANLAGENBAU –
EINSATZ MOBILER ENDGERÄTE ZUR OPTIMIERUNG
DER PROZESSE IM ANLAGENLEBENSZYKLUS
Herausgeber: FASA e.V.
In Kooperation mit:
IMPRESSUM
Arbeitsbericht 19. Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau«»Einsatz mobiler Endgeräte zur Optimierung der Prozesse im Anlagenlebenszyklus« 19.06.2013, Magdeburg, Germany
Herausgeber: FASA e.V. Dipl.-Ing. Andrea Urbansky Sandtorstraße 22 | 39106 Magdeburg Telefon +49 391 4090-321 | Telefax +49 391 4090-93321 [email protected] www.fasa-ev.de
Redaktion: Andrea Urbansky Titelfoto: Dirk Mahler/Fraunhofer IFFFotos, Bilder, Grafiken: Soweit nicht anders angegeben, liegen alle Rechte bei den Autoren der einzelnen Beiträge.
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© 06/2013 FASA e.V.
INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort 7
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Augmented Reality in der Anlagen-Industrie
– Optimierung der Prozesse im Anlagenlebenszyklus mit
Hilfe mobiler Lösungen 9Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig
PWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH
Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel
Augmensys Deutschland GmbH
Transformation des klassischen MDE/BDE-Geräte-Einsatzes
zu Cyber-Physical-Systems in Anlehnung an die Plattform
Industrie 4.0 15
Dipl.-Ing. Ioannis Karathanassis
ICC, Industry Consulting & Cooperation
Von der PDF-Produktbeschreibung über virtuelle
Lernübungen zum mobilen Lernen am Beispiel der
Elektromotoren und Gerätebau Barleben 19
MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Helge Fredrich, Dipl.-Ing. Stefan Leye
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Janine Dettloff, Klaus Olbricht
EMB Barleben GmbH
Nutzung mobiler Endgeräte im Produktionsprozess
eines Windenergieanlagenherstellers 25
Dipl.-Inf. Tobias Kutzler
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
5
Mobile Augmented-Reality-Systeme für Montage-
und Marketingunterstützung 35
Simon Adler M.Sc., Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Dipl.-Ing. Gerhard Krossing
VAKOMA GmbH
Linked Factory – Datenintegration zur mobilen
Informationsbereitstellung in der Produktion 41
Dipl.-Inf. Ariel Firlej, Dipl.-Inf. Tino Langer, Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz,
Dr. Andreas Schlegel, Dipl.-Inf. Antje Schreiber
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
6
VORWORT
Sehr geehrte Damen und
Herren, liebe Partner und
Freunde,
die Digitalisierung verein-
facht uns heutzutage den
Zugang zu Informationen
sowie deren Verwaltung an
beliebigen Orten und Zeit-
punkten. Sie bestimmt be-
reits unseren Alltag.
Die Digitalisierung industriel-
ler Prozesse befindet sich
jedoch erst am Anfang.
Warum ist das so und welche
Lösungsansätze gibt es be-
reits?
Die Einführung und Weiter-
entwicklung innovativer
mobiler Endgeräte ist auf
dem Vormarsch. Neue Lö-
sungsansätze gewinnen
stetig an Bedeutung, denn
bei der Integration mobiler
Endgeräte in die Prozesse des
Anlagenbaus sind noch gro-
ße Hürden zu überwinden.
Diese Problematik stand im
Mittelpunkt des Austausches
auf dem 19. Industriearbeits-
kreis »Kooperation im Anla-
genbau«, der im Rahmen der
IFF-Wissenschaftstage statt-
fand.
Bereits zum 19. Mal trafen
sich Entscheider und Kenner
der Branche, um über die
Möglichkeiten und Trends im
Anlagenbau zu konferieren
und die Zusammenarbeit zu
fördern.
Die 43 Teilnehmer diskutier-
ten angeregt zum Thema
»Einsatz mobiler Endgeräte
zur Optimierung der Prozesse
im Anlagenlebenszyklus«.
Großer Dank gilt wie immer
den Teilnehmern und Mit-
wirkenden der Veranstal-
tung, zu der sich wieder
eine positive Bilanz ziehen
lässt.
Ihr
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h.
Dr. h. c. mult.
Michael Schenk
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h.
Dr. h. c. mult. Michael Schenk
Institutsleiter des Fraunhofer-
Instituts für Fabrikbetrieb und
-automatisierung IFF
Foto: Fraunhofer IFF/Dirk Mahler
7
AUGMENTED REALITY IN DER
ANLAGEN-INDUSTRIE –
OPTIMIERUNG DER PROZESSE IM
ANLAGENLEBENSZYKLUS MIT
HILFE MOBILER LÖSUNGEN
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig, PWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH
Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel, Augmensys Deutschland GmbH
9
Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig
PWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH, Abteilungsleiter
Anlagenbau
Platanenallee 55
64673 Zwingenberg
Telefon: + 49 6251 980 0
Telefax: + 49 6251 980 498
E-Mail: [email protected]
1979 – 1981
1981 – 1987
1987 – 1992
1992 – 1993
1994 – 1996
1997 – 2004
Ausbildung Feingeräteelektroniker, Honeywell Maintal
Elektroniker und Programmierer, Applikationserstellung
Montage, Inbetriebnahme bei verschiedenen Firmen im
Bereich der Kunststoff- und Druckindustrie, Schweißroboter,
Gebäudeautomatisierung
Fachhochschule Frankfurt, Abschluss Dipl.-Ing.
Verfahrenstechnik (FH)
Projektingenieur, Projektierung, Montage, Anlagenbetrieb für
Grundwasser- und Bodenluftsanierungsanlagen
Projektleiter, Planung, Projektierung, Abwicklung,
Inbetriebnahme von Wasseraufbereitungsanlagen zur
Schwermetallentfernung, katalytischen Oxidationsanlagen
sowie im Bereich EMSR-Technik für Trinkwasser-,
Grundwasseraufbereitungs- und Abwasseranlagen
Abteilungsleiter EMSR-Technik, Planung, Projektierung,
Kalkulation und Abwicklung von nationalen und
internationalen Trink- und Abwasseranlagen mit Schwerpunkt
Automatisierungs- und Leittechnik
10
seit 2005
Abteilungsleiter Anlagenbau, Gesamtplanung, Projektierung,
Kalkulation und Abwicklung von nationalen und
internationalen Anlagen zur Aufbereitung von Trinkwasser,
Abwasser und Prozessabwasser
11
LEBENSLAUF
Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel
Augmensys Deutschland GmbH, Geschäftsführer
Eisenwerkstraße 1
58332 Schwelm
Mobil: +49 152 0988 5616
E-Mail: [email protected]
2005
seit 2013
Ausbildung zum Industriekaufmann
Studium Wirtschaftsingenieurswesen
Key-Account-Manager in einem Software-Unternehmen
Vertriebsleiter
Head of Global Sales & Services
Geschäftsführer Augmensys Deutschland GmbH
12
AUGMENTED REALITY IN DER ANLAGEN-INDUSTRIE – OPTIMIERUNG DER PROZESSE IM ANLAGENLEBENSZYKLUS MIT HILFE MOBILER LÖSUNGEN
Dipl.-Ing. (FH) Achim Ewig, Dipl.-Wirt.-Ing. Alexander Mankel
Das Ziel, weitere Optimierungen im Anlagen-
lebenszyklus zu erreichen, erfordert den
Einsatz neuer Methoden aber auch Techno-
logien im Umgang mit Anlagenplanungs- und
Bestandsdaten.
Die wenigsten Anlagen werden einheitlich
mit der Planungstool-Suite eines Herstellers
geplant. Zusätzlich werden wesentliche Daten
meist auch in ERP-Systemen (SAP,…), Leitsys-
temen oder Dokumentenmanagementsyste-
men gehalten. Daher ist die Voraussetzung
für eine komplette digitale Anlage, die Kon-
solidierung mehrerer Systeme in eine Daten-
basis. In großen Bereichen ist dies das Ziel der
ISO15926, welche als Datenaustauschstan-
dard herangezogen werden kann.
Abbildung 1: Datenkonsolidierung und Transfer Quelle: Augmensys Deutschland GmbH, Schwelm
Die Konsolidierung muss auch bei Vorhan-
densein von mannigfaltigen Systemlandschaf-
ten ständig und workflowgestützt erfolgen,
damit eine mobile Nutzung der digitalen
Gesamtdaten, zum einen von den Ingenieu-
ren bei Anlagenbestandsaufnahme oder
Inbetriebnahmen und zum anderen im Be-
treiberumfeld vom Anlagenpersonal, Sinn
macht.
Die Herausforderung heute ist nicht mehr alle
Anlagendaten digital zu vorrätig zu haben,
sondern die enorme Menge an Daten auch
orts-, personen- und aufgabenabhängig zu
nutzen und auf Stand halten zu können.
Hierbei spielt die Augmented Reality zukünf-
tig DIE entscheidende Rolle. So wird durch
das Mobilgerät (Smartphone, Tablet, Head
Up Display) der Kontext zur aktuell im Sicht-
bereich befindlichen Anlage gebildet und
eben nur mehr die dort für den Anwender
notwendigen, konsolidierten Daten angebo-
ten. Dabei werden zuerst lediglich grundsätz-
liche Equipmentdaten als Einsprungpunkt in
das digitale Gesamtobjekt angeboten.
Bei Bedarf kann der Anwender aber beliebig
tief Daten (Daten, Dokumente, Tasks, …)
abrufen. Weiterführend kann er bei entspre-
chender Berechtigung über das Mobilgerät
auch Daten eingeben, die dann über die
Konsolidierungszwischenschicht wieder in die
bestehenden Planungs- und Dokumentati-
onssysteme zurückgespeist werden.
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Abbildung 2: Augmented Reality im realen Einsatz, Quelle: Augmensys Deutschland
GmbH, Schwelm
UBIK® (Produktname der Augmented Reality
Lösung für die Prozessindustrie) wird sowohl
bei EPCs als auch Anlagenbetreibern sehr
erfolgreich eingesetzt. Den Vortrag würden
wir gerne in enger Kooperation mit einem
unserer deutschen Kunden halten, um den
tatsächlichen Nutzen und die zukünftigen
Strategien hinsichtlich des Einsatzes mobiler
Lösungen in der Anlagenindustrie zu erörtern
und darzustellen (Best Practice). Im Vortrags-
teil Best Practice wird u.a. auf die Punkte a)
Wie wird eine solche Lösung in die vorhan-
denen Prozesse integriert und b) Was sind die
Rückmeldungen der Anwender, eingegan-
gen. Als Mobilgeräte werden je nach An-
wendungsfall unterschiedliche Typen einge-
setzt (Best Practise Beispiel »Rohölaufsu-
chungs-AG«). Anforderungen bezüglich
Umgebungsbedingungen (Robustheit, Les-
barkeit, ATEX-Tauglichkeit, …) sind bei der
Auswahl maßgeblich.
14
TRANSFORMATION DES
KLASSISCHEN MDE/BDE-GERÄTE-
EINSATZES ZU CYBER-PHYSICAL-
SYSTEMS IN ANLEHNUNG AN DIE
PLATTFORM INDUSTRIE 4.0
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Dipl.-Ing. Ioannis Karathanassis, ICC, Industry Consulting & Cooperation
15
LEBENSLAUF
Dipl.-Ing. Ioannis Karathanassis
ICC Industry Consulting and Cooperation
Rote Reihe 26
30827 Garbsen
Telefon: +49 5131 9993 957
Mobil: +49 1578 6910 636
E-Mail: [email protected]
1977 – 1983
1981 – 1985
1985 – 1987
1988 – 1997
1997 – 2000
2000 – 2002
seit 2002
Abschluss an der Universität Hannover: Diplom in
Maschinenbau und Schiffsmaschinenbau
Preussag Erdöl und Erdgas – Offshore Engineering, Hannover
Project Engineer
Subsea Engineering and Services (CEAS) GmbH, Hannover
Projekt Manager
NIS Norddeutsche Informations-Systeme GmbH, Kiel
Systemberater
Preussag Wasser und Rohrtechnik GmbH, Hannover
Niederlassungsleiter
Pfeifer Hellas, Hannover / Athens
Geschäftsführer
Hellenic Shipyards S.A., Athens
IT Direktor
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TRANSFORMATION DES KLASSISCHEN MDE/BDE-GERÄTE-EINSATZES ZU CYBER-PHYSICAL-SYSTEMS IN ANLEHNUNG AN DIE PLATTFORM INDUSTRIE 4.0
Dipl.-Ing. Ioannis Karathanassis
In der Welt der »Cyber-Physical-Systems«
werden ehemals passive Objekte nun zu
kommunikationsfähigen Informationsträgern
mit dem Potenzial, sich selbständig zu ver-
netzen und zu organisieren. Dieser Weg ist
ein evolutionärer Prozess mit sehr großen
Hindernissen, die bedacht, analysiert, imple-
mentiert, getestet und freigegeben werden
müssen. Hier sind nicht nur die Technik,
sondern auch die Gesellschaft und die Politik
gefragt, um ihre eigenen Beiträge zu liefern.
Das Zusammenspiel der o.g. Akteuren ist der
Garant für die Führung und die Kontrolle des
Evolutionsprozesses, um Wettbewerbsstärke,
flexible Fertigung, individuelle Produkte,
innovative Geschäftsmodelle, optimierte
Entscheidungsfindung, Ressourcenproduktivi-
tät und -effizienz, sowie um Work-Life-
Ballance zu managen.
17
VON DER PDF-PRODUKTBE-
SCHREIBUNG ÜBER VIRTUELLE
LERNUMGEBUNGEN ZUM
MOBILEN LERNEN AM BEISPIEL
DER ELEKTROMOTOREN UND
GERÄTEBAU BARLEBEN
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Helge Fredrich, Dipl.-Ing. Stefan Leye, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Janine Dettloff, Dipl.-Ing. Klaus Olbricht, EMB Barleben GmbH
19
LEBENSLAUF
MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Helge Fredrich
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF,
Projektleiter
Joseph-von-Fraunhofer-Straße 1
39106 Magdeburg
Telefon: + 49 391 4090-129
Telefax: + 49391 4090-115
E-Mail: [email protected]
1985 – 1987
1987 – 1989
1989 – 1994
1994 – 1996
1995
1996 – 2001
2001 – 2003
2001 – 2011
2007 – 2009
seit 2009
Berufsausbildung zum Facharbeiter: Maschinen- und
Anlagenmonteur, KBS Wolmirstedt
Sachbearbeiter Technologie, VEB Baumechanisierung
Barleben
Studium Maschinenbau mit Abschluss als Dipl.-Ing. an der
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Studium Wirtschaftsingenieurwesen mit Abschluss als Dipl.-
Wirt.-Ing.(FH) an der FH Magdeburg
Studium Betriebswirtschaft mit Abschluss als MBA an der
Sheffield Hallam University
Inhaber C-Native (Medien + Training)
Wiss. Mitarbeiter, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Geschäftsführender Gesellschafter, Ideenformer, Magdeburg
Projektmanager New Business, IMC AG, Saarbrücken
Stellv. Geschäftsfeldleiter, Fraunhofer-Institut für
Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
20
LEBENSLAUF
Dipl.-Ing. Stefan Leye Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Wissenschaftlicher Mitarbeiter Joseph-von-Fraunhofer-Straße 1 39106 Magdeburg Telefon: +49 391 4090 114 Telefax: +49 4090 115 E-Mail: [email protected]
2004 – 2011
2011
seit 2011
Diplomstudiengang Maschinenbau an der Otto-von-Guericke-
Universität Magdeburg,
Fachrichtung »Integrierte Produktentwicklung«
Diplomarbeit zum Forschungsthema »Konzeptionierung einer
VR-Anwendung für die interaktive Montageplanung in KMU«
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für
Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF,
Geschäftsfeld Virtuell Interaktives Training
21
VON DER PDF-PRODUKTBESCHREIBUNG ÜBER VIRTUELLE LERNUMGEBUNGEN ZUM MOBILEN LERNEN AM BEISPIEL DER ELEKTROMOTOREN UND GERÄTEBAU BARLEBEN
MBA, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing.(FH) Helge Fredrich, Dipl.-Ing. Stefan Leye, Janine Dettloff,
Dipl.-Ing. Klaus Olbricht
1 Motivation und Ausgangslage
Die Firma Elektromotoren und Gerätebau
Barleben GmbH (EMB) hat sich unter ande-
rem spezialisiert auf die Entwicklung, Kon-
struktion, Produktion und den Vertrieb von
Transformatorenschutzausrüstungen und
elektronischen Vorschaltgeräten. Ein wichti-
ges Produkt im Portfolio der EMB ist zum
Beispiel das Buchholzrelais, welches internati-
onal vertrieben und eingesetzt wird.
Abbildung 1: Virtuelles Buchholzrelais, Quelle: Fraunhofer IFF
Nicht zuletzt durch die Übernahme von Inbe-
triebnahme, Wartung und Instandhaltung der
Buchholzrelais durch externe, internationale
Dienstleister ist der Einsatz einer intuitiven,
multilingualen Produktdokumentation einer-
seits zur Qualifizierung der Fachkräfte sowie
andererseits zur Etablierung eines Firmen-
standards bzgl. der Montage, Demontage
und Funktionsprüfung erforderlich.
2 Zielstellung und Vorgehensweise
Fokus der kundenspezifischen Entwicklungs-
arbeit liegt auf der praxisorientierten Weiter-
entwicklung konventioneller Produktdoku-
mentationen mithilfe Virtueller Technologien,
um diese auf mobilen Endgeräten (Smart
Devices, z.B. iPad, iPhone) zu nutzen.
3 Ergebnis und Nutzen
Die onlinegestützte Lösung legt den Fokus
auf die wesentlichen Kernaussagen im Um-
gang mit dem Buchholzrelais. Dieses System
ermöglicht es einfach und schnell die Funkti-
onsweise des Buchholzrelais videobasiert
anschaulich darzustellen und grundlegende
Fragen wie z.B. Aufbau, Betrieb und Funkti-
onskontrolle zu klären.
Ebenso ist ein solches Tool für die Darstellung
des Buchholzrelais auf Messen sowie für die
Unterstützung der Qualifizierung von Mitar-
22
beitern des Vertriebes und des Bedienperso-
nals sehr gut geeignet. Die Einführung VR-
basierter Technologien beim Vertrieb und bei
der Qualifizierung erhöht die Wettbewerbs-
fähigkeit der Elektromotoren- und Gerätebau
Barleben GmbH entscheidend.
Abbildung 2: Onlinegestützte Produktdokumen-tation, Quelle: Fraunhofer IFF
23
NUTZUNG MOBILER ENDGERÄTE
IM PRODUKTIONSPROZESS EINES
WINDENERGIEANLAGENHER-
STELLERS
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Dipl.-Inf. Tobias Kutzler, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
25
LEBENSLAUF
Dipl.-Inf. Tobias Kutzler
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Projektleiter Sandtorstr. 22 39106 Magdeburg
Telefon: +49 391 40 90 415 Telefax: +49 391 40 90 93 415 E-Mail: [email protected]
1999 – 2005
2005
1999 – 2005
seit 2006
Studium Informatik an der Otto-von-Guericke Universität
Magdeburg
Abschluss Diplom-Informatiker
Wissenschaftlicher Assistent und Praktikant am Fraunhofer-
Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
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NUTZUNG MOBILER ENDGERÄTE IM PRODUKTIONSPROZESS EINES WINDENERGIEANLAGENHERSTELLERS
Dipl.-Inf. Tobias Kutzler
1 Ausgangssituation
Die Produktion und die damit eng verknüpfte
Logistik sind mit vielen Problemen konfron-
tiert: Durch die Vielzahl an Produktionsberei-
chen und den an verschiedenen ablaufenden
Prozessen beteiligten Akteuren, werden gro-
ße Mengen an produktions- und logistikrele-
vanten Informationen und Daten ausge-
tauscht. Sie dienen einerseits der Sicherung
der Produktion, indem relevante Informatio-
nen über zu produzierende Komponenten
oder Konfigurationen bereitgestellt oder
Rückmeldungen über den Produktionsfort-
schritt für weitere Produktionsschritte erfol-
gen und dokumentiert werden müssen. An
die innerbetrieblichen Logistikprozesse, wel-
che eng mit der Produktion verbunden sind,
bestehen Anforderungen darin, gelagerte
Bauteile oder Komponenten zum Einbau oder
Auslieferung wiederzufinden. Dies kann nur
gelingen, wenn die Übersicht über den tat-
sächlichen Lagerbestand stets aktuell gehal-
ten wird. Erfolgt dies nicht, kann die Suche
nach vielen kleinen Komponenten aber auch
großen Bauteilen unnötigen Mehraufwand,
der Zeit und Ressourcen kostet, verursachen.
Für den Informationsaustausch sowie zur
Dokumentation wird in vielen Fällen noch auf
einfache Hilfsmittel wie Telefon, E-Mail oder
unstrukturierten Datenformaten, verschie-
denster Dokumente in Papierform und auch
in digitaler Form eingesetzt. Und auch hier
kann die Menge an existierenden Hilfsmitteln
sowie den zu erfassenden Informationen
schnell zu einem hohen manuellen Aufwand
bei der Suche in den Unterlagen oder Doku-
menten selbst führen. Außerdem müssen
diese Unterlagen stets gepflegt und auf dem
aktuellen Stand gehalten werden. Insbeson-
dere bei Lagerprozessen müssen bei unge-
nauen Informationen über den tatsächlichen
Lagerbestand zeit- und ressourcenintensive
Inventuren für eine gesicherte Bestandsmel-
dung durchgeführt werden. Bei der manuel-
len Pflege der Unterlagen liegen daher häufig
die Schwierigkeiten darin, dass sie relativ
ungenau und die Überprüfung zeitverzögert
stattfindet. Der sich ergebende Mehraufwand
führt zu der Gefahr, dass Informationen nur
unzureichend gepflegt wurden.
In vielen Unternehmen sind die dargestellten
Szenarien Realität und führen zu erheblichen
Problemen und Mehraufwänden. Das stellt
die Betriebe vor große Herausforderungen.
Aus diesem Grund wurde am Fraunhofer IFF
in Magdeburg ein Lösungsansatz entwickelt,
der einerseits praktikabel und andererseits
auch kostengünstig bei Einführung und Be-
trieb ist. Im Ergebnis ist zunächst ausgerichtet
auf die Unterstützung der Lagerprozesse ein
digitales Lagermanagementsystem entstan-
den, das Ortungs- und Identifikationstechno-
logien in einem System vereint. Es sorgt für
deutlich mehr Transparenz und eine signifi-
kante Prozessbeschleunigung in der Lager-
27
verwaltung. In einem weiteren Schritt können
Optimierungspotenziale auch in weiteren
Unternehmensbereichen wie der Produktion
erschlossen werden. Da eine Vielzahl der
Systemkomponenten z.B. zur Bauteilkenn-
zeichnung mit RFID bereits in der Produktion
genutzt wird, können mit geringem Anpas-
sungsaufwand auch im Bereich der Produkti-
on diese Komponenten genutzt und die sich
daraus ergebenden Optimierungspotenziale
schneller erschlossen werden.
2 Anforderungserhebung
Die Realisierung des nachfolgend beschriebe-
nen Lösungsansatzes erforderte zunächst
eine detaillierte Aufnahme der Anforderun-
gen. Diese sind einerseits in technische und
mechanische Anforderungen an die Hard-
ware, welche innerhalb von Produktions- und
Logistikprozessen eingesetzt werden soll,
sowie Anforderungen an die Systemstruktur
und somit einzusetzenden Softwarekompo-
nenten und Schnittstellen zu unterscheiden.
Die technischen und mechanischen Anforde-
rungen an die Hardware beschreiben, über
welche Funktionalitäten die Geräte verfügen
müssen und welchen Umgebungsbedingun-
gen sie standhalten müssen. Insbesondere
Produktionsumgebungen sind je nach Bran-
che durch ein sehr anspruchsvolles und raues
Klima gekennzeichnet und stellen somit hohe
Anforderungen an die Hardware. Auftreten-
de Einwirkungen, die hohe Anforderungen
an die Belastbarkeit stellen, können unter
anderem Feuchtigkeit, Chemikalien, ho-
he/niedrige Temperaturen oder auch mecha-
nische Einwirkungen sein. Es muss daher
gewährleistet sein, dass die Funktionsbereit-
schaft der einzusetzenden Geräte trotz dieser
Einwirkungen gewährleistet ist. Weitere
technische Anforderungen wie die Betriebs-
bereitschaft auch über mehrere Stunden oder
Tage durch ausreichend dimensionierte Ak-
kus und eine einfache Bedienbarkeit auch mit
Handschuhen fliessen ebenfalls in die Beurtei-
lung geeigneter Hardware ein.
Die Aufnahme und Spezifikation der Anfor-
derungen an die Systemstruktur ergeben sich
durch eine detaillierte Prozessanalyse sowie
der sich hieraus ergebenden Verteilung der
einzelnen Systemkomponenten. Durch die
räumliche und auch organisatorische Auftei-
lung müssen Systemkomponenten und Funk-
tionen verteilt realisiert und implementiert
werden. Der Einsatz eines verteilten Systems
ermöglicht durch die Nebenläufigkeit (Infor-
mations-) Prozesse eine erhebliche Beschleu-
nigung in der Erfassung und Verteilung von
Informationen. Zusätzlich wird durch die
Skalierbarkeit die Erweiterung erheblich ver-
einfacht. Weitere Vorteile ergeben sich in der
verteilten Erfassung von Informationen und
zentralen Datenhaltung sowie dezentralen
Verteilung der zentral vorgehaltenen Daten.
Somit kann der Zugriff auf Informationen
rollen- und nutzerspezifisch gesteuert werden
und dennoch ein (zentraler) Gesamtüberblick
geschaffen werden. Dies ermöglicht detaillier-
te Auswertungen und auch eine Datenbereit-
stellung über den gesamten Datenbestand
und somit über alle stattfindenden Prozesse
und Unternehmensbereiche hinweg.
Ein verteiltes System sowie dessen Kompo-
nenten können auf unterschiedlichen Endge-
räten genutzt werden. Dies ermöglicht die
Erfassung und Bereitstellung von Informatio-
28
nen und Daten in der jeweils notwendigen Form sowie mit der für den jeweiligen Pro-duktions- und Logistikbereich geeigneten Hardware. Während in Bürobereichen über-wiegend stationäre PCs eingesetzt werden, muss in der Produktion oder Logistik auf mobile Endgeräte zurückgegriffen werden. Die Abbildung 1 zeigt schematisch, wie ein verteiltes System aufgebaut ist und aus wel-chen möglichen verteilten Komponenten es aus Sicht der Hardware bestehen kann.
Abbildung 1: Verteiltes System mit verteilten Systemkomponenten und unterschiedlicher
Hardware, Abbildung: T. Kutzler/Fraunhofer IFF
3 Gesamtsystem
Das System besteht aus mehreren Kompo-nenten und erlaubt eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Konfiguration sowie flexible Erweiterbarkeit zur Anwen-dung in zusätzlichen Einsatzbereichen. Im Wesentlichen besteht es aus Ortungskompo-nenten zur genauen Ermittlung des aktuellen Lagerplatzes sowie aus Identifikationstechno-logien zur eindeutigen Ermittlung der Identi-
tät eines Bauteils. Letztere dienen gleichzeitig zur Bereitstellung prozessrelevanter Informa-tionen am Bauteil selbst. Die Entwicklung basierte auf jahrelangen Erfahrungen, die die Logistikexperten des Instituts beim Einsatz verschiedenster Identifikations- und Indoor-Ortungstechnologien zur Unterstützung einer effizienten Lagerorganisation gesammelt haben.
4 Lösungsansatz
Eine zentrale Komponente des für den Be-reich des Lagermanagements realisierten Lösungsansatzes ist das digitale Typenschild, das im Wesentlichen aus einem RFID-Transponder besteht. Bauteile oder Komponenten können damit nicht nur eindeutig identifiziert werden. Ebenfalls kön-nen die Transponder zur Speicherung und Bereitstellung prozessrelevanter Informatio-nen genutzt werden. Zu diesen gehören neben der Bauteilnummer etwa auch Bauteil-art, Herstellungsdatum, Hersteller oder weite-re beliebige bauteilrelevante Daten. Neben der Verschlüsselung der gespeicherten Infor-mationen ist es je nach Anwendungsgebiet und Art der zu kennzeichnenden Gegenstän-de auch möglich, die Transponder nicht sichtbar anzubringen, sodass eine Manipula-tion der bereitzustellenden Informationen erheblich erschwert wird.
Die eindeutige Identifikation von Bauteilen und Komponenten schafft die Grundlage für eine einfache und schnelle Ermittlung der Identität eines Bauteils oder einer Komponen-te. Die Erfassung und Verteilung produktions- und logistikrelevanter Informationen und Daten wird somit erheblich vereinfacht. Zu-
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nen und Daten in der jeweils notwendigen Form sowie mit der für den jeweiligen Pro-duktions- und Logistikbereich geeigneten Hardware. Während in Bürobereichen über-wiegend stationäre PCs eingesetzt werden, muss in der Produktion oder Logistik auf mobile Endgeräte zurückgegriffen werden. Die Abbildung 1 zeigt schematisch, wie ein verteiltes System aufgebaut ist und aus wel-chen möglichen verteilten Komponenten es aus Sicht der Hardware bestehen kann.
Abbildung 1: Verteiltes System mit verteilten Systemkomponenten und unterschiedlicher
Hardware, Abbildung: T. Kutzler/Fraunhofer IFF
3 Gesamtsystem
Das System besteht aus mehreren Kompo-nenten und erlaubt eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Konfiguration sowie flexible Erweiterbarkeit zur Anwen-dung in zusätzlichen Einsatzbereichen. Im Wesentlichen besteht es aus Ortungskompo-nenten zur genauen Ermittlung des aktuellen Lagerplatzes sowie aus Identifikationstechno-logien zur eindeutigen Ermittlung der Identi-
tät eines Bauteils. Letztere dienen gleichzeitig zur Bereitstellung prozessrelevanter Informa-tionen am Bauteil selbst. Die Entwicklung basierte auf jahrelangen Erfahrungen, die die Logistikexperten des Instituts beim Einsatz verschiedenster Identifikations- und Indoor-Ortungstechnologien zur Unterstützung einer effizienten Lagerorganisation gesammelt haben.
4 Lösungsansatz
Eine zentrale Komponente des für den Be-reich des Lagermanagements realisierten Lösungsansatzes ist das digitale Typenschild, das im Wesentlichen aus einem RFID-Transponder besteht. Bauteile oder Komponenten können damit nicht nur eindeutig identifiziert werden. Ebenfalls kön-nen die Transponder zur Speicherung und Bereitstellung prozessrelevanter Informatio-nen genutzt werden. Zu diesen gehören neben der Bauteilnummer etwa auch Bauteil-art, Herstellungsdatum, Hersteller oder weite-re beliebige bauteilrelevante Daten. Neben der Verschlüsselung der gespeicherten Infor-mationen ist es je nach Anwendungsgebiet und Art der zu kennzeichnenden Gegenstän-de auch möglich, die Transponder nicht sichtbar anzubringen, sodass eine Manipula-tion der bereitzustellenden Informationen erheblich erschwert wird.
Die eindeutige Identifikation von Bauteilen und Komponenten schafft die Grundlage für eine einfache und schnelle Ermittlung der Identität eines Bauteils oder einer Komponen-te. Die Erfassung und Verteilung produktions- und logistikrelevanter Informationen und Daten wird somit erheblich vereinfacht. Zu-
2730
sätzlich können prozessrelevante Informatio-
nen den jeweiligen Bauteilen mitgegeben
werden und stehen dort, wo sie benötigt
werden, zur Verfügung.
Für den Einsatz des Systems in Freiflächenla-
gern kommen weitere mobile Endgeräte zum
Einsatz, die jedoch nicht durch Anwender
direkt genutzt werden. Durch den Einsatz von
GPS-basierten Ortungsgeräten, die ebenfalls
Bestandteil des verteilten Systems sind, kann
der aktuelle Lagerort ermittelt werden. Zur
automatisierten Erkennung von Bewegungen
im Lager und somit Lageveränderungen be-
sitzen die Geräte einen Bewegungssensor,
der die Ortungsgeräte bei Bewegung aktiviert
und nach dem Ablegen wieder in einen
Standby-Zustand versetzt. Die Ausstattung
und technischen Merkmale dieser Ortungsge-
räte orientieren sich ebenfalls an den in der
Analyse ermittelten Anforderungen. Neben
Akkus, die eine Betriebsbereitschaft für einen
bestimmten Zeitraum ermöglichen müssen,
sind auch mechanische Anforderungen wie
Witterungsbeständigkeit zu erfüllen. Zusätz-
lich verfügen diese Geräte über ein GSM-
Modem zur Kommunikation mit dem zentra-
len System. Durch diese Eigenschaften ist es
nicht erforderlich, Infrastrukturen wie z.B.
Antennen einzurichten, die in Anschaffung
und Betrieb mit Kosten verbunden sind.
Bei der Anbringung der Ortungseinheit er-
folgt eine logische Verknüpfung zu einem
Bauteil, sodass alle von diesem Gerät über-
mittelten Informationen korrekt diesem Bau-
teil zugeordnet werden. Dieser Vorgang wird
vereinfacht, indem die sich jeweils in Bauteil
und Ortungseinheit befindenden RFID-
Transponder mit einem Handheld ausgelesen
und einander zugeordnet werden können. So
entstand eine für Außenlager bislang völlig
neue Lösung zur Unterstützung der logisti-
schen Prozesse in einem Lager. In einem
Außenlager können nun die Lage und Positi-
on von Bauteilen exakt ermittelt und durch
den Einsatz von RFID-Technologien alle not-
wendigen Daten auch am Bauteil bereitge-
stellt werden.
5 Zentrales System als Logistik-
leitwarte
Durch die Echtzeitübermittlung und -
protokollierung sämtlicher stattfindenden
Prozesse wissen die Verantwortlichen für
Produktion und Logistik jetzt, wo und in
welchem Prozessschritt sich welches Teil
exakt befindet und Veränderungen werden
im System sofort aktualisiert. Somit kann der
Gesamtzustand von Produktion und Lager
mit erheblich reduziertem Aufwand ermittelt
werden. Neben der schnellen Identifikation
von Restkapazitäten hat sich die Suche nach
einem Bauteil auf die Eingabe der Bauteil-
nummer und Anzeige auf einer Karte redu-
ziert. Statt beispielsweise viele Stunden mit
der Inventur eines Lagers zuzubringen, ver-
ringert sich der Aufwand jetzt auf nur wenige
Minuten.
6 Alle Informationen am Bauteil und
im Prozess
Mit dem Einsatz der mobilen Handhelds
sowie dem RFID-Chip, der einfach per Hand-
held beschrieben und ausgelesen wird, kön-
nen alle zu den jeweiligen Bauteilen und
Prozessschritten relevanten Daten digital
gespeichert und jederzeit ergänzt werden.
31
Nicht zuletzt steht der Nutzung des Systems
mit seinen verteilten mobilen Komponenten
für die Unterstützung von Prozessen, welche
außerhalb des Unternehmens stattfinden,
nichts entgegen. Selbst auf der Baustelle
lassen sich aktuelle Daten erfassen und er-
gänzen, z.B. wenn das Teil dort repariert oder
verbaut wurde. Ist die technische Anlage in
Betrieb genommen, können basierend auf
den mobilen Komponenten (Handhelds) und
den verbauten RFID-Chips Instandhaltungslö-
sungen realisiert werden. Informationen über
zuletzt durchgeführte Reparaturen oder War-
tungen und Inspektionen können auf diesem
Weg erfasst und ebenfalls zur Verfügung
gestellt werden. Der Chip wird damit zum
digitalen Logbuch, das die gesamte Bauteil-
historie, von der Produktion bis zum Betrieb,
festhalten kann. Mit diesen Fähigkeiten ist die
Technologie nicht nur eine enorme Unter-
stützung für die Qualitätssicherung. Sie wird
auch zu einer interessanten Erweiterung,
welche die Hersteller ihren Kunden zusätzlich
mitliefern können. Müssen Jahre später Repa-
raturen durchgeführt werden, stehen auto-
matisch alle dafür wichtigen Informationen
direkt zur Verfügung.
7 Unterstützung der Disposition
Die Vorteile, die sich mit der Nutzung mobiler
Identifikations- und Ortungssysteme für die
Produktion und Logistik ergeben, sind erheb-
lich. Nicht nur, dass der Status der Produkti-
ons- und Logistikprozesse nun als dynamische
Live-Information automatisiert zur Verfügung
stehen oder jedes Detail zum Bauteil sofort
abgerufen werden kann. Die zentrale Soft-
ware des Systems ermöglicht auch die Unter-
stützung zur optimalen Steuerung der Pro-
duktions- und Logistikprozesse. Durch die
Implementierung geeigneter Steuerungsstra-
tegien können Vorschläge für eine möglichst
effiziente somit vereinfachte alltägliche Ent-
scheidungsfindung gemacht werden. Da das
System jedoch lediglich Vorschläge unterbrei-
tet, liegt die Entscheidung, welche weiteren
Schritte basierend auf den vorliegenden In-
formationen nachfolgend durchgeführt wer-
den, immer noch bei den Mitarbeitern in
Produktion und Logistik.
Abbildung 2: Einsatz der mobilen Komponenten in der Produktion und innerbetrieblichen Logistik,
Foto: Dirk Mahler/Fraunhofer IFF
8 Transparenz in Produktion und
Logistik
Mit der Nutzung des Systems gelingt es, eine
Transparenz in Produktion und Logistik zu
schaffen. Dezentral und auch mobil erfasste
Informationen werden zentral in einem Sys-
tem vorgehalten und wieder verteilt. Somit
stehen Informationen jederzeit und an der
richtigen Stelle zur Verfügung und Informati-
32
onsflüsse werden erheblich vereinfacht und
sichergestellt.
Durch eine effizientere Steuerung der Pro-
duktions- und Logistikprozesse können auch
weitere Effekte wie eine Reduzierung der
erforderlichen Lagerflächen durch effizientere
Auslastung oder einer engeren Verzahnung
von Produktion und Logistik erschlossen
werden.
9 Nutzen für weitere Bereiche
Die vielseitige Anwendbarkeit schafft zudem
wichtige und gewinnbringende Vorteile über
die innerbetrieblichen Prozesse hinaus. Mit
der durchgängigen Erfassung sämtlicher
Vorgänge im Unternehmen entsteht eine
lückenlose Dokumentation der bauteilrele-
vanten Prozesse über die Produktion, Trans-
porte und Lagerung, bis zur Baustelle und
auch darüber hinaus im Betrieb. Hiervon
profitieren jedoch nicht nur die zunächst
adressierten Logistiker und Lagermanager,
sondern auch die Instandhaltung und die
Qualitätssicherung.
Originär geplant als effiziente neue Logistik-
unterstützung in Freiflächenlagern und dort
auch bereits erfolgreich eingesetzt, ist die
neue Technologie eben nicht nur auf diese
beschränkt. Ihre Flexibilität, Einfachheit und
Robustheit macht sie für die Nutzung in vie-
len weiteren Bereichen hoch interessant.
33
MOBILE AUGMENTED-REALITY-
SYSTEME FÜR MONTAGE- UND
MARKETINGUNTERSTÜTZUNG
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Simon Adler M.Sc., Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Dipl.-Ing. Gerhard Krossing, VAKOMA GmbH
35
LEBENSLAUF
Simon Adler M.Sc.
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF,
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Sandtorstraße 22
39106 Magdeburg
Telefon: +49 391 4090 776
E-Mail: [email protected]
2000 – 2005
seit 2005
2005 – 2006
2006 – 2008
seit 2008
seit 2012
seit 2009
Studium zum Dipl.-Medieninform. (FH), S-H
Freiberufliche Tätigkeit, Modellierung 3D
Leitender Entwickler (Game Development), Fa. Sensator AG,
Thüringen
Studium zum Master of Science in Computational Visualistics,
Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Wissenschaftlicher Mitarbeiter,
Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Themenbereich: »medizinische Simulation«
Themenbereich: »Augmented Reality«
Beginn des Promotionsvorhabens
»Entwicklung und Untersuchung von Verfahren zur
interaktiven Simulation für die Entwicklung minimal-invasiver
Operationsmethoden«
36
LEBENSLAUF
Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF,
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Sandtorstraße 22
39106 Magdeburg
Telefon: +49 391 4090 776
E-Mail: [email protected]
2006
seit 2006
Abschluss des Studiums als Diplomingenieur für Computer-
visualistik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für
Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Mitarbeit und Leitung in Forschungs- und Industrieprojekten
u.a. in den Themenfeldern CAD to SIM, Produktkonfigurati-
on, Virtuelle Inbetriebnahme, Mixed Reality
37
LEBENSLAUF
Dipl.-Ing. Gerhard Krossing
VAKOMA GmbH, Geschäftsführer
Olvenstedter Chaussee 9
39110 Magdeburg
Telefon: +49 391 7316 597
Telefax: +49 391 7316 598
E-Mail: [email protected]
1977 – 1981
1982 – 1987
1988 – 1990
1990 – 1991
seit 1991
seit 1992
seit 2000
seit 2012
Ingenieurhochschule Zwickau, Kraftfahrzeugtechnik, Diplomverfahren, Abschluss Diplomingenieur
VE Kraftverkehrs- und Instandsetzungskombinat Magdeburg Direktionsbereich Instandhaltung, zuständig für
Regiewerkstätten
VEB Kraftverkehr Magdeburg, Direktor für Instandhaltung
VEB Zentraler Versorgungsbetrieb des VE Verkehrskombinat
Magdeburg, Betriebsdirektor
THA, Handelshaus Magdeburg Fahrzeugteile Fachgroßhandel GmbH, Geschäftsführer, Privatisierung und Erwerb
Mitglied und Vizepräsident (seit 1995) Landesverband Groß- und Außenhandel S/A e.V.
Mitglied und Vorstandsmitglied im Bundesverband Deutscher
Exporteure e.V.
VAKOMA Trade GmbH, Gesellschafter, Geschäftsführer
Neugründung VAKOMA Production GmbH, Getriebewerk Gesellschafter, Geschäftsführer
38
MOBILE AUGMENTED-REALITY SYSTEME FÜR MONTAGE- UND MARKETINGUNTERSTÜTZUNG
Simon Adler M.Sc., Dipl.-Ing. Eric Bayrhammer, Dipl.-Ing. Gerhard Krossing
Mobile Systeme (Smartphones, Tablet-PCs)
stellen den kompakten Verbund aus Kamera,
Bildschirm und Senso-ren (u.a. Lage- und
Beschleunigungssensor) dar und besitzen
mittlerweile leistungsstarke Mehrkernprozes-
soren, so dass auch aufwendige Berechnun-
gen und Visualisierungen ermöglicht werden.
Am Fraunhofer IFF wurde eine Mobile Ler-
numgebung für Tablet-PC und Smartphones
entwickelt. Diese Umgebung ermöglicht das
Lernen von Prozessanweisungen in mehreren
Modulen. Die textuelle Beschreibung wird
hierbei durch Bild, Video und virtuelle 3D-
Modelle unterstützt. Die Lernumgebung soll
darüber hinaus im Arbeitsprozess unterstüt-
zen. Wenn im Arbeitsprozess veränderte
Rahmenbedingungen auftreten kann der
Anwender Bild-, Video- und Textinformatio-
nen ergänzen. Der Wissensstand kann über
Multiple-Choice Tests geprüft und verglichen
werden.
Nach Training und Qualifikation kann die
Selbe Anwendung verwendet werden, um
den Arbeitsprozess zu protokollieren. Die im
Prozess erforderlichen Arbeitsprozesse und
Arbeitsschritte liegen hierbei als Checkliste
vor. Beim Beenden eines Arbeitsschrittes
können Nutzereingaben abgefragt werden,
die über ein konfigurierbares Regelsystem
validiert werden, so dass Auffälligkeiten im
Arbeitsprozess identifiziert werden können.
Hierdurch kann die Notwendigkeit von An-
passungen der Arbeitsprozesse erfasst wer-
den.
Die hier verwendeten 3D-Inhalte können
mittels Augmented-Reality (AR) auch zur
Marketingunterstützung eingesetzt werden.
Die AR ist die Überlagerung von Kamerabil-
dern durch zusätzliche virtuelle Inhalte. Durch
Verfahren der Bildverarbeitung können diese
Inhalte lagesynchron zu realen Objekten
dargestellt werden. Im Marketing wird hierfür
das Bild einer Kamera auf einem Monitor
gestellt. Im Sichtbereich der Kamera dienen
hierdurch die Seiten der Produktkataloge als
Präsentationsfläche der 3D-Inhalte. Durch
Bewegung des Kataloges kann der Betrachter
die 3D-Inhalte drehen oder das Modell näher
betrachten, wenn er es näher an die verwen-
dete Kamera bewegt (Abb. 1). Durch Schalt-
flächen auf den Katalogseiten kann der Be-
trachter zusätzlich hinterlegte Animationen
(u.a. Explosions- oder Ablaufdarstellungen)
kontrollieren (Abb. 1).
Abbildung 1: Modell eines Großgetriebes auf einem Werbekatalog, Quelle: Fraunhofer IFF
Kopfgetragene Displays (HMDs) sind auf-
grund der Entwicklung mobiler Endgeräte
zunehmend technologisch ähnlich zu aktuel-
len Smartphones oder Tablet-PCs. Zuneh-
39
mend wird die erforderliche Rechenleistung
im HMD integriert, so dass kein zusätzliches
Gerät mehr mitgeführt werden muss. Die
kompakten Geräte finden hierdurch eine
stärkere Akzeptanz in der Produktion und im
Anlagenbau. Das HMD ermöglicht die hand-
lungsbegleitende Informationsvisualisierung
ohne Anwender bei den durchgeführten
Arbeitsprozessen zu unterbrechen. Durch
Bildverarbeitung und die integrierte Sensorik
kann eine Kontexterkennung ermöglicht
werden. Verändert der Anwender den Ar-
beitsablauf kann das System so automatisch
adaptieren, wodurch die dem neuen Arbeits-
ablauf entsprechenden Handlungsinformati-
onen ohne Anwendereingabe dargestellt
werden können.
Mobile Systeme sind sowohl Smartphones als
auch HMDs und können im industriellen
Kontext das Training, Qualifikation, Marke-
ting sowie bei Arbeitsprozessen mit dynami-
schen Inhalten unterstützen. Der schnelle
Zugriff auf Lerninhalte verbessert die Verfüg-
barkeit bei Arbeitsprozessen. Durch die tech-
nologische Annäherung an HMDs können die
verwendeten Inhalte arbeitsbegleitend zur
Verfügung gestellt werden ohne die eigentli-
chen Arbeitsprozesse unterbrechen zu müs-
sen.
40
LINKED FACTORY –
DATENINTEGRATION ZUR
MOBILEN INFORMATIONS-BEREITSTELLUNG IN DER
PRODUKTION
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Dipl.-Inf. Ariel Firlej, Dipl.-Inf. Tino Langer, Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, Dr. Andreas Schlegel, Dipl.-Inf. Antje Schreiber Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Hauptabteilung Produktionsmanagement
41
LEBENSLAUF
Dipl.-Inf. Ariel Firlej
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU, Gruppe Informationsmanagement
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
Telefon: +49 371 53 97 1373
Telefax: +49 371 53 97 61373
E-Mail: [email protected]
1997
2003 – 2010
seit 2011
Abitur
Ausbildung zum IT-Systemelektroniker
IT-Netzwerkadministrator bei der T-Systems PCM AG in
Feldkirchen bei München
Studium der Angewandten Informatik mit dem Schwerpunkt
Informations- und Kommunikationssysteme an der TU-
Chemnitz, Diplomarbeit »Eine Publish-Subscribe Infrastruktur
für Linked-Data Applikationen«
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU im Bereich der
Anwendungsentwicklung, Aufgabenschwerpunkt ist die
Entwicklung und Erforschung von Anwendungen im Umfeld
mobiler IT
42
LEBENSLAUF
Dipl.-Inf. Tino Langer
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU,
Gruppenleiter Informationsmanagement
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
Telefon: +49 371 53 97 1113
Telefax: +49 371 53 97 61113
E-Mail: [email protected]
2004
seit 2004
Abschluss des Informatikstudiums an der Technischen
Universität Chemnitz mit dem Schwerpunkt Künstliche
Intelligenz
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz,
Themenfeld: e-Services für Maschinen und Anlagen
43
LEBENSLAUF
Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz
Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Hauptabteilungsleiter Produktionsmanagement
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
Telefon: +49 371 5397 1349
Telefax: +49 371 5397 61349
E-Mail: [email protected]
1986
1994
seit 2000
seit 2012
Maschinenbaustudium an der Technischen Universität in
Sankt Petersburg
Wissenschaftlicher Assistent an der Technischen Universität
Chemnitz
Promotion an der Technischen Universität Chemnitz
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU
Hauptabteilungsleiter Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
In der Abteilung Produktionsmanagement tätig
44
LEBENSLAUF
Dr. Andreas Schlegel
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU, Abteilungsleiter
Unternehmensmanagement
Reihenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
Telefon: +49 371 5397 1177
Telefax: +49 371 5397 61177
E-Mail: [email protected]
Seit 2001
Studium Fertigungstechnik und -betrieb mit dem
Schwerpunkt der rechnergestützten Arbeitsvorbereitung an
der Technischen Hochschule Zwickau
Promotion an der Technischen Universität Chemnitz
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU
Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind die
ressourceneffiziente Produktion, das betriebliche
Informationsmanagement sowie die digitale Planung und
Steuerung von Fabrik- und Logistikprozessen
45
LEBENSLAUF
Dipl.-Inf. Antje Schreiber
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU, Gruppe Unternehmensplanung und -
steuerung
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz
Telefon: +49 371 5397 1059
Telefax: +49 371 5397 61059
E-Mail: [email protected]
1995
2000 – 2007
2008 – 2010
seit 2010
Ausbildung zur Vermessungstechnikerin
Angestellte bei einem öffentlich bestellten
Vermessungsingenieur in Chemnitz im Bereich Kataster und
Geoinformationssysteme
Studium der Angewandten Informatik an der TU Chemnitz
Wissenschaftliche Mitarbeiterin, TU Chemnitz am Institut für
Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP) im
Virtual Reality Center Production Engineering
Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in der
Abteilung Unternehmensmanagement,
Aufgabenschwerpunkte liegt in der Erforschung und
Entwicklung von Anwendungen im Umfeld der Mobile IT
46
LINKED FACTORY – DATENINTEGRATION ZUR MOBILEN INFORMATIONSBEREITSTELLUNG IN DER PRODUKTION
Dipl.-Inf. Ariel Firlej, Dipl.-Inf. Tino Langer, Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, Dr. Andreas Schlegel,
Dipl.-Inf. Antje Schreiber
1 Einleitung
Im Umfeld der Produktion werden die zu
beherrschenden Prozesse zunehmend kom-
plexer und müssen sich den-noch bei gleich-
bleibend hoher Qualität und Zuverlässigkeit
flexibel an geänderte Rahmenbedingungen
anpassen [1]. Sowohl während der einzelnen
Lebenszyklusphasen von Produkten wie bei-
spielsweise Entwurf, Entwicklung und Be-
trieb, als auch in verschiedenen Teil-bereichen
der Produktion wie Fertigung, Logistik und
Controlling, fallen unterschiedlichste Daten
an [2]. Einer durchgehenden Optimierung
von Prozessen steht dabei oft eine große
Menge von inkohärenten Daten, erfasst über
die einzelnen Lebenszyklusphasen, aber auch
fehlende Daten und Information zwischen
den einzelnen Phasen, gegenüber [3]. Erhöht
werden die bestehenden Schwierigkeiten da-
durch, dass derzeit existierende Software-
werkzeuge und Datenverwaltungssysteme
meist Insellösungen darstellen, so dass Daten
nicht oder nur unzureichend miteinander
verknüpft, und Informationen aufgabenbe-
zogen bereitgestellt beziehungsweise visuali-
siert werden können.
Demgegenüber ergeben sich in Folge der
fortschreiten-den Entwicklungen im Bereich
der Informations- und Kommunikationstech-
nologien, unter anderem im Umfeld mobiler
Endgeräte, neue Einsatzgebiete und innovati-
ve Interaktionsmöglichkeiten in der Produkti-
on [4][5]. Ergänzt durch den Wunsch nach
autonomen und selbstorganisierenden Pro-
duktionssystemen müssen Informationen
gezielt – in Abhängigkeit des Kontextes, wie
Ort, Zeit oder Rolle des Nutzers – zur Verfü-
gung gestellt werden.
Um diesen sowohl produktions- als auch
informations-technischen Herausforderungen
im Kontext der Industrie 4.0 zu begegnen,
wurde am Fraunhofer IWU ein Konzept der
vernetzten Fabrik (»Linked Factory«) entwi-
ckelt. Ziel ist es, Wissen sowohl über die
einzelnen Maschinen und Komponenten
einer Fabrik, als auch bezüglich umgesetzter
Prozesse und gefertigter Produkte global
verfügbar zu machen. Eine softwarebasierte
Umsetzung des Konzeptes dient als Basis für
eine Auswahl von Softwarewerkzeugen,
beispielsweise zur anwendungsspezifischen
Überwachung, Visualisierung und Steuerung
ausgewählter Bereiche der Produktion. Dem
Trend folgend, Interaktion und Kontrolle
durch den Einsatz mobiler Steuerungs- und
Überwachungseinheiten zu ergänzen, kön-
nen diese Werkzeuge direkt vor Ort genutzt
werden, um so eine permanente und nahezu
Echtzeitbedienung und Echtzeitkontrolle zu
ermöglichen. Als industriebezogene Anwen-
dung der Linked Factory wurde am Fraunhof-
er IWU beispielsweise eine Lösung zur mobi-
len Überwachung von Produktionsanlagen
mit kontextbasierter Informationsbereitstel-
lung umgesetzt.
47
2 Globale Daten- und Informations-
bereitstellung zur Produktions-
unterstützung
Damit Maschinen und Komponenten einer
Fabrik dezentral agieren und durch ihre ge-
zielte Interaktion mit der Umgebung die
Produktion mit allen Haupt- und Neben-
prozessen optimieren können ist es notwen-
dig, dass sich alle Komponenten der Produk-
tion, Produktions- und Gebäudeinfrastruktur
ihrer Umgebung bewusst sind. Um dieser
Aufgabe gewachsen zu sein, müssen die
virtuelle IT-Welt und die reale Produktions-
welt zunehmend weiter zusammenwachsen.
Das nachfolgend vorgestellte Konzept und
die softwarebasierte Umsetzung der Linked
Factory repräsentiert eine notwendige Teillö-
sung zur Realisierung dieser Entwicklung.
2.1 Konzept und Umsetzung der
Linked Factory
Die Linked Factory stellt, als eine softwareba-
sierte Daten- und Dienstplattform, einen
integralen Baustein auf dem Weg zur Umset-
zung neuer innovativer Lösungen zur Unter-
stützung flexibler Produktionsstrukturen dar.
Sie integriert und verknüpft domänenüber-
greifende Daten, beispielsweise bezüglich
– Struktur und Aufbau vorhandener Ma-
schinen und Produktionssysteme,
– Kennwerten und Sensorinformationen
laufender Prozesse, Bearbeitungsstän-
den und -ergebnissen gefertigter Pro-
dukte (MES),
– Zielvorgaben zur Steuerung des Fabrik-
betriebes (PPS, ERP),
– Ressourcenverbrauch von Komponenten
der Produktion, Produktions- und Ge-
bäudeinfrastruktur (Leitsysteme),
– Zusammenhängen zwischen den Kom-
ponenten einer abgebildeten Fabrik.
Unter explizitem Einbezug des Menschen in
der Produktion erfüllt die Linked Factory,
neben der Integration bestehender Software-
systeme, verschiedene Aufgaben, um typi-
sche Anwendungen im Produktionsumfeld,
wie beispielsweise das Condition Monitoring
oder die Fertigungssteuerung, zu unterstüt-
zen. Ziel ist es, domänen-spezifisch verwalte-
te Daten entsprechend vorgegebener Anfor-
derungen zur Ableitung neuer Informationen
oder angefragten Wissens miteinander zu
verlinken. Diese Daten werden kontextbezo-
gen über definierte Schnittstellen in Abhän-
gigkeit vorhandener Anfragerollen bereitge-
stellt. Unter Anwendung der so verlinkten
Daten und basierend darauf generierter In-
formationen, sind verschiedene Dienste aus-
führ- und kombinierbarbar. Um die Flexibilität
in der Anwendung und den Administrations-
aufwand zu minimieren, existieren weiterhin
für die einzelnen Komponenten der Fabrik
Mechanismen zur Selbstbeschreibung (plug
and play), die eine dynamische Erweiterbar-
keit erlauben. Abbildung 1 zeigt das Konzept
der Linked Factory schematisch.
Für die softwarebasierte Umsetzung der
Linked Factory werden am Fraunhofer IWU
Prinzipien des Semantic Web [6][7] genutzt.
Ziel des Semantic Web, als eine Erweiterung
des World Wide Web, ist es, die Verarbeitung
48
von Daten durch Maschinen mithilfe geeigne-ter, eindeutiger Beschreibungen und Regeln zu ermöglichen beziehungs-weise zu erleich-tern. Eine wichtige Eigenschaft dieses Vorge-hens ist die formale, und damit durch Com-puter verständliche Repräsentation von In-formationen unter Verwendung definierter Vokabulare. Bei der Konzeption der Linked Factory wurden erste mögliche Anwendungs-szenarien identifiziert, folgende befinden sich derzeit in Umsetzung: – Integration von Condition-Monitoring-
Systemen zur maschinen- und anlagen-übergreifenden Auswertung bereitge-stellter Zustandsdaten
– Lösungen zur Fertigungssteuerung unter Nutzung verknüpfter Informationen aus unternehmensinternen und -externen Datenquellen
– Kontextbasierte Assistenzsysteme (mobil und stationär) zur Erhöhung der Pro-duktqualität
– Mobile Lösungen zur Überwachung, Steuerung und Visualisierung von Pro-duktionsprozessen
– Mobile Lösungen zur Wartungs- und Instandhaltungsunterstützung
Eine bestehende Lösung zur Überwachung, Steuerung und Visualisierung von Produkti-onsprozessen steht im Fokus der weiteren Ausführungen des Beitrages. 2.2 Konzepte zur Datenintegration Wie in Abschnitt 2.1 einleitend dargestellt, besteht eines der Ziele der Linked Factory als Softwarelösung darin, Daten aus unterschied-lichsten Softwaresystemen der Produktion (nach SOP, start of production – Beginn der Serienproduktion) und deren Vorbereitung (vor SOP) zu integrieren. Eine redundante Datenhaltung soll dabei vermieden werden. Innerhalb der Produktionsumgebung anfal-lende Daten sind typischerweise domänen- und anwendungsspezifisch und werden so beispielsweise in MES- oder ERP-Systemen separat und in unterschiedlicher Art und Weise abgelegt. Für die Erfüllung spezifischer Aufgaben und die Bearbeitung konkreter Anfragen werden sie wiederum von den
Abbildung 1: Schematische Darstellung des Konzeptes der »Linked Factory«, Quelle: Fraunhofer IWU
49
fachspezifischen Softwarelösungen aufberei-
tet und entsprechend repräsentiert.
Ein deutlicher Mehrwert kann erzielt werden,
wenn Daten über ihren eigentlichen Erfas-
sungszweck hinaus zur Ableitung zusätzlicher
Informationen und neuen Wissens herange-
zogen werden können, beispielsweise durch
die gezielte Verlinkung über Domänengren-
zen hinweg [8]. Dieses Vorgehen ist nicht nur
für Daten anwendbar, die produktionsbeglei-
tend während des Anlagenbetriebes bereit-
gestellt und erfasst werden (nach SOP) [3].
Häufig existieren zwischen der Planung und
dem Betrieb von Produktionssystemen Infor-
mationslücken. Diese entstehen, wenn bereits
vorhandene Modelle aus der Planung nicht
zur Anwendung im Anlagenbetrieb überführt
werden und neu entwickelt werden müssen.
Dieses aktuell häufig angewendete Vorgehen
entspricht nicht den Zielen der Digitalen
Fabrik und kann sowohl zu inkonsistenten
Datenbeständen als auch zu redundanten
Datenstrukturen führen, die meist einen
erhöhten Integrationsaufwand zur Folge
haben. Zur Bereitstellung der aus unter-
schiedlichen Anwendungen integrierten
Daten bietet die Linked Factory Mechanismen
zum standardisierten Zugriff, beispielsweise
über formal beschriebene Webservices. Ne-
ben der zentralen Verfügbarkeit von Daten
zur dezentralen Entscheidungsunterstützung
steht die gezielte Verknüpfung von Daten
unterschiedlichster Domänen im Vorder-
grund, um basierend darauf neue Informati-
onen – respektive neues Wissen – zu generie-
ren. Die gespeicherten Daten ermöglichen
sowohl die Rekonstruktion historischer Pha-
sen als auch die Repräsentation und Steue-
rung aktueller Zustände eines Produktionssys-
tems.
3 Mobiler Leitstand
Nachdem der konzeptionelle und software-
basierte Ansatz der Linked Factory vorgestellt
wurde, erfolgt die Darstellung eines mobilen
Leitstandes zur Überwachung, Steuerung und
Visualisierung von Produktionsprozessen im
Umfeld der getakteten Fertigung von Produk-
ten. Ziel ist es zu zeigen, dass dieser mobile
Leitstand einfach mit der Linked Factory ver-
bunden werden kann, um alle zur Aufgaben-
erfüllung erforderlichen Daten und Informati-
onen orts-, zeit- und rollenbezogen bereitzu-
stellen.
3.1 Demonstrationsplattform Monta-
geanlage
Für die beispielhafte Umsetzung und Veran-
schaulichung entwickelter Lösungen zur
Überwachung, Steuerung und Visualisierung
von Produktionsprozessen dient eine am
Fraunhofer IWU vorhandene Montageanlage
der Firma SITEC Industrietechnologie GmbH.
Mit der Motivation 'Bits sichtbar machen'
werden unter Anwendung dieser Sonderan-
lage zur Montage industrierelevante Soft-
warelösungen erprobt. Die vielfältigen und
oft komplexen Aufgaben der Produktionen
können so unter Anwendung moderner
Ansätze und Lösungen der Informationstech-
nik unterstützt und verbessert werden. Die
gewählte Montageanlage bietet eine Aus-
wahl auszuführender Bearbeitungsschritte,
anhand derer die Herstellung eines repräsen-
tativen Produktes mit klassischen Aufgaben
einer flexiblen Montageanlage demonstriert
werden kann. Abbildung 2 zeigt eine sche-
matische Darstellung der Bearbeitungsstati-
onsanordnung.
50
Der Transport zu bearbeitender Produkte zwischen den Bearbeitungsstationen erfolgt unter Einsatz von Werkstückträgern, wobei Varianten (Produkttypen) mit unter-schiedlichen Eigenschaften und Qualitätsan-forderungen gefertigt werden können. Auf Transpondern, die an jedem Werkstückträger angebracht sind, werden sowohl Informatio-nen zum geplanten Ablauf der Bearbeitung als auch die Ergebnisse jedes einzelnen Bear-beitungsschrittes gespeichert. Um die in der Industrie häufig gestellte Anforderung einer durchgehenden Rückverfolgbarkeit (vgl. Traceability [9]) aller gefertigten Produkte sicherstellen zu können, werden für jede Bearbeitungsstation alle resultierenden Pro-zessergebnisse einzelproduktbezogen erfasst und dauerhaft abgelegt.
Abbildung 2: Aufbau der Montageanlage mit Bedienerarbeitsplatz, Quelle: Fraunhofer IWU
Neben den Prozessergebnissen werden wei-terhin alle anlagenbezogenen Daten gespei-chert und stehen damit sowohl für eine Aus-wertung als auch zur Visualisierung zur Ver-fügung. Abbildung 3 zeigt einen Ausschnitt der erfassten Daten.
Abbildung 3: Erfasste Daten als Basis zur Transpa-renzerhöhung in der Produktion, Quelle: Fraun-
hofer IWU (in Anlehnung an [8])
3.2 Mobiler Leitstand als Anwen-dungsszenario der Linked Factory
Als Anwendungsszenario mobiler Anwen-dungen im Produktionsumfeld wurde am Fraunhofer IWU ein mobiler Leitstand reali-siert, der dem Nutzer unter Anwendung der vorgestellten Montageanlage kontextbezo-genen Zugriff auf die in der Linked Factory hinterlegten Daten und Informationen er-möglicht. Der Vorteil mobiler Endgeräte im produktionstechnischen Umfeld im Vergleich zu stationären Anwendungen (Desktopan-wendungen) ergibt sich insbesondere aus der flexiblen, fokussierten und ortbezogenen Unterstützung spezifischer Aufgaben. Dieses Vorgehen lässt sich direkt mit den derzeit populären Apps im privaten Umfeld verglei-chen. Leichtgewichtige, auf die konkrete Aufgabenerfüllung ausgelegte Anwendungen unterstützen, ohne den Nutzer mit unnötigen Zusatzfunktionen abzulenken. Die Funktiona-lität des mobilen Leitstandes wurde daher so ausgelegt, dass Teilaufgaben zur Unterstüt-zung individueller Tätigkeiten definierten
Daten
Ident-daten
Zeit-stem-
pel
Produkt-daten
Energie-daten
Bearbeitungs- datenBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungsBearbeitungs
Funktionalda-ten
Produkt-typdaten
Prozessdaten
Materialda-ten
a-a- Parameterda-ten
Prozessdaten Anlagendaten
a- Produktions-daten
a-a- Maschinen-daten
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Rollen zugeordnet sind. In einem ersten
Schritt wurden in Abhängigkeit vom zu un-
terstützenden Aufgabengebiet drei Nutzerrol-
len identifiziert, die im produktionstechni-
schen Umfeld mit Maschine und Technik
interagieren können.
Diese Rollen und deren mögliche funktionale
Anforderungen an eine mobile Unterstützung
bezüglich der Aufgabengebiete sind im Ein-
zelnen:
Interessent Als Interessent wird ein Benutzer gesehen,
der nicht unmittelbar in die Produktion ein-
gebunden ist - beispielsweise ein Gast, dem
fachliche Informationen zu eingesetzten
Technologien und Maschinen zur Verfügung
gestellt werden sollen. Im Sinne der Informa-
tionsvermittlung wird eine informative Dar-
stellung der eingesetzten Prozesse gestattet.
Wichtig ist, dass ein Eingriff in laufende Pro-
zesse, eine Steuerfunktionalität oder Echtzei-
taktualisierung von Prozesswerten nicht ge-
stattet sein darf.
Maschinen-/Anlagenbediener Der Bediener hat den größtmöglichen Kon-
takt mit der Maschine und benötigt für die
Erfüllung seiner Aufgaben neben einer nahe-
zu Echtzeitvisualisierung (beispielsweise von
Prozesswerten infolge einer Bearbeitung)
auch eine eingeschränkte und der Maschi-
nenrichtlinie entsprechende Eingriffs- und
Steuerfunktionalität. Er benötigt einen Über-
blick über die Gesamtanlage mit Haupt- und
Nebenprozessen, so dass im Fehlerfall schnell
eine Abhilfestrategie gefunden werden kann.
Eine hohe Fertigungstransparenz durch den
Einsatz intuitiver Visualisierungsmöglichkeiten
ist von hoher Wichtigkeit.
Instandhalter Der Instandhalter benötigt wie der Bediener
einen Gesamtüberblick über die Anlage. Der
Fokus liegt hier aller-dings oft auf histori-
schen Daten, weniger – wie es beim Bediener
der Fall ist – auf aktuellen Zuständen und
Prozesswerten. So kann im Falle einer Stö-
rung der Fehler besser eruiert werden. Als
Unterstützung ist meist ein Zugriff auf techni-
sche Dokumentationen und Ersatzteil- bzw.
Wartungsmanagementsysteme, die wiede-
rum in das Konzept der Linked Factory als
Datenquellen bzw. integrierte Dienste einge-
bunden sein können, sinnvoll.
Um ortsbezogen Informationen zu verschie-
denen Maschinen und Anlagen bereitstellen
und abrufen zu können, muss die Position
des Nutzers bestimmt werden. Hierfür wur-
den in einem ersten Schritt der Umsetzung
mehrere Anlagen mit einem sogenannten
Quick Response Code (QR-Code) ausgestat-
tet, der mit den am Markt befindlichen mobi-
len Endgeräten eingelesen werden kann.
Dieser QR-Code ist mit der Information ver-
knüpft, welcher Anlage er zugeordnet ist. Im
weiteren Verlauf der Umsetzung werden
alternative Funktionen der eigesetzten mobi-
len Gerätehardware (wie zum Beispiel WLAN
oder Bluetooth) zur Positionierung genutzt
werden.
3.3 Technische Umsetzung
Die Entwicklung für mobile Endgeräte erfor-
dert die Berücksichtigung verschiedener Ein-
flussfaktoren. Mit Hinblick auf umzusetzende
Applikationen ist unter anderem die Hard-
wareausstattung, wie beispielsweise Speicher
und Prozessorleistung, zu berücksichtigen.
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Eine große Gerätevielfalt ergibt sich nicht nur aus einer stark variierenden Hardware, son-dern auch auf Grund unterschiedlicher Be-triebssysteme. Resultierend besteht ein gro-ßes Problem darin, dass einzelne Funktionen nur von bestimmten Geräteklassen unter-stützt werden. Für die Realisierung fachspezi-fischer Applikationen bedeutet dies, dass die darzustellenden Informationen meist geräte-bezogen aufbereitet werden müssen, was zu einem erhöhten Umsetzungsaufwand führen kann. Entsprechende Probleme beschränken sich dabei nicht nur auf die Darstellung, son-dern auch auf bereitgestellte Kommunikati-onsschnittstellen. Um den Entwicklungsauf-wand zu verringern, existieren verschiedene Entwicklungsframeworks, die bei der Applika-tionsentwicklung von der tatsächlich zugrun-deliegenden Hard- und Software abstrahieren [10] [11]. Nicht zu vernachlässigen sind dabei Aspekte der Integration mobiler Endgeräte in Produk-tivnetze. So sollen nur berechtigte Personen auf Informationen zugreifen können, so dass eine Beeinflussung der Produktion und die unbeabsichtigte oder nicht erlaubte Weiter-gabe von Daten verhindert wird. Durch ge-eignete Rechte- und Rollenkonzepte werden diese Kriterien in der Linked Factory unter-stützt. Die Umsetzung des mobilen Leitstandes er-folgte unter Berücksichtigung dieser techni-schen Aspekte. Den Interaktionsmittelpunkt der Anwendung stellt die schematische Dar-stellung der Montageanlage dar (vgl. Abbil-dung 4). Sie bietet einen schnellen Überblick über den Zustand der einzelnen Bearbei-tungsstationen.
Abbildung 4: Mobiler Leitstand - Hauptansicht, Quelle: Fraunhofer IWU
Durch Auswahl der Bearbeitungsstationen kann einfach zu aufgabenspezifisch benötig-ten Informationen gelangt werden – bei-spielsweise zur technischen Dokumentation. In Abhängigkeit von der Rolle des aktuellen Nutzers werden die Information entspre-chend aufbereitet und angepasst dargestellt. So bekommt der Interessent beispielsweise allgemein gültige Information bei der Aus-wahl eines Bearbeitungsmoduls angezeigt, während der Instandhalter den Zustand der Maschine verfolgen (vgl. Condition Monito-ring) und im Problemfall auf technische Do-kumentationen beziehungsweise Wartungs-anleitungen zugreifen kann, um so den Feh-ler zu beheben. Der Anlagenbetreiber be-kommt zusätzlich Auswertungen zu Prozess-werten angezeigt und kann die aktuelle Be-arbeitung per Echtzeitvisualisierung verfolgen (vgl. Abbildung 5). Dem Eingriff in eine laufende Produktion mittels mobiler Endgeräte wird eine besonde-re Beachtung zuteil. Es ist insbesondere zu berücksichtigen, dass alle Forderungen der Maschinenrichtlinie beachtet werden und
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keine Gefährdung der Mitarbeiter besteht. Im Rahmen der aktuellen Umsetzung wurde sich vorerst auf die Steuerung ausgewählter Bear-beitungsprozesse beschränkt. So ist es mög-lich, Parameter einzelner Bearbeitungsstatio-nen anzupassen, um so Produktvarianten zu ermöglichen.
Abbildung 5: Prozesswertanzeige für Anlagenbe-diener, Quelle: Fraunhofer IWU
4 Ausblick Die vorgestellte Umsetzung des mobilen Leitstandes zeigt lediglich einen Ausschnitt bestehender Möglichkeiten. Sowohl im Zuge der weiteren Verknüpfung von Produktions-daten als auch der Entwicklung im Mobile-IT-Bereich ergeben sich neue innovative An-wendungen auf dem Weg zur Linked Factory. Großes Potential birgt die Verknüpfung von Daten aus unterschiedlichsten Bereichen zur Generierung neuen Wissens und deren intui-tive Visualisierung. Im Rahmen der Innovati-onsallianz »Green Carbody Technologies«» [12] entstand durch Initiative am Fraunhofer IWU – vorerst mit dem Ziel der reinen Präsen-tation – ein browserfähiger 3D-Webpresenter
zur Darstellung erzielter Projektergebnisse. Unter Verwendung des Frameworks X3DOM wird mit dieser Anwendung eine vollständige Fabrik mit ihren einzelnen Gewerken im Web dreidimensional präsentiert. Aktuell stehen die vermittelten Daten und Informationen als statische Inhalte zur Verfügung. Als Weiter-entwicklung dieser Art der Informations- und Wissensrepräsentation soll eine Anbindung an die Linked Factory erfolgen, um die Mög-lichkeit zur Anzeige von Livedaten zu ermög-lichen. 5 Literatur [1] Langer, Tino; Neugebauer, Reimund; Wenzel, Ken: Konzepte zur flexiblen und generischen Datenerfassung, -verwaltung und -auswertung bei Maschinen und Anlagen - Teil 1: Entwicklung eines qualifizierten An-lagenmodells. In: ZWF Zeitschrift für wirt-schaftlichen Fabrikbetrieb, Bd. 1-2: S. 41 ff., 2008. [2] Sauer, Olaf: Informationstechnik in der Fabrik der Zukunft - Industrie 4.0. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Bd. 12: S. 955 ff., 2011. [3] Wenzel, Ken; Tisztl, Marcel, Linking pro-cess models and operating data for explora-tion and visualization, Workshop Ontology and Semantic Web for Manufacturing (OSE-MA), Graz, Februar 2012. [4] Gartner Identifies the Top 10 Strategic Technology Trends for 2013, Online: http://www.gartner.com/newsroom/id/ 2209615, Stand: 01.05.2013 [5] Büllingen, Franz; Hillebrand Annette; Schäfer, Ralf G., Nachfragestrukturen und Entwicklungspotenziale von Mobile Business-
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Lösungen im Bereich KMU, WIK-Consult, Bad
Honnef, September 2010.
[6] W3C Semantic Web Activity,
Online: http://www.w3.org/2001/sw/, Stand:
01.04.2013
[7] Linked Data, Online:
http://www.w3.org/DesignIssues/LinkedData.
html., Stand: 01.04.2013
[8] Langer, Tino: Produktivitätsbestimmung
verketteter Produktionsanlagen - Methode
zur Bestimmung der Effektivität verketteter
Produktionsanlagen durch Analyse von Pro-
duktdaten. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftli-
chen Fabrikbetrieb, Bd. 12: S. 984 – 990,
2011.
[9] Neugebauer, Reimund; Langer, Tino;
Kreppenhofer, Dietmar: A model for product
data tracking and tracing in production net-
works. In: 9th Cairo University International
Conference on Mechanical Design and Pro-
duction (MDP-9), Cairo University Interna-
tional Conference on Mechanical Design and
Production, Januar 2008.
[10] jQuery mobile Framework, Online:
http://jquerymobile.com , Stand: 01.05.2013
[11] KendoUi Framework, Online:
http://www.kendoui.com, Stand: 01.05.2013
[12] Innovationsallianz »Green Carbody
Technologies«, Online:
http://www.greencarbody.de, Stand
30.04.2013
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