Skip to main content

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Smart Factory

Virtualisierungsstrategien im Produktionsprozess

verfasst von : Thomas Thiele, Tobias Meisen, Sabina Jeschke

Erschienen in: Handbuch Virtualität

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Mit der Smart Factory wurde ein Begriff geschaffen, der die vielseitigen Auswirkungen der Industrie 4.0 auf die Fabrik der Zukunft beschreibt. Auch wenn Trends als Rahmenbedingungen für die Beschreibung dieses Begriffs herangezogen werden können, ist die Smart Factory ein wandelbares Konstrukt. Die zunehmende Virtualisierung in der Produktion erweitert diese Beschreibungsvielfalt nochmals, da traditionelle Grenzen in der Technik, im Unternehmen und im Prozess verschwimmen und zunehmend integriert betrachtet werden müssen.
Kern dieses Beitrags ist ein Beschreibungsmodell für die unterschiedlichen Gestaltungsfelder einer Smart Factory unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses der Virtualisierung und die Verortung aktueller Forschungsaktivitäten in diesem Modell.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Beckmann, M., W. Krelle, und Rolf Färe. 1988. Fundamentals of production theory, 311. Berlin/Heidelberg: Springer. Beckmann, M., W. Krelle, und Rolf Färe. 1988. Fundamentals of production theory, 311. Berlin/Heidelberg: Springer.
Zurück zum Zitat Bleiholder, Jens, und Joachim Schmid. 2015. Datenintegration und Deduplizierung. In Daten- und Informationsqualität, Hrsg. V. Knut Hildebrand, Marcus Gebauer, Holger Hinrichs, und Michael Mielke, 121–140. Wiesbaden: Springer.CrossRef Bleiholder, Jens, und Joachim Schmid. 2015. Datenintegration und Deduplizierung. In Daten- und Informationsqualität, Hrsg. V. Knut Hildebrand, Marcus Gebauer, Holger Hinrichs, und Michael Mielke, 121–140. Wiesbaden: Springer.CrossRef
Zurück zum Zitat Brauner, Philipp, und Martina Ziefle. 2015. Human factors in production systems. In Advances in production technology. Lecture notes in production engineering, Hrsg. V. Christian Becher, 187–199. Cham: Springer.CrossRef Brauner, Philipp, und Martina Ziefle. 2015. Human factors in production systems. In Advances in production technology. Lecture notes in production engineering, Hrsg. V. Christian Becher, 187–199. Cham: Springer.CrossRef
Zurück zum Zitat Brecher, Christian. 2012. Integrative production technology for high-wage countries. Berlin/Heidelberg: Springer. Zugegriffen am 19.11.2016.CrossRef Brecher, Christian. 2012. Integrative production technology for high-wage countries. Berlin/Heidelberg: Springer. Zugegriffen am 19.11.2016.CrossRef
Zurück zum Zitat Constantinescu, Carmen, Daniela Popescu, Paul-Cristian Muresan, und Sebastian-Ioan Stana. 2016. Exoskeleton-centered process optimization in advanced factory environments. Procedia CIRP 41:740–745.CrossRef Constantinescu, Carmen, Daniela Popescu, Paul-Cristian Muresan, und Sebastian-Ioan Stana. 2016. Exoskeleton-centered process optimization in advanced factory environments. Procedia CIRP 41:740–745.CrossRef
Zurück zum Zitat Davis, Jim, Thomas Edgar, Robert Graybill, Prakashan Korambath, Brian Schott, Denise Swink, Jianwu Wang, und Jim Wetzel. 2015. Smart manufacturing. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering 6:141–160.CrossRef Davis, Jim, Thomas Edgar, Robert Graybill, Prakashan Korambath, Brian Schott, Denise Swink, Jianwu Wang, und Jim Wetzel. 2015. Smart manufacturing. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering 6:141–160.CrossRef
Zurück zum Zitat Dietrich, Vincent, Chen Dong, Kai M. Wurm, Georg V. Wichert, und Philipp Ennen. 2016. Probabilistic multi-sensor fusion based on signed distance functions. In 2016 I.E. International conference on robotics and automation, Stockholm, Sweden, May 16th–21st, Hrsg. V. Allison Okamura und Arianna Menciassi, 1873–1878. Piscataway: IEEE.CrossRef Dietrich, Vincent, Chen Dong, Kai M. Wurm, Georg V. Wichert, und Philipp Ennen. 2016. Probabilistic multi-sensor fusion based on signed distance functions. In 2016 I.E. International conference on robotics and automation, Stockholm, Sweden, May 16th–21st, Hrsg. V. Allison Okamura und Arianna Menciassi, 1873–1878. Piscataway: IEEE.CrossRef
Zurück zum Zitat Dong, Xin L, und Divesh Srivastava. 2013. Big data integration. In Data engineering (ICDE), 2013 I.E. 29th International conference on, 1245–1248. Dong, Xin L, und Divesh Srivastava. 2013. Big data integration. In Data engineering (ICDE), 2013 I.E. 29th International conference on, 1245–1248.
Zurück zum Zitat Dragan, Anca D., Shira Bauman, Jodi Forlizzi, und Siddhartha S. Srinivasa. 2015. Effects of robot motion on human-robot collaboration. In Proceedings of the tenth annual ACM/IEEE international conference on human-robot interaction HRI ’15, 51–58. New York: ACM. https://doi.org/10.1145/2696454.2696473.CrossRef Dragan, Anca D., Shira Bauman, Jodi Forlizzi, und Siddhartha S. Srinivasa. 2015. Effects of robot motion on human-robot collaboration. In Proceedings of the tenth annual ACM/IEEE international conference on human-robot interaction HRI ’15, 51–58. New York: ACM. https://​doi.​org/​10.​1145/​2696454.​2696473.CrossRef
Zurück zum Zitat Ewert, Daniel. 2014. Adaptive Ablaufplanung für die Fertigung in der factory of the future. Als Ms. gedr. Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 10, Informatik, Kommunikation 830. Düsseldorf: VDI. Ewert, Daniel. 2014. Adaptive Ablaufplanung für die Fertigung in der factory of the future. Als Ms. gedr. Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 10, Informatik, Kommunikation 830. Düsseldorf: VDI.
Zurück zum Zitat Glaessgen, Edward, und David Stargel. 2012. The digital twin paradigm for future NASA and U.S. Air force vehicles. In 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, structural dynamics and materials conference<BR>20th AIAA/ASME/AHS adaptive structures conference<BR>14th AIAA. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics. Glaessgen, Edward, und David Stargel. 2012. The digital twin paradigm for future NASA and U.S. Air force vehicles. In 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, structural dynamics and materials conference<BR>20th AIAA/ASME/AHS adaptive structures conference<BR>14th AIAA. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Zurück zum Zitat Haddadin, S., A. Khoury, T. Rokahr, S. Parusel, R. Burgkart, A. Bicchi, und A. Albu-Schäffer. 2012. A truly safely moving robot has to know what injury it may cause. In 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 5406–5413. Haddadin, S., A. Khoury, T. Rokahr, S. Parusel, R. Burgkart, A. Bicchi, und A. Albu-Schäffer. 2012. A truly safely moving robot has to know what injury it may cause. In 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 5406–5413.
Zurück zum Zitat Hermann, Mario, Tobias Pentek, und Boris Otto. 2016. Design principles for industrie 4.0 scenarios. In Proceedings of the 49th Annual Hawaii International conference on system sciences: 5–8 January 2016, Kauai, Hawaii, Hrsg. V. Tung X. Bui und Ralph H. Sprague, 3928–3937. Piscataway: IEEE.CrossRef Hermann, Mario, Tobias Pentek, und Boris Otto. 2016. Design principles for industrie 4.0 scenarios. In Proceedings of the 49th Annual Hawaii International conference on system sciences: 5–8 January 2016, Kauai, Hawaii, Hrsg. V. Tung X. Bui und Ralph H. Sprague, 3928–3937. Piscataway: IEEE.CrossRef
Zurück zum Zitat Jeschke, Sabina, Rene Vossen, Ingo Leisten, Florian Welter, Stella Fleischer, und Thomas Thiele. 2013. Industrie 4.0 als Treiber der demografischen Chancen. In Innovationsfähigkeit im demografischen Wandel: Beiträge der Demografietagung des BMBF im Wissenschaftsjahr 2013, 9. Frankfurt a. M.: Campus. Jeschke, Sabina, Rene Vossen, Ingo Leisten, Florian Welter, Stella Fleischer, und Thomas Thiele. 2013. Industrie 4.0 als Treiber der demografischen Chancen. In Innovationsfähigkeit im demografischen Wandel: Beiträge der Demografietagung des BMBF im Wissenschaftsjahr 2013, 9. Frankfurt a. M.: Campus.
Zurück zum Zitat Kagermann, Henning, Wolfgang Wahlster, und Johannes Helbig. 2013. Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0. Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4:5. Kagermann, Henning, Wolfgang Wahlster, und Johannes Helbig. 2013. Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0. Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4:5.
Zurück zum Zitat Keim, Daniel. 2010. Mastering the information age: Solving problems with visual analytics. Goslar: Eurographics Association. Keim, Daniel. 2010. Mastering the information age: Solving problems with visual analytics. Goslar: Eurographics Association.
Zurück zum Zitat Khawli, Toufik A., Sascha Gebhardt, Urs Eppelt, Torsten Hermanns, Torsten Kuhlen, und Wolfgang Schulz. 2016. An integrated approach for the knowledge discovery in computer simulation models with a multi-dimensional parameter space. In International conference of numerical analysis and applied mathematics, 370003. AIP Conference Proceedings: Author(s). Khawli, Toufik A., Sascha Gebhardt, Urs Eppelt, Torsten Hermanns, Torsten Kuhlen, und Wolfgang Schulz. 2016. An integrated approach for the knowledge discovery in computer simulation models with a multi-dimensional parameter space. In International conference of numerical analysis and applied mathematics, 370003. AIP Conference Proceedings: Author(s).
Zurück zum Zitat Klocke, Fritz, Dirk Abel, Thomas Gries, Christian Hopmann, Peter Loosen, Reinhard Poprawe, Uwe Reisgen, et al. 2017. Self-optimizing production technologies. In Integrative production technology: Theory and applications, Hrsg. V. Christian Brecher und Denis Özdemir. Berlin: Springer. Klocke, Fritz, Dirk Abel, Thomas Gries, Christian Hopmann, Peter Loosen, Reinhard Poprawe, Uwe Reisgen, et al. 2017. Self-optimizing production technologies. In Integrative production technology: Theory and applications, Hrsg. V. Christian Brecher und Denis Özdemir. Berlin: Springer.
Zurück zum Zitat Lenzerini, Maurizio. 2002. Data integration: A theoretical perspective. In Proceedings of the twenty-first ACM SIGMOD-SIGACT-SIGART symposium on Principles of database systems, 233–246. Lenzerini, Maurizio. 2002. Data integration: A theoretical perspective. In Proceedings of the twenty-first ACM SIGMOD-SIGACT-SIGART symposium on Principles of database systems, 233–246.
Zurück zum Zitat Meisen, Tobias. 2012. Framework zur Kopplung numerischer Simulationen für die Fertigung von Stahlerzeugnissen. Düsseldorf: VDI. Meisen, Tobias. 2012. Framework zur Kopplung numerischer Simulationen für die Fertigung von Stahlerzeugnissen. Düsseldorf: VDI.
Zurück zum Zitat Meyes, Richard, Hasan Tercan, Simon Roggendorf, Thomas Thiele, Christian Büscher, Markus Obdenbusch, Christian Brecher, Tobias Meisen, und Sabina Jeschke. 2017. Motion planning for industrial robots using reinforcement learning (to be published). In Proceedings of the 50th CIRP conference on manufacturing systems. Meyes, Richard, Hasan Tercan, Simon Roggendorf, Thomas Thiele, Christian Büscher, Markus Obdenbusch, Christian Brecher, Tobias Meisen, und Sabina Jeschke. 2017. Motion planning for industrial robots using reinforcement learning (to be published). In Proceedings of the 50th CIRP conference on manufacturing systems.
Zurück zum Zitat Michalski, Ryszard S., Jaime G. Carbonell, und Tom M. Mitchell. 1983. Machine learning. Berlin/Heidelberg: Springer.CrossRef Michalski, Ryszard S., Jaime G. Carbonell, und Tom M. Mitchell. 1983. Machine learning. Berlin/Heidelberg: Springer.CrossRef
Zurück zum Zitat Niemueller, Tim, Sebastian Reuter, Daniel Ewert, Alexander Ferrein, Sabina Jeschke, und Gerhard Lakemeyer. 2015. The carologistics approach to cope with the increased complexity and new challenges of the RoboCup Logistics League 2015. In RoboCup 2015: Robot World Cup XIX. Bd. 9513, Hrsg. V. Luis Almeida, Jianmin Ji, Gerald Steinbauer, und Sean Luke, 47–59. LNCS sublibrary. SL 7, Artificial intelligence 9513. Switzerland: Springer.CrossRef Niemueller, Tim, Sebastian Reuter, Daniel Ewert, Alexander Ferrein, Sabina Jeschke, und Gerhard Lakemeyer. 2015. The carologistics approach to cope with the increased complexity and new challenges of the RoboCup Logistics League 2015. In RoboCup 2015: Robot World Cup XIX. Bd. 9513, Hrsg. V. Luis Almeida, Jianmin Ji, Gerald Steinbauer, und Sean Luke, 47–59. LNCS sublibrary. SL 7, Artificial intelligence 9513. Switzerland: Springer.CrossRef
Zurück zum Zitat Niemueller, Tim, Frederik Zwilling, Gerhard Lakemeyer, Matthias Löbach, Sebastian Reuter, Sabina Jeschke, und Alexander Ferrein. 2017. Cyber-physical system intelligence: Knowledge-based mobile robot autonomy 3 in an industrial scenario. In Industrial internet of things, Hrsg. V. Houbing Song, Sabina Jeschke, Christian Brecher, und Danda B. Rawat. Cham: Springer International Publishing. Niemueller, Tim, Frederik Zwilling, Gerhard Lakemeyer, Matthias Löbach, Sebastian Reuter, Sabina Jeschke, und Alexander Ferrein. 2017. Cyber-physical system intelligence: Knowledge-based mobile robot autonomy 3 in an industrial scenario. In Industrial internet of things, Hrsg. V. Houbing Song, Sabina Jeschke, Christian Brecher, und Danda B. Rawat. Cham: Springer International Publishing.
Zurück zum Zitat O’Neill, John, Jason Lu, Rodney Dockter, und Timothy Kowalewski. 2015. Practical, stretchable smart skin sensors for contact-aware robots in safe and collaborative interactions. In IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2015: 26–30 May 2015, Seattle, Washington, 624–629. Piscataway: IEEE.CrossRef O’Neill, John, Jason Lu, Rodney Dockter, und Timothy Kowalewski. 2015. Practical, stretchable smart skin sensors for contact-aware robots in safe and collaborative interactions. In IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2015: 26–30 May 2015, Seattle, Washington, 624–629. Piscataway: IEEE.CrossRef
Zurück zum Zitat Perzylo, Alexander, Nikhil Somani, Stefan Profanter, Markus Rickert, und Alois Knoll. 2015. Toward efficient robot teach-in and semantic process descriptions for small lot sizes. In Proceedings of Robotics: Science and Systems (RSS), Workshop on combining AI reasoning and cognitive science with robotics, Rome, Italy, July. Bd. 201. Perzylo, Alexander, Nikhil Somani, Stefan Profanter, Markus Rickert, und Alois Knoll. 2015. Toward efficient robot teach-in and semantic process descriptions for small lot sizes. In Proceedings of Robotics: Science and Systems (RSS), Workshop on combining AI reasoning and cognitive science with robotics, Rome, Italy, July. Bd. 201.
Zurück zum Zitat Pomp, André, Alexander Paulus, Sabina Jeschke, und Tobias Meisen. 2017. Enabling semantics in the continuously evolving internet of things. In Proceedings of the 11th international conference on semantic computing (to be accepted). Pomp, André, Alexander Paulus, Sabina Jeschke, und Tobias Meisen. 2017. Enabling semantics in the continuously evolving internet of things. In Proceedings of the 11th international conference on semantic computing (to be accepted).
Zurück zum Zitat Reuter, Christina, Felix Brambring, Melanie Luckert, und Jakob Ernst. 2016. Investigating the impact of production structure on logistic targets using a dynamic simulation model. In Proceedings, 2016 I.E. International Conference on Industrial Technology (ICIT): The Howard Plaza Hotel Taipei, Taipei, Taiwan, 14–17 March, 2016, 2072–2077. Piscataway: IEEE.CrossRef Reuter, Christina, Felix Brambring, Melanie Luckert, und Jakob Ernst. 2016. Investigating the impact of production structure on logistic targets using a dynamic simulation model. In Proceedings, 2016 I.E. International Conference on Industrial Technology (ICIT): The Howard Plaza Hotel Taipei, Taipei, Taiwan, 14–17 March, 2016, 2072–2077. Piscataway: IEEE.CrossRef
Zurück zum Zitat Schuh, Günther, Malte Brettel, Christina Reuter, David Bendig, Christian Dölle, Niklas Friederichsen, Annika Hauptvogel, et al. 2017. Towards a technology-oriented theory of production. In Integrative production technology, Hrsg. Brecher und Özdemir, 1051–1084. Berlin: Springer.CrossRef Schuh, Günther, Malte Brettel, Christina Reuter, David Bendig, Christian Dölle, Niklas Friederichsen, Annika Hauptvogel, et al. 2017. Towards a technology-oriented theory of production. In Integrative production technology, Hrsg. Brecher und Özdemir, 1051–1084. Berlin: Springer.CrossRef
Zurück zum Zitat Schulz, Wolfgang, und Christian Hinke. 2017. Virtual production systems. In Integrative production technology, Hrsg. Brecher und Özdemir, 175–176. Berlin: Springer. Schulz, Wolfgang, und Christian Hinke. 2017. Virtual production systems. In Integrative production technology, Hrsg. Brecher und Özdemir, 175–176. Berlin: Springer.
Zurück zum Zitat Silva, Eliana C., M. F. Costa, J. P. Araújo, Dario Machado, Luis Louro, Wolfram Erlhagen, und Estela Bicho. 2015. Towards human-like bimanual movements in anthropomorphic robots: a nonlinear optimization approach. Applied Mathematics & Information Sciences An International Journal 9(2): 619–629. Silva, Eliana C., M. F. Costa, J. P. Araújo, Dario Machado, Luis Louro, Wolfram Erlhagen, und Estela Bicho. 2015. Towards human-like bimanual movements in anthropomorphic robots: a nonlinear optimization approach. Applied Mathematics & Information Sciences An International Journal 9(2): 619–629.
Zurück zum Zitat Sutton, Richard S., und Andrew G. Barto. 1998. Reinforcement leakrning: An introduction, Bd. 1. Cambridge: MIT Press. Sutton, Richard S., und Andrew G. Barto. 1998. Reinforcement leakrning: An introduction, Bd. 1. Cambridge: MIT Press.
Zurück zum Zitat Tercan, Hasan, Toufik A. Khawli, Urs Eppelt, Christian Büscher, Tobias Meisen, und Sabina Jeschke. 2016. Use of classification techniques to design laser cutting processes. Procedia CIRP 52:292–297.CrossRef Tercan, Hasan, Toufik A. Khawli, Urs Eppelt, Christian Büscher, Tobias Meisen, und Sabina Jeschke. 2016. Use of classification techniques to design laser cutting processes. Procedia CIRP 52:292–297.CrossRef
Zurück zum Zitat Tercan, Hasan, Toufik A. Khawli, Urs Eppelt, Christian Büscher, Tobias Meisen, und Sabina Jeschke. 2017. Improving the laser cutting process design by machine learning techniques (im Druck). wgp Special Issue. Tercan, Hasan, Toufik A. Khawli, Urs Eppelt, Christian Büscher, Tobias Meisen, und Sabina Jeschke. 2017. Improving the laser cutting process design by machine learning techniques (im Druck). wgp Special Issue.
Zurück zum Zitat Union, Europäische. 2013. Factories of the future: Multi-annual roadmap for the contractual PPP under Horizon 2020. Luxembourg: Publications Office of the European Union. Union, Europäische. 2013. Factories of the future: Multi-annual roadmap for the contractual PPP under Horizon 2020. Luxembourg: Publications Office of the European Union.
Zurück zum Zitat Weiss, Astrid, und Andreas Huber. 2016. User experience of a smart factory robot: Assembly line workers demand adaptive robots. arXiv preprint arXiv:1606.03846. Weiss, Astrid, und Andreas Huber. 2016. User experience of a smart factory robot: Assembly line workers demand adaptive robots. arXiv preprint arXiv:1606.03846.
Zurück zum Zitat Wurhofer, Daniela, Thomas Meneweger, Verena Fuchsberger, und Manfred Tscheligi. 2015. Deploying robots in a production environment: A study on temporal transitions of workers’ experiences. Human-Computer Interaction 9298:203–220. Wurhofer, Daniela, Thomas Meneweger, Verena Fuchsberger, und Manfred Tscheligi. 2015. Deploying robots in a production environment: A study on temporal transitions of workers’ experiences. Human-Computer Interaction 9298:203–220.
Metadaten
Titel
Smart Factory
verfasst von
Thomas Thiele
Tobias Meisen
Sabina Jeschke
Copyright-Jahr
2020
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-16342-6_8