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Fundamentale Veränderungen der heutigen Arbeitswelt stellen Menschen, Systeme, Prozesse und ganze Organisationen vor erhebliche Herausforderungen. Der Faktor Mensch leistet in allen Bereichen dieses Wirkgefüges einen essentiellen Beitrag zum Wettbewerbsvorteil vieler produzierender Unternehmen am Standort Deutschland. Der Wandel von Automatisierung zu selbststeuernden Unternehmen geht dabei nicht spurlos an dem wandlungsfähigsten Glied dieses Gefüges, dem Menschen, vorüber. Belastungsarten verändern sich, singuläre Bewältigungsstrategien genügen nicht mehr, um einen optimalen Beanspruchungszustand jedes einzelnen Individuums zu erreichen und gleichzeitig das höchstmögliche Potenzial zu schöpfen. Das Belastungs- und Beanspruchungscockpit bildet einen Lösungsansatz zur systematischen und durchgängigen Bewertung von Belastungszuständen und der individuellen Beanspruchung von Beschäftigten an Montagearbeitsplätzen. Es liefert in Echtzeit Informationen zum Belastungs- und Beanspruchungszustand des Mitarbeiters und kann mit Ergonomiebewertungsverfahren verknüpft werden. Der Aspekt der Multidimensionalität umfasst die Bewertung verschiedener Indikatoren unter Betrachtung ihrer Wirkzusammenhänge.
System- und Schnittstellenbeherrschung, Ideen- und Innovationsmanagement sowie die virtuell integrierte Produkt- und Prozessplanung sind zu entwickelnde Kompetenzen, die der veränderten Rolle des Menschen in der Industrie 4.0 Rechnung tragen. Dezidiert adressiert werden können diese in zukunftsweisend ausgerüsteten Lernfabriken.
Die steigende Personalisierbarkeit von Produkten fuhrt zu einem wachsenden Variantenspektrum in der Fertigung. Nicht zuletzt aufgrund der damit einhergehenden Produktionskomplexität und den hohen Wandlungsanforderungen an die Montage werden viele komplexe Stückgüter weiterhin überwiegend manuell montiert. Visuelle Assistenzsysteme geben den Mitarbeitern die nötige Handlungsunterstützung, wenn kein Produkt dem anderen gleicht und damit das Fehlerpotenzial steigt.
Die zunehmende Durchdringung von cyber-physischen Systemen und deren Vernetzung zu cyberphysischen Produktionssystemen (CPPS) führt zu fundamentalen Veränderungen von zukünftigen Montage-, Fertigungs- und Logistiksystemen, welche innovative Methoden zur Planung, Steuerung und Kontrolle von wandlungsfähigen Produktionssystemen erfordern. Zukünftige logistische Systeme werden dabei den Anforderungen einer hochfrequenten Veränderung und Re-Konfiguration ausgelöst durch wandlungsfähige Produktionssysteme für individualisierte Produkte und kleinen Losgrößen unterliegen. Der Einsatz dezentraler Steuerungssysteme, bei denen die komplexen Planungs-, Steuerungs- und Kontrollprozesse auf zahlreiche Knoten und Entitäten des entstehenden Steuerungssystems verteilt werden, bietet ein großes Potential, den Anforderungen in cyber-physischen Logistiksystemen gerecht zu werden. Eine zentrale Herausforderung ist dabei die echtzeitfähige Steuerung und Re-Konfiguration von sogenannten hybriden Logistiksystemen, welche u.a. durch die Kollaboration von Mensch und Maschine, der Kombination verschiedenartiger Fördermittel sowie verschiedenartiger Steuerungsarchitekturen geprägt sind und darüber hinaus auf hybriden Entscheidungsfindungsprozessen beruhen, welche die Fähigkeiten von Menschen und (cyber-physischen) Systemen synergetisch nutzen.
Lernfabriken, wie die ESB Logistik-Lernfabrik an der ESB Business School (Hochschule Reutlingen), bieten dabei weitreichende Möglichkeiten, diese innovativen Methoden, Systeme und technischen Lösungen in einer industrienahen und risikofreien Fabrikumgebung zu entwickeln sowie in die Ausbildung von Studierenden und Weiterbildung von Teilnehmern aus der Industrie zu transferieren. Um die Forschung, Lehre sowie Aus- und Weiterbildung im Bereich zukünftiger Montage-, Fertigungs- und Logistiksysteme auszuweiten, wird das bestehende Produktionssystem der ESB Logistik-Lernfabrik im Rahmen verschiedenster Forschungs- und Studentenprojekte schrittweise in ein dezentral gesteuertes cyber-physisches Produktionssystem, basierend auf einer ereignisorientierten, cloud-basierten und dezentralen Steuerungsarchitektur, überführt.
Gesellschaftliche und industrielle Trends im Zuge der Digitaliserung induzieren Veränderungsprozesse in der Industrie. Eine hohe Flexibilität und schnelle Entscheidungsfindungsprozesse stellen entscheidende Wettbewerbsvorteile für Unternehmen dar, um zukünftig erfolgreich am Markt agieren zu können. Um dies zu ermöglichen, müssen aggregierte Echtzeitdaten und Prognosen unmittelbar sowohl am Ort der Wertschöpfung als auch dezentral zur Verfügung stehen. Die Entscheidungsunterstützung mit Hilfe geeigneter Visualisierungen ist ein maßgeblicher Bestandteil von Shopfloor Management Systemen. Aufgrund der steigenden Anforderungen wurde das konventionelle und analoge Shopfloor Management in den letzten Jahren verstärkt durch digitale Lösungen ersetzt. Ein ganzheitlicher Shopfloor Management Ansatz, der die Trends und die daraus resultierenden Herausforderungen für die Industrie abdeckt, ist aktuell nicht vorhanden. Zukünftige Shopfloor Management Lösungen sollen diese Lücke schließen. Hierfür wurde ein ganzheitliches System entwickelt, welches Produktionsinformationen in Echtzeit unmittelbar am Shopfloor visualisiert, eine integrierte flexible Planung und Steuerung der Produktion beinhaltet sowie die Mitarbeiterbedürfnisse berücksichtigt. Eine flexible und individuelle Schichtplanung durch die Mitarbeiter und eine umfassende automatische Beanspruchungsbeurteilung sind dazu integriert worden. Zudem ermöglicht das System die Prognose und Visualisierung von Produktionsinformationen und unterstützt die Anwender bei der Durchführung strukturierter Shopfloor-Meetings. Dadurch werden Entscheidungen direkt auf den Ort der Wertschöpfung verlagert.