Die praktische Umsetzung der REFA-Lehre in 4.0

Eine moderne Produktion noch moderner gestalten

Bereits in der Vergangenheit wurden beim Hamburger Klimaspezialisten STULZ  umfangreiche Maßnahmen getroffen, um die hohen Qualitätsstandards in der Produktion abzusichern. So fällt schon beim Betreten der Schaltschrankfertigung die unerwartete Stille auf. „Unsere E-Vorfertigung hat den Geräuschpegel einer Bibliothek“, erklärte Betriebsleiter Panknin und fügte hinzu: „Neben organisatorischen Maßnahmen im Produktionsprozess hat die Reduzierung der Geräuschkulisse dazu geführt, dass nahezu alle Verdrahtungspunkte ordnungsgemäß gesetzt werden.“ Mit Augmented Reality solle nun der Weg zur Null-Fehler-Produktion beschritten werden. Für die Umsetzung wurde die ebenfalls in Hamburg ansässige attenio GmbH ins Boot geholt.

Hoher Zeitaufwand durch Informationsbeschaffung

 Die Ausgangssituation in der Elektro-Vorfertigung skizzierte Abteilungsleiter Laackmann: „Jeder Mitarbeiter platziert im Monat rund 13.000 Verdrahtungspunkte. Konzentrationsschwächen können wir uns hier nicht erlauben.“ Besonders bei komplexen Anfertigungen gelte es, Fehler unbedingt zu vermeiden. Außerdem entstehe ein Zeitaufwand dadurch, dass die Monteure immer wieder auf Schaltplänen ermitteln müssten, was zu tun sei. „Die Pläne liegen zwar digital und in Papierform vor, aber das Vorgehen kann noch immer verbessert werden. „Wir suchen daher stets nach innovativen Lösungen, um diese Prozesse zu optimieren“, sagte Laackmann und fügte hinzu, die neue Technologie solle genau dies ermöglichen.

Wie der Prozess momentan läuft

Aktuell generiert der Vertrieb eine Kundenanforderung. Aus einem Maximal-Schaltplan und den Anforderungen des Auftraggebers werden die Informationen für den Monteur in Form von PDF-Dateien und ausgedruckten Papieren bereitgestellt. In Zukunft soll eine Digitalisierung diesen Prozess vereinfachen und nur noch aktuell prozessrelevante Informationen digital zur Verfügung stellen.

Am Arbeitsplatz des Monteurs befinden sich in Griffweite Behälter mit den unterschiedlichen Bauteilen für den Schaltkasten (im Bild links und auch rechts). Der zu bestückende Kasten steht in ergonomisch angepasster Schräglage direkt vor dem Mitarbeiter. Auf einem beweglichen Touch-Screen in Kopfhöhe (Bild oben rechts) sieht der Monteur genau, welches Teil er wo hinsetzen muss. Das hilft bei der Fehlerreduktion.

Auf der rechten Bildschirm-Seite ist eine Teile-Liste, die der Monteur Stück für Stück abarbeitet. Tippt er auf das Element, das er einbauen möchte, wird es in der virtuellen Darstellung des Schaltschranks an der richtigen Stelle eingeblendet. Er nimmt das reale Stück aus dem Behälter und setzt es ein. Diese Handlung wird zeitgleich auf dem Bildschirm dargestellt. Zu sehen sind der durch eine Kamera gefilmte Unterarm und die Hand des Monteurs mit dem Baustein. Er setzt diesen ein. Verschwindet das gefilmte Teil unter dem grafisch dargestellten, ist es passend eingesetzt.

Was sich durch das neue System verbessert

attenio-Mitgründer Titov beschrieb den Nutzen, den alle Beteiligten durch die Neuerung generieren möchten: „Es wird viel Zeit eingespart, da auf dem Display alles Schritt für Schritt mit nur den relevanten Informationen eingeblendet wird.“ Außerdem reduziere sich die Fehlerhäufigkeit dadurch, dass der Mitarbeiter sofort ein sichtbares Feedback bekomme, ob das Teil richtig platziert sei. Halata: „In einer für die Zukunft geplanten Weiterentwicklung soll das System auch bei Einsetzungsfehlern eine akustische oder visuelle Rückmeldung geben.“

Datenerhebung – Analyse – Auswertung: Vorüberlegungen zum Projekt

 Betriebsleiter Panknin erläuterte, welche Überlegungen zu dieser Industrie 4.0-Innovation führten. „Wir sehen in der optimierten Informations-Bereitstellung das Potenzial, mögliche Fehlerquellen dauerhaft zu beseitigen.“ Denn selbst kleinste Abweichungen in der Fertigung könnten Komplikationen und Verzögerungen nach sich ziehen, ergänzte Projektleiter Petschke. Der Industrial Engineer präzisierte: „Ob der Schaltschrank unseren hohen Qualitätsansprüchen genügt, merken wir erst in der Endkontrolle des fertigen Klimageräts. Denn jedes Stück wird kundenindividuell gefertigt, so dass eine Überprüfung direkt nach der Montage nicht möglich ist.“

Je später Fehler entdeckt werden, desto teurer wird es

Dass ein Fehler umso mehr kostet, je später er entdeckt wird, ist eine zentrale Erkenntnis der REFA-Lehre. Gunnar Grimm, Vorsitzender REFA-Regionalverband Nord: „Um gegen Fehler anzugehen, müssen zunächst Daten erhoben und analysiert werden.“ Und Panknin, ausgebildeter REFA- Ingenieur, fügte hinzu: „Genau dies haben wir bei STULZ über einen längeren Zeitraum hinweg getan und wertvolle Rückschlüsse daraus gezogen.“

Ergonomische Aspekte werden ebenfalls berücksichtigt

Petschke nahm Bezug auf einen weiteren Aspekt, der zu Ablenkung und gemäß REFA zu Fehlern führt: unergonomisch eingerichtete, starre Arbeitsplätze. Diese rufen Haltungsfehler sowie weitere gesundheitliche Folgeerscheinungen hervor. „Aus diesem Grund können unsere Mitarbeiter ihre Arbeitsplätze selbst einstellen, was die Höhe und genaue Position aller Elemente betrifft.“ Zimmermann kommentierte: „Ein kleinerer Mensch kann durch diese Flexibilität an derselben Stelle ebenso bequem arbeiten wie ein größerer.“

Auch Ausweitung des Augmented-Reality-Systems zukünftig denkbar

Was die Zeitplanung für das Augmented-Reality-Projekt betrifft, befindet sich das System bis Ende des Jahrs in der Testphase. Bis dahin können noch Anpassungen vorgenommen werden. Ende 2018 sollen dann alle Arbeitsplätze in der E-Vorfertigung so eingerichtet sein. Panknin: „Wenn alles nach Wunsch läuft, ist auch die Umstrukturierung anderer Arbeitsbereiche in dieser Weise denkbar.“

Looking for smart combinations of 3D printing technology: purmundus challenge at formnext 2017

Looking for smart combinations of 3D printing technology: purmundus challenge at formnext 2017

The purmundus challenge 2017 now has a theme: “Fusion – 3D printing intelligently combined”. This competition is once again teaming up with formnext powered by tct to invite the creative minds out there to enrich our lives with their ideas for innovative 3D-printed products. The purmundus challenge is geared toward designers, engineers, and programmers, including those from universities, design agencies and studios, start-ups, and SMEs.

A new challenge: making everyday opposites attract

This year’s competition is looking for innovative models that use 3D printing to present new possibilities in our high-tech daily lives and bring them closer to reality through more “human” applications.

Here, the main hurdle facing those who enter the purmundus challenge 2017 will be coming up with sensible ways to combine seemingly averse material characteristics and methods – analog and digital, additive and subtractive, hard and soft, and so on.

Meanwhile, an international Jury (comprising market experts representatives from prominent industrial companies and Research institutes) will be evaluating more than just the complexity and versatility of each Submission; the main criteria will also include design, relevance, level of Innovation, and economic and social potential. The purmundus challenge 2017 also encourages those interested to submit procedures and materials that have not yet broken through, are currently still undergoing research, or have not yet been invented. 

The submission deadline is 30 September 2017.

Attractive prizes await

At the next formnext exhibition and conference (14 –17 November 2017) in Frankfurt am Main, the year’s competition entries will be on display in the purmundus challenge area. The 2017 awards, which include a total of € 6,000 in cash and other attractive prizes, will then be presented at a ceremony scheduled for 16 November. Rounding out the purmundus challenge will be this year’s audience prize, the winner of which will be determined over the course of formnext 2017 by its attendees.

Outstanding value for visitors and exhibitors

For formnext visitors and exhibitors alike, the purmundus challenge offers exciting ideas and insights into how the creative use of new technologies can shape our future and usher in long-term improvements in our daily lives. The participants and the innovations they present thus provide inspiration for the development of new products and market concepts based on additive manufacturing methods.

To learn more about this competition and access a direct link to submit your idea, please visit formnext.com/purmundus_challenge.

» About formnext

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» About the Working Group Additive Manufacturing (honorary sponsor)

 

3D-Druck intelligent kombinieren: purmundus challenge auf der formnext 2017

3D-Druck intelligent kombinieren: purmundus challenge auf der formnext 2017

„Fusion – 3D-Druck intelligent kombiniert“ ist das Thema der purmundus challenge 2017. Die purmundus challenge und die formnext powered by tct laden kreative Köpfe ein, unser Leben mit ihren Produktideen aus dem Bereich 3D-Druck zu bereichern. Ansprechen soll dieser zukunftsweisende Wettbewerb Designer, Ingenieure und Programmierer, zum Beispiel aus Konstruktionsbüros, Designstudios, Hochschulen sowie kleine bis mittelständische Unternehmen und Start-ups.

Neue Herausforderung: Gegensatzpaare aus dem Alltag vereinen

Gesucht werden innovative Entwürfe, die mit Hilfe des 3D-Drucks neue Chancen für unseren hoch technologisierten Alltag aufzeigen und diesen durch „menschlichere“ Anwendungen noch realer und erfahrbarer werden lassen.

Die große Herausforderung für Teilnehmer der diesjährigen purmundus challenge besteht darin, gegensätzliche Materialeigenschaften und Methoden sinnvoll zu kombinieren: Ob analog und digital, additiv und subtraktiv oder hart und weich etc.

Eine internationale Jury, unter anderem bestehend aus Vertretern namhafter Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen und Marktexperten, bewertet nicht nur nach Vielschichtigkeit und Ambivalenz des Entwurfs. Die Experten richten ihren Fokus auch auf das wirtschaftliche und gesellschaftliche Potenzial, die Gestaltung, die Relevanz sowie den Innovationsgrad. Willkommen sind bei der purmundus challenge 2017 zudem Verfahren und Materialien, die sich bislang nicht durchgesetzt haben, sich aktuell im Forschungsstadium befinden oder erst noch erfunden werden müssen.

Der Einsendeschluss ist der 30.09.2017.

Attraktive Preise zu gewinnen

Im Rahmen der formnext, die vom 14. bis 17.11. 2017 in Frankfurt am Main stattfindet, werden die Einreichungen auf der purmundus challenge-Fläche zu sehen sein und am 16.11.2017 feierlich prämiert. Neben Geldpreisen in Höhe von insgesamt 6.000 Euro erhalten die Gewinner auch attraktive Sachpreise. Ein Publikumspreis, der über die Messetage von den Besuchern der formnext 2017 gewählt wird, rundet die purmundus challenge ab.

Mehrwehrt für Besucher und Aussteller

Besucher und Aussteller der formnext erhalten mit der purmundus challenge spannende Einblicke und Ideen, wie neue Technologien und deren kreativer Einsatz unsere Zukunft mitgestalten und langfristig unser Leben positiv verändern kann. Damit bieten die Teilnehmer und ihre Exponate Inspiration für die Entwicklung neuer Produkte und Marktkonzepte unter Nutzung Additiver Fertigungsmethoden.

Weitere Informationen über den Wettbewerb und der direkte Link zur Einreichung der Ideen sind online unter formnext.de/purmundus-challenge zu finden.

» Über die formnext

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» Über TCT

» Über die AG Additive Manufacturing im VDMA e. V.

IoT – Bin ich schon drin?

Das Ziel ist klar, manchmal – manchmal auch nicht. Hauptsache irgendetwas mit „Industrie 4.0“, was und wie ist egal. So kommt einem so manche Strategie zur digitalen Transformation vor. Dabei bietet eine richtig umgesetzte Unternehmensausrichtung zur smarten Fabrik viel Potenzial und auf dem Weg dorthin schon so einige tief hängende Früchte. Also zugreifen! – Beispiel: vorausschauende Wartung.

In der „finalen“ Industrie 4.0 fertigen wir auf Kundenwunsch in Losgröße 1, die Maschinen und Materialien koordinieren sich dafür selbständig und wir haben die volle Transparenz und Flexibilität, die wir für eine smarte Produktion benötigen. Doch der Weg dorthin ist lang und steinig und das Ergebnis wird sicherlich nicht ganz so rosarot aussehen wie eingangs geschildert. Leider sind diese Unwägbarkeiten oftmals ein Grund dafür, dass entsprechende Projekte nicht, oder nur zögerlich angegangen werden.

Dabei können auf dem Weg in die Industrie 4.0 schon zahlreiche Vorteile realisiert und genutzt werden, die helfen, die Akzeptanz zu erhöhen und Investitionen schneller zu amortisieren. Ganz so, wie beim autonomen Autofahren. Schon heute helfen uns im „connected Car“ Sensoren die Spur zu halten und einzuparken. All das, was in einem Gesamtsystem zum autonomen Fahren benötigt wird.

Vier Phasen der Entwicklung

Teilen wir den Entwicklungsstand zu einer vollvernetzten, optimierten Produktion in vier Phasen auf und betrachten die zunehmenden Vorteile und den Nutzen auf diesem Weg.

Phase 1: Sichtbarkeit umsetzen

Phase 2: Transparenz schaffen

Phase 3: Prognosefähigkeit sicherstellen

Phase 4: Adaptierbarkeit nutzen

Abbildung 1: Nutzen auf dem Weg zur Industrie 4.0 (vgl. acatech) Abbildung 1: Nutzen auf dem Weg zur Industrie 4.0 (vgl. acatech), Quelle: Trebing + Himstedt

In der Phase eins geht es zunächst einmal darum, einen digitalen Schatten, also ein Abbild, der Produktion herzustellen. Dieses Abbild verschafft in erster Linie Sichtbarkeit, um zu überblicken, was gerade (in Echtzeit!) überhaupt passiert. Das können ganz kleine Teilprojekte sein. Zum Beispiel eine Anlage, die nicht nur an der Signallampe anzeigt, dass sie eine Störung hat. Stattdessen wird im Andon-Board oder Hallencockpit des Meisters die Maschine rot. Sofort wird am Arbeitsplatz des Meisters das Problem sichtbar – nicht erst, wenn er in der Werkshalle steht und die Ampel auch im Blick hat. Die Anbindung von Maschinensignalen für eine Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) ist zu meist recht einfach. In der Regel reicht eine SPS und eine OPC-Verbindung aus, um die Signale abzugreifen. Im SAP-Umfeld bietet der SAP Plant Connectivity (SAP PCo) eine Möglichkeit der universellen Maschinenanbindung mit einem OPC UA Server. Ein anderes Beispiel wäre ein Dashboard, welches den Auftragsstatus anzeigt und den Fortschritt visualisiert. Gutteile werden unmittelbar elektronisch an das ERP zurückgemeldet und gleichzeitig visualisiert ein Bildschirm an der Anlage wie viel noch zur Auftragserfüllung oder zum Schichtziel fehlt. Auch im Qualitätsmanagement sind digitalisierte Prozesse hilfreich. So können Arbeitsschritte und Testergebnisse im Hintergrund vollautomatisch mitprotokolliert und überwacht werden. Sollten Werte außerhalb der Norm oder Arbeitsschritte nicht durchgeführt worden sein, wird ein Werkstück automatisch für die nächste Arbeitsstation gesperrt und es wird z. B. letztendlich kein Versandetikett für den Druck freigegeben. Damit kann kein fehlerhaftes Produkt versehentlich beim Kunden landen.

Im Beispiel der vorausschauenden Wartung wäre ein Remote Monitoring der Komponente, Maschine oder Anlage ein Einstiegsszenario. Realisiert wird dies mittels Sensoren, die die reine Verfügbarkeit anzeigen (Maschine läuft / läuft nicht) bzw. bereits relevante Parameter wie Temperatur oder Vibration überwachen und die Daten an eine zentrale Stelle senden.

Remote Monitoring von Maschinen mit SAP Predictive Maintenance Abbildung 2: Remote Monitoring von Maschinen mit SAP Predictive Maintenance, Quelle: Trebing + Himstedt

Überblick und Transparenz

Die zentrale Stelle leitet bereits die Phase zwei ein. Die gesendeten Sensordaten können sehr schnell zu Massendaten (Big Data) anwachsen. Um den Überblick zu behalten und Transparenz zu schaffen, muss ein zentraler Punkt der Wahrheit geschaffen werden. Das bedeutet nicht, unterschiedliche Datenbanken mit verschiedenen Interpretations­möglichkeiten zu haben, sondern quasi die nicht aggregierten (also nicht bereits zusammengefassten) Stammdaten, auf der alle weiteren Auswertungen basieren, zu verwenden. Alleine diese Tatsache wird im Unternehmen schon Doppelarbeit vermeiden und Entscheidungen beschleunigen, da kein Datenabgleich mehr notwendig ist. Die Geschwindigkeitsvorteile einer In-Memory-Datenbank wie der SAP HANA erlauben auch, auf die vorherige Aggregation von Daten zu verzichten. Dies führt ebenfalls zu schnelleren Entscheidungen, da nicht zunächst eine Nacht vorher eine „Datenlauf“ stattfinden muss. Die Auswertung der historischen Daten wird helfen zu verstehen, warum etwas passiert ist und z. B. durch einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) Fehler zukünftig zu vermeiden.

In unserem Predictive-Maintenance-Beispiel können die historischen Monitoring-Daten analysiert und visualisiert werden, um zu verstehen, warum eine Maschine ausgefallen ist. Steigt zum Beispiel eine Temperatur vor einem Ausfall stark an, können die Gründe dafür analysiert werden.

Temperaturverlauf bis zur Maschinenstörung zur Mustererkennung Abbildung 3: Temperaturverlauf bis zur Maschinenstörung zur Mustererkennung, Quelle: Trebing + Himstedt

Gegebenenfalls kann die Instandhaltung betroffene Teile zukünftig präventiv austauschen oder ab einer bestimmten (Durchschnitts-)Temperatur wird eine Alarmmeldung generiert. Lassen sich auf dieser Basis Muster erkennen, können aus dieser „Maschinenlernumgebung“ Verhaltensweisen analysiert und für zukünftig vergleichbare Situationen Vorhersagen getroffen werden. Also in etwa, bei dieser Temperatur und der Vibration ist in 80 % der Fälle die Maschine in drei Tagen ausgefallen. Und schon befinden wir uns in Phase drei, der Prognosefähigkeit.

Optimierte Planung durch Prognosefähigkeit

Durch Predictive Services sind wir in der Lage, mit bestimmter Wahrscheinlichkeit Vorhersagen über Zustandsänderungen in der Zukunft zu machen. Der Vorteil ist, dass man auf gewisse Situationen besser vorbereitet ist und dieser Kenntnisstand bereits in der Planung optimiert genutzt werden kann. Es passieren weniger Ausfallzeiten und die Wartung findet nur dann statt, wenn es sein soll / muss. Sie kann darüber hinaus in Zeiten passieren, die weniger oder gar nicht produktionsrelevant sind.

Ein Studie[1] hat gezeigt, dass durch den Einsatz von Predictive Maintenance die Wartungskosten um 30 % und die Ausfallzeiten um 70 % gesenkt werden konnten.

Studien zeigen Vorteile der vorausschauenden Wartung Abbildung 4: Studien zeigen Vorteile der vorausschauenden Wartung, Quelle: Trebing + Himstedt

Ein entscheidender Faktor ist hier die Mustererkennung. Für die Maschinenlernumgebung ist eine intelligente Sensorik und Vernetzung notwendig.

Entscheidungsbaum über historische Daten zur Mustererkennung Abbildung 5: Entscheidungsbaum über historische Daten zur Mustererkennung, Quelle: Trebing + Himstedt

Über die erfassten Daten (Big Data) kann dann mittels Analytics eine automatisierte Mustererkennung laufen. Oder man bedient sich entsprechender Analyse-Experten (Data Analyst) am Markt, um wiederkehrende Mustererkennung zu betreiben. In einer smart vernetzten Produktion mit intelligenten Maschinen ist es auch vorstellbar, dass Komponenten selbst – mit Hilfe eines digitalen Produktdatenblattes – gleich eigene Muster (Fingerprint) mitliefern, die z. B. zu bekannten Fehlern führen. SAP bietet mit dem Asset Intelligent Network (AIN) basierend auf der SAP HANA Cloud Platform (HCP) dafür bereits heute eine entsprechende Cloud-Datenbanklösung.

Big Data wird zu Smart Data

Dann sind wir schon fast in der finalen Industrie 4.0 Phase 4 angekommen. Die Sensoren melden die Daten, die Vernetzung transportiert die Daten an die richtige Stelle und mit intelligenten Algorithmen wird aus Big Data endlich Smart Data. Somit ist die Basis für eine autonome oder teilautonome Produktion gelegt. In unserem Beispiel kann der Instandhaltungsplan unter Einbezug der Sensoren und Mustererkennung und unter Berücksichtigung der Auftragslage in Echtzeit automatisch optimiert werden. Vor Ort wird dem Instandhalter dann auf dem Tablet oder in der Datenbrille die Arbeitsanweisung angezeigt und die Durchführung kontrolliert. Nach Abschluss der Arbeiten meldet sich die Anlage wieder selbständig zum Dienst!

Viele Unternehmen sind somit schon drin, auf dem richtigen Weg zur smarten Fabrik und wissen es vielleicht noch gar nicht. Wenn man eine Vision hat, ist es auch gar nicht mehr schwierig die richtigen Entscheidungen heute zu treffen, um die Vision in kleinen Schritten umzusetzen und schon jetzt davon zu profitieren. Groß denken, klein starten! Wichtig ist: gehen Sie jetzt den nächsten kleinen Schritt, bevor Ihr Wettbewerber es macht. Frei nach dem Motto: „Ein kleiner Schritt für Ihr Unternehmen, aber ein großer Schritt für die smarte Zukunft.“

Weitere Informationen zu Predictive Maintenance & Service mit SAP unter www.t-h.de/pdms

[1] Studie des Weltwirtschaftsforums und des Beratungsunternehmens Accenture

Appliance für vSphere Integrated Container installieren

Nach dem Download der OVA-Datei rufen Sie im Web-Client die Integration einer OVA-Datei auf, zum Beispiel über das Kontextmenü eines Hosts im Netzwerk oder einem Cluster. Sie können die Appliance auch auf einem alleinstehenden Host installieren.

Durch die Integration der Appliance werden alle notwendigen Erweiterungen integriert, die zur Verwaltung und den Betrieb von Containern notwendig sind. Besonders die vorletzte Seite „Weitere Einstellungen“ des Assistenten sind besonders wichtig. Hier legen Sie das Root-Kennwort fest sowie die IP-Einstellungen der Appliance.

Sobald die Appliance importiert und eingerichtet wurde, können Sie über eine Weboberfläche auf die Umgebung zugreifen. Dazu stehen zwei Links zur Verfügung:

Container Registry: https://<IP-Adresse der Appliance>:443

Container Management Portal: https://<IP-Adresse der Appliance>:8282

Sie sehen die jeweiligen Links auch, wenn Sie im Web-Client die Remote-Konsole der Appliance öffnen. Die Appliance wird allerdings nicht automatisch gestartet. Sie müssen diese zuerst starten und warten bis alle Dienste bereit sind. Das sehen Sie am einfachsten in der Remote-Konsole.

VMware vSphere Integrated Container (VIC)

VMware vSphere Integrated Container nutzt einen Container-Host (VCH), der die Container bereitstellt. Virtuelle Container-Hosts haben auch Zugang zur Docker-API. Sie können Container-Images vom Docker-Hub herunterladen und auf einem VCH im vSphere-Netzwerk bereitstellen.

Wenn ein Administrator einen neuen Container erstellt, wird er auf einer VM innerhalb des logischen virtuellen Container-Hosts bereitgestellt. Virtuelle Container-Hosts können mehrere VMs enthalten, und somit viele einzelne Container-Instanzen.

Bei Containern handelt es sich also generell um kleine VMs, die auf ähnlicher Art und Weise verwaltet werden, wie normale VMs. Die Container werden auf einem virtuellen Container Hosts (VCH) bereitgestellt, also ebenfalls einer VM. Container arbeiten mit den verschiedenen Technologien in vSphere zusammen, also auch der Hpchverfügbarkeit VMware NSX, HA und DRS. Als Betriebssystem für die Container wird Photon genutzt, also das gleiche Linux-System, das VMware auch für die vCenter Server Appliance in vSphere 6.5 einsetzt. Die Verwaltung der Container erfolgt generell im Web-Client.

Als VCH kann entweder ein virtueller Windows-Computer, macOS X oder Ubuntu ab Version 16.04 LTS eingesetzt werden. Die notwendige Software kann als ISO-Datei heruntergeladen werden. Die OVA-Datei steht im VMware-Konto zur Verfügung (http://www.vmware.com/go/download-vic).

Für die Einrichtung wird noch die Docker Toolbox benötigt (https://www.docker.com/products/docker-toolbox).

Indoor Positionsbestimmung: Ortungstechniken im Vergleich

Serverseitige Lokalisierungssysteme arbeiten mit einer speziellen Hardware, die drahtlose Signale von Tags oder Geräten empfängt (z.B. WLAN-, UWB- oder RFID-Tags, Bluetooth Beacons) und diese an einen Server übermittelt. Dort wird die Position berechnet und die Daten werden an ein Ausgabemedium, z.B. ein Warenwirtschaftssystem, transferiert.

Solche Lokalisierungssysteme können beispielsweise bei der Palettenortung in Lagerhallen, bei der Lokalisierung von Spezialfahrzeugen wie Gabelstaplern oder Förderfahrzeugen und bei der Identifizierung von Personen aus Sicherheitsgründen Anwendung finden.

Technologien für serverseitige Indoor Positionsbestimmung im Vergleich
Infografik: Vergleich von Ortungstechnologien (Quelle: infsoft)

Es gibt eine Vielzahl von Technologien, auf denen serverseitige Indoor Lokalisierungssysteme basieren können. infsoft arbeitet mit WLAN, BLE, UWB und RFID, um Indoor Positionsbestimmung zu realisieren. Jede Technologie bringt Vor- und Nachteile mit sich und je nach individuellem Anwendungsfall sind einige mehr, andere weniger geeignet.

WLAN

Auf WLAN basierende Lokalisierungssysteme können die Position von Geräten mit aktiviertem WLAN (z.B. Smartphones, Tablets) und von Wi-Fi-Tags bestimmen. Die Genauigkeit von WLAN bei der serverseitigen Indoor Positionsbestimmung variiert von acht bis 15 Meter – abhängig von den Voraussetzungen.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

alle Wi-Fi-fähigen Geräte können getrackt werden

Besucherverhalten lässt sich analysieren

hohe Reichweite (bis zu 150m)

Genauigkeit von BLE oder RFID ist nur schwer erreichbar

bei Smartphones: hohe Latenzzeiten und randomisierte MAC-Adressen bei nicht mit einem WLAN-Netzwerk verbundenen Geräten

Tracking-Lösungen, bei denen die Analyse von Bewegungsprofilen gewünscht ist

 

Bluetooth Low Energy (BLE)

Beacons sind kleine drahtlose Funksender, die Daten mittels Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart) übertragen. Sie sind relativ günstig, können bis zu fünf Jahre und mehr mit einer Knopfzelle betrieben werden und haben im Innenbereich eine Reichweite von maximal 75 Metern. Die Genauigkeit liegt typischerweise bei unter acht Metern. Beacons gibt es in den unterschiedlichsten Formen, sie sind skalierbar und sehr portabel.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

Flexibilität

Kosteneffizienz

gedämpfte Signalausbreitung innerhalb von Gebäuden

Instabilität bei räumlichen Veränderungen und Funkstörungen

Indoor-Tracking-Lösungen, bei denen nicht höchste Präzision erreicht werden muss

 

Ultra-wideband (UWB)

Ultra-wideband ist eine Kurzstrecken-Funktechnik. Die Genauigkeit liegt bei unter 30 Zentimetern und ist damit deutlich höher als die von Beacons oder WLAN. Auch Höhenunterschiede können sehr genau ermittelt werden.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

hohe Genauigkeit

niedrige Latenzzeiten (bis zu 100 Positionsupdates pro Sekunde)

kaum Interferenzen

höhere Kosten und kürzere Batterielebensdauer als BLE Beacons

Tracking-Lösungen im industriellen Umfeld mit hoher Präzisionsanforderung und geringer Anzahl an Assets

 

Infografik: Prozessoptimierung in der internen Logistik
Anwendungsbeispiel für Positionsbestimmung mit UWB (Quelle: infsoft)

 

RFID

RFID ist eine Form der drahtlosen Kommunikation, die Funkwellen zur Identifikation von Objekten nutzt. Die passive RFID-Technologie funktioniert nur in der Nähe von speziellen RFID-Lesegeräten (infsoft Locator Nodes), welche die RFID-Tags mit Energie versorgen und deren Daten empfangen. Die Position der zu verfolgenden Objekte kann nicht permanent, sondern nur zum Lesezeitpunkt bestimmt werden.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

unempfänglich für Interferenzen

keine Batterie notwendig

kurze Reichweite (weniger als ein Meter)

Lesegerät meldet nur die Information „gesehen“ / „nicht gesehen“

Infrastruktur kann kostenintensiv sein

Tracking-Lösungen mit einer großen Anzahl von Tags (z.B. in der Logistik, Distribution und im Bestandsmanagement)

 

Oft sind Hybridlösungen sinnvoll

Leider gibt es keine Technologie, die alle etwaigen Anforderungen an ein Indoor Lokalisierungssystem erfüllt. In der Regel müssen bei der Suche nach der am besten geeigneten Technologie die eigenen Anforderungen an das System, die Bedingungen vor Ort und das Budget miteinbezogen werden. Oftmals wird die effizienteste Lösung durch eine Kombination von Technologien erreicht.

Wird zum Beispiel in der Logistik ein Gabelstapler mit einer Hardware (infsoft Locator Node) ausgestattet, deren Sensorik neben RFID auch auf Ultra-wideband (UWB) anspricht, kann eine Verbindung zwischen den Positionsdaten des Gabelstaplers und den Identifikationszeitpunkten von mit RFID-Tags versehenen Waren hergestellt werden. Hierdurch können Logistikprozesse deutlich effizienter gestaltet werden, da neben der punktuellen Lokalisierung auch eine präzise Materialfluss-Steuerung in Echtzeit ermöglicht wird.

Infografik: Tracking von Fluförderzeugen und Gütern in der Logistik
Anwendungsbeispiel für Positionsbestimmung mit UWB (Quelle: infsoft)

Mehr Informationen zu den verschiedenen Ortungstechnologien für Indoor Positionsbestimmung.

 

Service statt Produkte

Andreas Michael, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Systemdynamik und Mechatronik der Fachhochschule Bielefeld, sieht im Hinblick auf neue IOT-Geschäftsmodelle ein großes Informationsbedürfnis bei Unternehmern und Führungskräften. „Aus diesem Grund haben wir zusammen mit anderen Forschungseinrichtungen das Projekt `Industrie 4.0 für den Mittelstand´ ins Leben gerufen. Kleinen und mittelständischen Firmen stehen wir bei der Konzeption und Umsetzung von Digitalisierungs-Vorhaben zur Seite.“

Der Diplomingenieur Elektrotechnik (FH) unterstreicht, das Projekt-Angebot kostenloser Schulungen, Beratungen und Quick-Checks sei in der Region Ostwestfalen-Lippe sehr gefragt. „Die Verantwortlichen möchten wissen, wie sie ihre Produktionsabläufe mit Hilfe digitaler Technologie verbessern können.“ Er betont, die Projektteilnehmer fragten vermehrt nach Lösungen, um ihren Kunden 4.0-gestützt „Service statt Produkte“ anbieten zu können.

Service statt Produkte – endlich mehr Zeit fürs eigentliche Geschäft

Auch die REFA-Lehre befasst sich mit der Frage, wie Prozesse optimiert werden können, um dem Menschen mehr Freiräume zu schaffen. Euro- und REFA-Industrial-Engineer Lars Pielemeier erläutert, bei 4.0-gestützten Service-statt-Produkte-Lösungen könnten zeitaufwändige Aufgaben ohne dazwischen geschalteten Menschen erledigt werden. „Und der kann sich dann wichtigen, für den Kunden wertschöpfenden Tätigkeiten zuwenden.“ Als Beispiel nennt der Geschäftsführer des REFA Nordwest-Regionalverbands Ostwestfalen-Lippe intelligente Drucker.

„Der Kunde erhält die Maschine kostenlos – einschließlich Material, Wartung und Zubehör. Er zahlt dann laufend einen Preis für jeden Ausdruck. Und er muss sich um nichts Organisatorisches rund um das Gerät kümmern.“ Über das IoT sendet das Gerät alle Informationen wie Nutzungsdauer, Verbrauch, Stückzahlen oder Ähnliches an das Firmensystem. Und von dort aus werden ebenfalls automatisiert weitere Aktivitäten initiiert. Dazu gehören die Rechnungserstellung, das Melden von Fehlern, Wartungsbedarf oder Material-Nachbestellung (Toner, Papier …).

Für welche Firmen ist eine 4.0-Lösung „Service statt Produkt“ geeignet?

Die Überlegungen, Service statt Produkte anzubieten, knüpfen an der Ermittlung des Kundenbedarfs an. Hilfreiche Fragen:

  • Was ist das Kerngeschäft der Zielkunden?
  • Was ist in ihrer Branche ein wichtiges Differenzierungsmerkmal?
  • Welche Probleme hat der Kunde?
  • Woran scheitert die Lösung?
  • Wie müsste ein Service aussehen, der an diesen Bedarf anknüpft?
  • Wie lässt sich die Wirtschaftlichkeit einer solchen Lösung darstellen?
  • Was ist aus der Sicht potenzieller Kunden wichtiger – die Anschaffungskosten z. B. für eine Technologie oder die „Total Costs of Ownership“?
  • Welche Kostenarten spielen bei den Zielgruppen-Firmen eine Rolle: Stück- oder Verwendungspreis?

An diese Fragen angepasst, muss die Servicelösung entwickelt und anschließend technisch und digital umgesetzt werden.

Coffee at Work – ein digitalisierbares Service statt Produkte-Konzept

Ein Unternehmen, dass auf „Service statt Produkte“ setzt und das eine geeignete Ausgangsbasis für eine solche IoT-Lösung bieten würde, ist die Wittener coffee at work GmbH & Co. KG. Geschäftsführer Martin Sesjak beschreibt sein Geschäftskonzept, mit dem er seit über zehn Jahren Firmen mit frisch gemahlenem Kaffee vorsorgt. „Der Kunde erhält von uns nach einer Bedarfsermittlung einen Kaffeeautomaten, der vom Servicetechniker eingestellt wird.“ Hinzu komme Zubehör und Kaffeebohnen. „Der Techniker schaut dann einmal im Monat vorbei, um das Gerät zu überprüfen und ggf. notwendige Wartungen durchzuführen.“ Sesjak räumt ein, es gebe auch in seiner Firma Überlegungen, zukünftig automatisierte, über das IoT kommunizierende Komponenten einzuführen. „Dass unsere Techniker persönlich zu Besuch zum Kunden kommen, ist jedoch Teil unserer Strategie. Denn die Verbindung von Mensch zu Mensch lässt sich nicht digitalisieren.“

Mehrkosten relativieren sich

Natürlich ist der Service unterm Strich teurer als der Kauf eines eigenen Geräts. Doch Lars Pielemeier gibt zu bedenken: „Ein Geschäftskunde kauft sich mit dem Service gleichzeitig mehr Zeit für sein eigenes Geschäft. Statt in einer Warteschleife zu schmoren, kann er die Zeit besser nutzen und Geld verdienen. Deshalb relativieren sich die Kosten.“ Michael ergänzt: „Unternehmen fördern durch solche Angebote die dauerhafte Bindung ihrer Kunden. Denn die Geschäftsbeziehung läuft einfach weiter.“ REFA-Experte Pielemeier nimmt auf der Nachfrageseite ein steigendes Interesse an solchen Angeboten wahr. „Die Erwartungshaltung ist groß. Kunden wünschen sich einen individuellen Service, der möglichst jederzeit verfügbar und in Echtzeit erhältlich ist. Die digitale Transformation und das Internet der Dinge ermöglichen die Schaffung eines fortlaufenden Mehrwerts.“

 

Der Einfluss des IoT auf Produktion und Logistik

Eingangslogistik, Produktion, Ausgangslogistik, Marketing und Vertrieb, Support und Serviceleistungen bilden die klassische Wertschöpfungskette eines Industrieunternehmens. Alle diese Aktivitäten profitieren von einer optimierten Koordination, Überwachung und Auswertung gesammelter Daten. Welchen Einfluss hat das konkret auf Logistik und Produktion?

Logistik

Aufgrund der zunehmenden Vernetzung der Lieferkette und somit auch der bisher nicht als “smart” klassifizierten Güter und Transportvehikel, kann die Logistik leichter und kosteneffizienter als früher koordiniert, überwacht und optimiert werden. Fuhrparkmanager können so die Routen der Fahrzeuge mittels GPS-Tracking besser nachvollziehen und koordinieren. Neuartige Lagerbestandsverwaltung und Lieferdrohnen sind weitere Gebiete, die das Potential haben, die Basis für völlig neue Geschäftsmodelle zu legen.

Vieles spricht dafür, dass dadurch das Outsourcing an spezialisierte Logistikdienstleister weiter zunimmt, insbesondere in der Industrie. Beispielsweise vermindert die digitale Sendungsverfolgung mithilfe durchgängiger Erfassungsmöglichkeiten entlang der gesamten Lieferkette (bspw. durch Sensorik im Ladegefäß und Telematik) das wahrgenommene Qualitätsrisiko bei den Verladern und macht die Leistung der Dienstleister transparenter. Durch die größere Transparenz über die Leistungserstellung bei den Dienstleistern treten auch andere komparative Vorteile verstärkt in den Vordergrund, insbesondere bessere Bündelungsmöglichkeiten und damit eine höhere Transportauslastung sowie Kostenvorteile bei größeren Dienstleister-Netzwerken.

Bislang hat jedoch die hohe Schnittstellenkomplexität der Logistikkette und die enorme Vielfalt unternehmensspezifischer Be- und Entladevorgänge die Herausbildung erfolgreicher Marktplätze á la Uber für LKWs gebremst, wenngleich dieses Segment mittlerweile schon viele Startups angezogen hat.

Produktion

Eng verknüpft mit der Logistik erfährt auch die Produktion bereits seit einigen Jahren zunehmende Vernetzung mit dem Ziel einer verbesserten Produktionsplanung und -steuerung (Industrie 4.0). Einfachere IoT Use Cases in diesem Bereich fokussieren sich auf die Erfassung und Auswertung der Sensordaten einzelner Maschinen und Geräte, beispielsweise beim Condition Monitoring (regelmäßige Erfassung physikalischer Daten zum Zustand der Maschine oder Anlage) oder für Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung auf Basis laufend erfasster Daten).

Deutlich komplexer wird es, wenn komplette Produktionsanlagen vernetzt und datenbasiert optimiert oder sogar automatisiert werden sollen – bislang scheitert dies jedoch oft schon an den vielen unterschiedlichen Datenstandards der Maschinen- und Anlagenbauer sowie dem Mangel geeigneter intelligenter Algorithmen. Damit geht in vielen Fällen auch eine zunehmende Dezentralisierung der Produktionssteuerung einher, bei der die einzelnen Maschinen direkt miteinander kommunizieren. So kann die Produktion kundenindividueller Güter (Losgröße 1) auch bei komplexeren Produkten effizient realisiert werden („Mass Customization“).

Während dies in einigen Branchen über kurz oder lang zur vollständigen Automatisierung der Produktion führen wird, trifft dies längst nicht auf alle Branchen zu. Insbesondere in kleineren Produktionsbetrieben mit hoher Produktvielfalt und -komplexität könnten sich IoT-unterstützte, kleine autonome Fertigungszellen durchsetzen, die auf Basis von Fertigungsdaten eigenverantwortlich und flexibel ihre Produktion und Logistik organisieren. Dort wird die Rolle des Mitarbeiters sogar stark aufgewertet, da er selbst zum steuernden Element in einem hybriden System aus Mensch und Maschine wird, unterstützt von cyberphysischen Assistenzsystemen. Wie dies beispielsweise für die Möbelindustrie aussehen kann, untersucht gegenwärtig das von der Hochschule Rosenheim initiierte und von tresmo unterstützte Forschungsvorhaben proto_lab.

Großes Transformationspotential

Perspektivisch, das lässt sich heute schon sagen, wird der Anteil der Produktion an der Gesamtwertschöpfung in den meisten Industriebranchen wohl sinken – zugunsten Software-basierter Dienstleistungen rund um das Kernprodukt. Zudem wird die Produktion durch den zunehmenden Einsatz additiver Fertigungsverfahren dramatische Umwälzungen erleben – die Herstellung vieler Güter verlagert sich an den Ort ihrer Nutzung, die bisherigen Hersteller verkaufen verstärkt Daten und digitale Zusatzdienste.

Das IoT bringt somit mittelfristig ein enormes Transformationspotenzial für die Bereiche Produktion und Logistik mit sich. Welche Veränderungen auf die Bereiche Marketing und Vertrieb sowie Service zukommen, beleuchtet der nächste Artikel zum Thema.

VDMA’s Working Group Additive Manufacturing becomes honorary sponsor of formnext

formnext powered by tct and the Working Group Additive Manufacturing within Germany’s industry federation of mechanical engineers (VDMA) have just entered into a new partnership. In it, the Working Group Additive Manufacturing will serve as the exhibition’s honorary sponsor. This partnership will enable formnext to further expand its expertise in specific areas of the relevant process chains in additive manufacturing and other cutting-edge industrial production technologies. This year’s exhibition is scheduled to take place on 14 – 17 November in Frankfurt am Main.

Cooperation to provide fresh impetus

The key topic areas in this cooperation are to include various levels of training; knowledge transfer; and the advancement of technologies, application methods, and standards and norms.

“We’ve been in close contact with the Working Group Additive Manufacturing since 2015, and the in-depth discussions we’ve had have revealed a broad range of potential areas where we can collaborate,” reports Sascha F. Wenzler, Vice President formnext at event organizer Mesago Messe Frankfurt GmbH.

Among other topics, the new partners will be focusing on further efforts to promote the use of additive technologies in industrial production and develop new application areas.

“In formnext powered by tct, we’ll be working with the leading global platform where the world leaders in additive technologies and state-of-the-art production techniques come together with international decision-makers from a wide variety of user industries,” states the Working Group Additive Manufacturing director Dr. Markus Heering.

For the members of the Working Group Additive Manufacturing and the VDMA at large, this sponsorship will present significant opportunities to develop and realize the additional potential afforded by these technologies, including in mechanical engineering and other fields.

Working Group Additive Manufacturing booth at formnext 2017

formnext’s cooperation with the VDMA will already be on display at its 2017 event, where the Working Group Additive Manufacturing is planning to present prominent examples of additive manufacturing in action at its own booth. In doing so, it is hoping to leverage the exhibition as a chance to bring together potential users and development partners from various industries.

For more information, please visit formnext.com.

Logos (formnext / Working Group Additive Manufacturing)

Working Group Additive Manufacturing (VDMA)