LOUNGES 2020 in Karlsruhe - Neue Themen ergänzen zukünftig das Spektrum

(Bildrechte: Inspire GmbH)

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Digitalisierung - BIM - Industrie 4.0 und Internet of Things

Der Begriff Digitalisierung ist in vielen - auch in privaten - Gesprächen und in Zielplänen von Unternehmen gegenwärtig. Die Entwicklungen in der Digitalisierung lösen auf der einen Seite Begeisterung über das Machbare, auf der anderen Seite löst dieser Begriff auch Ängste nicht nur bei den Beschäftigten, sondern auch bei den Unternehmern. Wo geht die Reise für mein Unternehmen hin oder was wird aus meinem Arbeitsplatz? Beschäftigt man sich mit diesem Thema, so stellt man fest, dass Vielfalt an Chancen, z.B. für neue Anwendungen und Geschäftsmodelle eher deutlich zunimmt als abnimmt. Man muss den Prozess der Veränderung mitgestalten, das ist die Lösung für uns.

Digitalisierung ist vereinfacht gesagt, die Übertragung einer analogen Welt (z.B. Messwerte, Daten, Informationen) in eine Welt, die „nur“ aus 0en und 1en besteht, die über Softwareprogramme und Algorithmen verarbeitet und daraus Lösungen und Dienste angeboten werden. Für den Begriff Digitalisierung existiert keine eindeutige Definition. Er kann, abhängig vom jeweiligen Kontext, mehrere Bedeutungen annehmen. Zusammenfassend gesagt ist die Digitalisierung der Oberbegriff für den digitalen Wandel der Gesellschaft und der Wirtschaft.

Ein Beispiel für die Übertragung der analogen Welt in die digitale ist das Building Information Modeling (BIM) im Bauwesen. Das Ziel von BIM ist es, die Einführung von digitalen Methoden in der gesamten Wertschöpfungskette eines Bauwerks zu erreichen.

Um die gesamte Wertschöpfungskette über BIM oder für BIM zu ermöglichen, bedarf es einer einheitlichen Bezeichnung von Produkten und deren Produkteigenschaften (Merkmale). Hier bietet sich ein international angewandter Produkt-Klassifikationsschlüssel „eClass“ an.

Vollautomatisierte Prozesse können für die meisten Abläufe (z.B. Produktion, Auftragsabwicklung, Einkauf) innerhalb eines Unternehmens nur dann durch die Digitalisierung umgesetzt werden, wenn die „Sprache – der Austausch von Daten“ innerhalb eines Unternehmens, zu den Lieferanten und zu den Kunden eindeutig ist bzw. eindeutig durchgeführt werden kann. Hierzu bedarf es eindeutiger Klassifikationsschlüssel über Vorgänge und Produkte. Die Produktdaten und deren Klassifikation werden auf breiter Basis zur Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette und damit in BIM benötigt. Außer für BIM spielt diese Vorgehensweise auch für Industrie 4.0 und für „Internet of Things“ (IoT) eine tragende Säule.

Produktionstechnik

Die Produktionstechnik als Teilgebiet der Ingenieurwissenschaften entstand im Laufe der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert. Man versteht darunter die Transformation wissenschaftlicher Erkenntnisse in Verfahren und Prozesse, die einerseits vom Menschen (technologisch) beherrscht werden und sich andererseits in wirtschaftlich nutzbare Produktionssysteme integrieren lassen. Produktionstechnik umfasst somit alle Maßnahmen und Einrichtungen zur industriellen Herstellung von Gütern. Entwicklung und Konstruktion der Güter gehen der Produktion voran. Die Produktionstechnik wird bevorzugt in folgende drei Hauptgruppen unterteilt in die Energietechnik, Verfahrenstechnik und Fertigungstechnik.

Über die Jahrhunderte hinweg gab es in den unterschiedlichen Produktionstechniken viele Entwicklungen mit einem enormen Optimierungspotenzial bis in die heutige Zeit.

Die innovative Produktionstechnik ist der Motor der Moderne. Vom Smartphone bis zum Solarpanel, vom Turbolader bis zur Gasturbine, vom Gummibärchen bis zum Induktionsherd – der Produktionstechnik verdanken wir ein Mehr an Lebensqualität und Wohlstand. Ob Einzelstück, in Form einer individuellen Produktherstellung, oder millionenfache Massenware, erst das Wissen um die effiziente Herstellung macht Güter erschwinglich und damit wirtschaftlich. Hier spielt die technologische Revolution „Industrie 4.0“ eine wichtige und entscheidende Rolle.

So einfach die Frage klingt „Wie kann das produziert werden?“, so spannend und herausfordernd ist es immer wieder aufs Neue, darauf die richtige Antwort zu finden. Durch den großen Erfahrungsschatz, das Spezialwissen und ein breites technisches Wissen behalten die Experten der Produktionstechnik den gesamten Prozess der Produktentstehung im Auge. In diesem haben intelligente Fertigungs- und Montagetechnologien längst die klassische Fließbandproduktion abgelöst. Ganze Produktionen können heute schon mit einem Smart-Phone gesteuert werden. Ob ein solches Vorgehen als sinnvoll erachtet wird, wird die Zukunft zeigen. Kommunikation im technischen Sinne, aber auch im Dialog mit Experten anderer Disziplinen wird immer mehr zum festen Bestandteil der täglichen Arbeit von Produktionsingenieuren. Zukünftig wird der Einfluss der Informationstechnik, der Digitalisierung und den Entwicklungen der Künstlichen Intelligenz stetig zunehmen. Die Kommunikation der Mensch-Maschine -Schnittstelle verschiebt sich.

Außer in den rasanten Veränderungen der Informationsverarbeitung und der menschenunabhängigen Steuerung von Maschinen gibt es weitere Entwicklungen in der Produktionstechnik, hier wäre z.B. die additive Produktionstechnik zu nennen.

Die additiven Verfahren sind das große Zukunftsthema der Produktionstechnik. Die Anwendungen reichen von der Herstellung von Maschinenteilen aus Metall bis hin zum 3D-Druck von Beton für Baugewerke.

Um additive Produktionsverfahren für die industrielle Massenproduktion rentabel zu machen, wird es unerlässlich sein, durch geeignete, an der Praxis orientierte Simulationen bereits beim ersten Druck das bestmögliche Ergebnis zu erhalten. Eine zuverlässige Vorhersage der mechanischen Eigenschaften von gedruckten Bauteilen ist eine große Herausforderung, weil viele Faktoren zu berücksichtigen sind. Beim Laserdruck von Metallen, dem selektive Laser Melting zum Beispiel, führen extrem hohe aber nur sehr lokal auftretende Temperaturen womöglich zu ungewollten Verformungen oder gar zu Materialschädigungen. Auch hier kann durch Simulation unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften und z.B. der Gestalt des Bauteils das selektive Laser Melting Verfahren optimiert werden, um spannungsfreie Bauteile zu fertigen.

„Additive Fertigungsverfahren, insbesondere solche, die metallische Bauteile herstellen, haben das Potenzial, Produktionsprozesse zu revolutionieren“. (Zitat: Prof. Dr. Rank)

„Die Zukunftstechnologie des Additive Manufacturing hat das Potenzial, die Welt in Bereichen des Produktdesign, der Produktion und der Nachbearbeitung zu verändern“. (Zitat: Prof. Wolfgang A. Herrmann)

Die Fortschritte mit den neuen Technologien werden in sämtliche Bereiche der Herstellung von Produkten Einzug nehmen. Ein großes Optimierungspotenzial wird auch im Baugewerbe gesehen, wo es jahrzehntelang kaum Effizienzsteigerungen gab.

Alle aufgeführten Inhalte wurden gemeinsam mit den Unternehmen erarbeitet und für die Veranstaltung zusammengestellt.