| Geleitwort 2. Auflage | 6 |
| Vorwort 2. Auflage | 8 |
| Inhaltsverzeichnis | 11 |
| 1 Einleitung, Definition und Stand der Umsetzung sowie der Bezug zu Industrie 4.0 | 16 |
| 1.1 Geschichtliche Entwicklung der Rechnerunterstützung | 17 |
| 1.2 Definition der Digitalen Fabrik | 24 |
| 1.2.1 Digitale Fabrik | 24 |
| 1.2.2 Abgrenzung zu anderen Begriffen | 27 |
| 1.3 Stand der branchenbezogenen Umsetzung | 31 |
| 1.3.1 Automobilbau | 31 |
| 1.3.2 Maschinen- und Anlagenbau | 35 |
| 1.3.3 Schiffbau | 37 |
| 1.3.4 KMU | 39 |
| 1.4 Die Digitale Fabrik – eine grundlegende Basis für Industrie 4.0 | 39 |
| 2 Anwendungsfelder der Digitalen Fabrik im Überblick | 41 |
| 2.1 Fabrik-, Gebäude- und Ausrüstungsplanung | 42 |
| 2.1.1 Fabrikplanung | 43 |
| 2.1.2 Gebäudeplanung | 47 |
| 2.1.3 Ausrüstungsplanung | 48 |
| 2.2 Produktionsplanung | 50 |
| 2.2.1 Planung von Fertigungsprozessen | 52 |
| 2.2.2 Planung von Lackierprozessen | 54 |
| 2.2.3 Planung von Montageprozessen | 55 |
| 2.2.4 Produktionslayoutplanung | 58 |
| 2.3 Logistikplanung | 60 |
| 2.4 Produktions- und logistikgereche Produktgetaltung | 63 |
| 2.5 Anlagenanlauf und -betrieb | 65 |
| 2.6 Die Digitale Fabrik als Basis der Industrie 4.0 - Produktion | 67 |
| 3 Nutzen der Digitalen Fabrik | 69 |
| 3.1 Nutzen für das Gesamtunternehmen | 70 |
| 3.1.1 Marktvorteile durch schnellere Produkteinführung | 70 |
| 3.1.2 Verbesserung der Produktqualität | 74 |
| 3.1.3 Senkung der Produktionskosten | 75 |
| 3.1.4 Verbesserung der Produktionsstätte | 76 |
| 3.2 Nutzen für die Planung | 77 |
| 3.2.1 Ganzheitliche Planung und neue Planungsprozesse | 77 |
| 3.2.2 Verbesserung von Planungsschritten | 79 |
| 3.2.3 Teilautomatisierung durch Assistenzsysteme und Workflowmanagementsysteme | 81 |
| 3.2.4 Reduktion des Informationstransferaufwandes | 84 |
| 3.2.5 Stabilisierung der Projektqualität | 85 |
| 3.2.6 Bereitstellung von Planungsinformationen und -wissen | 86 |
| 3.3 Nutzen für Anfertigung und Inbetriebnahme der Ressourcen | 89 |
| 3.4 Nutzen im Betrieb | 92 |
| 3.5 Quantitative Aussagen zum Nutzen | 95 |
| 4 Methoden und Modelle in der Digitalen Fabrik | 98 |
| 4.1 Die Begriffe Modell, Methode und Werkzeug | 98 |
| 4.1.1 Der Modellbegriff | 98 |
| 4.1.2 Methoden und Werkzeuge | 100 |
| 4.3 Methoden der Informations- und Datenerhebung | 103 |
| 4.3.1 Primärerhebung – Methoden der Befragung | 105 |
| 4.3.2 Primärerhebung – Manuelle Beobachtung | 106 |
| 4.3.3 Primärerhebung – Automatische Beobachtung | 107 |
| 4.3.4 Sekundärerhebung – Dokumentenanalyse | 113 |
| 4.4 Darstellungs- und Gestaltungsmethoden | 114 |
| 4.4.1 Methoden zur Ablauf- und Prozessmodellierung | 116 |
| 4.4.2 Methoden zur Informations- und Datenmodellierung | 117 |
| 4.4.3 Methoden zur Zustandsmodellierung | 119 |
| 4.4.4 Methoden zur Strukturmodellierung | 120 |
| 4.5 Mathematische Planungs- und Analysemethoden | 121 |
| 4.5.1 Methoden der mathematischen Optimierung | 121 |
| 4.5.2 Graphentheoretische Methoden | 124 |
| 4.5.3 Methoden der Statistik und Stochastik | 125 |
| 4.5.4 Vergleichende quantitative Bewertungsmethoden | 130 |
| 4.6 Simulationsmethoden | 132 |
| 4.6.1 Kontinuierliche Simulation | 133 |
| 4.6.2 Zeitgesteuerte (zeitdiskrete) Simulation | 142 |
| 4.6.3 Ereignisdiskrete (Ablauf-)Simulation | 143 |
| 4.7 Methoden der künstlichen Intelligenz | 147 |
| 4.7.1 Multiagentensysteme MAS | 147 |
| 4.7.2 Neuronale Netze | 148 |
| 4.8 Visualisierungsmethoden | 149 |
| 4.8.1 Visualisierung statischer grafischer Modelle | 152 |
| 4.8.2 Dynamische Visualisierung | 155 |
| 4.8.3 Virtual Reality (VR) | 160 |
| 4.8.4 Augmented Reality (AR) | 161 |
| 4.9 Methoden der Kollaboration | 165 |
| 4.9.1 Technische Kommunikationsmittel | 167 |
| 4.9.2 Gemeinsame Informationsräume und Wissens-management | 167 |
| 4.9.3 Workflowmanagement und Workgroup Computing | 169 |
| 4.9.4 Projektmanagement | 171 |
| 4.10 Aspekte der Modellbildung und Modellnutzung | 172 |
| 4.11 Technische Einrichtungen für die Digitale Fabrik | 176 |
| 4.11.1 Einzelarbeitsplätze | 177 |
| 4.11.2 Arbeitsplätze zur Kollaboration | 178 |
| 4.11.3 Projektionstechniken | 180 |
| 4.11.4 Interaktionsmedien | 182 |
| 5 Datenmanagement und Softwarewerkzeug-klassen | 188 |
| 5.1.1 Begriffsdefinition und Abgrenzung | 188 |
| 5.1.2 Anforderungen an das Datenmanagement aus Sicht der Digitalen Fabrik | 192 |
| 5.2 Interoperabilität und Integrationsebenen | 199 |
| 5.2.1 Begriffsdefinition | 199 |
| 5.2.2 Festlegung eines allgemeinen Integrationsrahmens für die Digitale Fabrik | 201 |
| 5.2.3 Beispiel eines Ordnungsrahmen zur Schaffung inter-operabler Modelle und Systeme | 203 |
| 5.3 Softwarewerkzeugklassen im Unternehmen | 207 |
| 5.3.1 Werkzeugklassen der Produkt- und Produktionsmittel-entwicklung | 207 |
| 5.3.2 Werkzeugklassen in der Produktionsplanung | 209 |
| 5.3.3 Werkzeugklassen zum Einsatz im Fabrikbetrieb | 210 |
| 5.3.4 Steuerungssoftware zur Automatisierung von Produktionsanlagen | 213 |
| 5.3.5 Softwarewerkzeugklassen für übergreifende Querschnittsaufgaben | 213 |
| 5.4 Datenaustauschformate | 215 |
| 5.4.1 Proprietäre herstellerspezifische Formate | 217 |
| 5.4.2 De-facto-Standards | 218 |
| 5.4.4 Neutrale standardisierte Datenaustauschformate | 220 |
| 5.4.5 Branchenspezifische Entwicklungen | 221 |
| 5.5 Metasprachen zum Datenaustausch | 222 |
| 5.5.1 Die Metasprache XML | 223 |
| 5.5.2 Standardisierungen auf XML-Basis | 223 |
| 5.6 Technische Systemarchitekturen | 224 |
| 5.6.2 Hub&Spoke-Architektur | 226 |
| 5.6.3 Bus-Architektur | 227 |
| 5.7 IT-Lösungen zur technischen Werkzeugintegration | 227 |
| 5.7.1 Filetransfer | 228 |
| 5.7.2 Netzwerkprotokolle | 228 |
| 5.7.3 Enterprise Application Integration | 229 |
| 5.7.4 Service-orientierte Architektur | 229 |
| 5.7.5 High Level Architecture | 233 |
| 5.8 Integrative Lösungskonzepte | 233 |
| 5.8.1 Produktpalette Dassault Systèmes | 234 |
| 5.8.2 Digital Enterprise Suite von Siemens | 237 |
| 5.8.3 Integrationsplattform der XPLM Solution GmbH | 240 |
| 5.8.4 Virtuelle Inbetriebnahme | 241 |
| 6 Organisation der Einführung und Nutzung | 244 |
| 6.1 Allgemeine organisatorische Hinweise | 244 |
| 6.1.1 Managemententscheidung | 245 |
| 6.1.3 Ablauf- und Aufbaustruktur | 246 |
| 6.1.4 Hardwareinfrastruktur | 247 |
| 6.2 Einführung der Digitalen Fabrik | 247 |
| 6.2.1 Einführungsphasen | 248 |
| 6.2.2 Einführung der Digitalen Fabrik bei KMU | 250 |
| 6.2.3 Einführung der Digitalen Fabrik in einen Konzern | 251 |
| 6.3 Ein neuer organisatorischer Ansatz zur DF | 261 |
| 6.3.1 Anforderungen an die neue Organisationsstruktur | 261 |
| 6.3.2 Alternierendes Mehrstufiges Projektteam (AMP) | 262 |
| 6.3.3 Referenzmodell des Produktentstehungsprozesses | 263 |
| 6.3.4 Grundmodell der neuen Organisationsstruktur | 265 |
| 6.3.5 Embedded Planning | 266 |
| 6.3.6 Anwendungsbeispiel des neuen Konzeptes | 268 |
| 6.4 Neue Mitarbeiterrollen und -aufgaben | 270 |
| 7 Anwendungen der Digitalen Fabrik | 274 |
| 7.1 Industriebau | 275 |
| 7.1.1 Building Information Modeling (BIM) | 277 |
| 7.1.2 Die Modellierung der Fabrik | 278 |
| 7.1.3 Ist-Aufnahme eines bestehenden Gebäudes | 279 |
| 7.2 Planung der Gesamtfabrik | 283 |
| 7.2.1 Fabriklayout | 284 |
| 7.2.2 Fabrik-DMU | 285 |
| 7.3 Planung der Logistik | 289 |
| 7.3.1 Einsatz der Ablaufsimulation in der Logistikplanung | 292 |
| 7.3.2 Auslegung der Betriebsmittel der Logistik | 294 |
| 7.4 Ganzheitlicher Einsatz in der Automobilindustrie | 296 |
| 7.4.1 Planung eines Presswerks | 298 |
| 7.4.2 Planung eines Karosseriebaus | 301 |
| 7.4.3 Planung der Lackiererei | 305 |
| 7.4.4 Planung der Aggregatefertigung | 310 |
| 7.4.5 Planung der Fahrzeugendmontage | 312 |
| 7.4.6 Übergreifende Nutzung von Daten | 317 |
| 7.4.7 Prozessoptimierungen und Änderungsmanagement | 325 |
| 7.4.8 Einsatz von Projekt- und Wissensmanagement | 328 |
| 7.4.9 Planung einer energieeffizienten Produktion | 331 |
| 7.5 Einsatz der Digitalen Fabrik im Anlagenbau | 339 |
| 7.6 Ganzheitliche Planung neuer Fertigungstechnologien | 344 |
| 7.6.1 Einführung | 344 |
| 7.6.2 Planung und Bewertung neuer Prozessketten beim Walzprofilieren | 348 |
| 7.6.3 Ansatz und Vorgehensweise | 350 |
| 7.6.4 Ergebnisse | 354 |
| 7.7 Digitale Fabrik in KMU | 355 |
| 7.7.1 Projektmanagement bei KMU | 356 |
| 7.7.2 Einführung von 3D-CAD und Einsatz von VR in der Fabrikplanung | 357 |
| 7.7.3 Erweiterte virtuelle Fabrikmodelle | 366 |
| 7.8 Die Digitale Fabrik im Schiffbau | 368 |
| 7.9 Digitale Fabrik in der Getränkeindustrie | 369 |
| 7.10 Einsatz mobiler Endgeräte für die Fabrikplanung | 373 |
| 7.10.1 Grundlagen | 374 |
| 7.10.2 Mobile Anwendungen für die Digitale Fabrik | 375 |
| 7.10.3 App-Entwicklungen zur Projektinformation, Datenaufnahme und Layoutabsicherung | 376 |
| 7.10.4 Apps und Drohnen zur Kombination von Realität und Virtualität | 380 |
| 7.11 Digital Lean Factory – eine Vision? | 384 |
| 7.11.1 Grundlagen | 384 |
| 7.11.2 Ist die Zukunft digital, lean und smart? | 385 |
| 7.11.3 Fazit der Digital Lean Factory 4.0 | 388 |
| 8 Fazit und Ausblick | 389 |
| Literaturverzeichnis | 392 |
| Glossar | 430 |
| Abkürzungsverzeichnis | 449 |
| Sachverzeichnis | 454 |
