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E-Book

Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0

Grundlagen, Vorgehensmodell und Use Cases aus der Praxis

VerlagSpringer Gabler
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl278 Seiten
ISBN9783662485057
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis39,99 EUR

Wie sieht eine erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0 aus? Dieses Buch stellt das Konzept, die Paradigmen und relevanten Technologien von Industrie 4.0 sowie deren Gesamtzusammenhänge systematisch vor. Entgegen der gängigen, rein technologischen und anwendungsbezogenen Betrachtungsweise, führt das Buch zusätzlich strategische, taktische und operative Betrachtungsebenen zu einem integrativen Strang zusammen. Zentrales Herzstück dabei ist ein Vorgehensmodell, das den Handlungsbedarf auf strategischer und operativer Ebene beschreibt. Ein Praxisfall, unterschiedliche Industrie 4.0-Use Cases und namhafte Experten aus Forschung und Praxis machen diese Lektüre interessant für Themen-Neueinsteiger, aber auch für Umsetzungsinteressierte des mittleren und oberen Managements, die eine neue Sichtweise auf die Komplexität des Themas gewinnen möchten. Das Glossar macht das Buch zum wertvollen Nachschlagewerk für das Thema Industrie 4.0.

 




Prof. Dipl.-Kfm. Armin Roth ist Inhaber des Lehrstuhls für Unternehmenssteuerung und Leiter des Forschungsbereichs 'Enterprise Performance Management & Business Intelligence' im Studiengang Wirtschaftsinformatik der Hochschule Reutlingen sowie Senior Partner der Braincourt GmbH, Managementberatung und Informationssysteme in Leinfelden-Echterdingen. Davor war er kfm. Geschäftsführer einer mittelständischen Unternehmensgruppe. Seit über 20 Jahren begleitet und steuert er Unternehmen bei der Einführung von Business- und Finance-Excellence-Lösungen.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhalt7
1 Industrie 4.0 – Hype oder Revolution?9
1 Die fortschreitende Digitalisierung verändert die Unternehmensumwelt11
2 Industrie 4.0 – Die vierte industrielle Revolution13
3 Welchen Mehrwert liefert das Konzept für die Unternehmen und die deutsche Wirtschaft?14
4 Mehrwert und Aufbau dieses Buches19
5 Fazit21
6 Literaturhinweise22
2 Industrie 4.0 – Grundlagen und Gesamtzusammenhang24
2.1 Industrie 4.0 – Struktur und Historie24
1 Die vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0)26
2 Komponenten der Industrie 4.029
3 Drei grundlegende Phasen der technologischen Entwicklung von Industrie 4.031
3.1 Phase 1: Ubiquitous Computing31
3.2 Phase 2: Internet der Dinge und Dienste (IoTS)33
3.3 Phase 3: Cyber-physisches Produktionssystem (CPPS)36
4 Fazit38
5 Literaturhinweise39
2.2 Industrie 4.0 – Fünf zentrale Paradigmen42
1 Einführung44
2 Paradigma 1: Vertikale und horizontale Integration44
3 Paradigma 2: Dezentrale Intelligenz46
4 Paradigma 3: Dezentrale Steuerung47
5 Paradigma 4: Durchgängiges digitales Engineering48
6 Paradigma 5: Cyber-physisches Produktionssystem (CPPS)49
7 Zusammenspiel der fünf zentralen Industrie 4.0-Paradigmen amBeispiel eines fiktiven Unternehmens50
8 Fazit52
9 Literaturhinweise52
2.3 Industrie 4.0 – Technologische Komponenten54
1 Datenerhebung und -verarbeitung in der Industrie 4.056
1.1 Die Automatisierungspyramide der industriellen Fertigung56
1.2 Radio Frequency Identification-Chip (RFID-Chip)58
1.3 Cloud Computing61
1.4 Big Data-Dienste63
1.5 Analytics-Dienste65
2 Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M-Kommunikation)66
2.1 Maschine-zu-Maschine-Kommunikation in der Industrie 4.066
2.2 OLE for process control Unified Architecture (OPC UA)67
2.3 Überführung von Standards in einheitliche Normen69
3 Mensch-Maschine-Interaktion (MMI)70
3.1 Mensch-Maschine-Interaktion in der Industrie 4.070
3.2 Virtual Reality (VR)71
3.3 Augmented Reality (AR)74
4 Fazit76
5 Literaturhinweise77
2.4 Industrie 4.0-Gesamtkonzept: Zusammenspiel von intelligenten Infrastrukturen, Paradigmen und technologischen Komponenten80
1 Branchenspezifische Einflüsse von Industrie 4.082
1.1 Der Einfluss der Digitalisierung als Querschnittstechnologie82
1.2 Intelligente Infrastrukturen im Umfeld der Smart Factory83
1.3 Leitmarkt- und Leitanbieterperspektive84
2 Abgrenzung zwischen einer segmentierten und integrierten Umsetzung85
2.1 Grenzen einer segmentierten Umsetzung85
2.2 Case: Das Zusammenspiel der Industrie 4.0-relevanten Komponenten86
3 Fazit88
4 Literaturhinweise88
3 Industrie 4.0 – Vorgehensmodell für die Einführung90
3.1 Industrie 4.0-Strategie: So geht man bei der Einführung vor90
1 Fünf Paradigmen – Indikatoren für Industrie 4.0-Erfahrung92
2 Das 3C-Modell – Zentrale Komponenten einer Industrie 4.0-Strategie94
2.1 C1 (Competitor) – Wettbewerber95
2.2 C2 (Client) – Kunde97
2.3 C3 (Company) – Unternehmen99
3 Zusammenführung: Strategische Industrie 4.0-Positionen100
4 Vorgehen zur Entwicklung einer Industrie 4.0-Einführungsstrategie102
4.1 Schritt 1: Industrie 4.0-Analyse: Wo steht das Unternehmen?104
4.2 Schritt 2: Industrie 4.0-Zielbestimmung: Wo will das Unternehmen hin?108
4.3 Schritt 3: Industrie 4.0-Maßnahmenumsetzung: Wie können die Ziele ganzheitlich operationalisiert werden?111
5 Fazit115
6 Literaturhinweise116
3.2 Industrie 4.0-Anwendungsbeispiel: Entwicklung einer Industrie 4.0-Strategie am Beispiel eines Unternehmens der Lackmittelindustrie118
1 Vorstellung des Unternehmens „Musterlack GmbH“120
2 Aktuelle strategische Ausrichtung nach dem 3C-Modell121
2.1 C1 (Competitor) – Wettbewerber121
2.2 C2 (Client) – Kunde122
2.3 C3 (Company) – Unternehmen123
3 Erfahrung des Unternehmens mit Industrie 4.0123
4 Schritt 1: Industrie 4.0-Ist-Analyse: Wo steht das Unternehmen?124
4.1 Phase 1: Analyse des Anpassungsbedarfs der Geschäftsstrategie124
4.2 Phase 2: Analyse des Erfahrungsgrads mit Industrie 4.0 (Use Case-Analyse)130
5 Schritt 2: Industrie 4.0-Zielbestimmung: Wo will das Unternehmen hin?131
6 Schritt 3: Industrie 4.0-Maßnahmenumsetzung: Wie können die Ziele ganzheitlich operationalisiert werden?133
6.1 Betrachtungsebene 1: Management von Projekten133
6.2 Betrachtungsebene 2: Management von Prozessen136
6.3 Betrachtungsebene 3: Management von (IT)-Technologien136
6.4 Betrachtungsebene 4: Management von Organisation137
6.5 Betrachtungsebene 5: Management von Mitarbeitern138
7 Fazit139
4 Industrie 4.0 – Use Cases aus Forschung und Unternehmenspraxis140
4.1 Vernetzung der realen und der virtuellen Welt in der Produktionsplanung140
1 Einführung142
2 Motivation142
3 Inhalt des Projektes145
3.1 Anforderungen145
3.2 Innovativer Ansatz146
3.3 Verfahren147
4 Anwendung: Konkrete Use Cases aus der Produktionsplanung150
4.1 Vernetzung der realen Fertigung mit der virtuellen Planung150
4.2 Vernetzung zwischen OEM und Lieferant152
5 Fazit und Ausblick153
5.1 Fazit und Nutzenpotentiale153
5.2 Ausblick in die Zukunft155
6 Literaturhinweise155
4.2 Durchgängiges digitales Engineering und Losgröße 1 in der Getränkeabfüll- und Verpackungsindustrie158
1 Unternehmenshintergrund160
2 Motivation zur Einführung von Industrie 4.0 in Unternehmen160
3 Anwendungsbeispiele: Industrie 4.0 im konkreten Praxiseinsatz160
3.1 Direct Print-Maschine161
3.2 Forschungsprojekt CyberSystemConnector – Aktualisierte Dokumentationserstellung163
4 Fazit: Industrie 4.0 für Unternehmen167
5 Zukunftsausblick167
6 Weiterführende Informationen168
7 Literaturhinweise168
4.3 MICA – Die modulare Embedded Plattform der Firma HARTING für Industrie 4.0170
1 Unternehmensvorstellung172
2 Motivation und Problemstellung172
3 Lösung und Umsetzung173
4 Fazit und Nutzen176
5 Ausblick177
6 Literaturhinweise177
4.4 Innovative Konzepte einer sich selbstorganisierenden Fahrzeugmontage am Beispiel des Forschungsprojekts SMART FACE180
1 Einführung182
2 Hintergrund und Motivation183
3 Zielsetzung des Forschungsprojekts184
4 Vorgehensweise im Forschungsprojekt186
5 Konzeptbeschreibung187
5.1 Anforderungsanalyse187
5.2 Betriebskonzept189
5.3 Produktionsprogrammplanung190
5.4 Produktionssteuerung191
6 Ansätze für die praktische Umsetzung193
6.1 Minidemonstrator193
6.2 Maxidemonstratoren195
7 Ausblick195
8 Danksagung196
9 Literaturverzeichnis196
4.5 viEMA: Schwankenden Stückzahlen in Industrie 4.0 durch flexiblen Wechsel zwischen Handund Automatenmontage begegnen200
1 Über das FZI Forschungszentrum Informatik und die an viEMA beteiligten Projektpartner202
2 Motivation203
3 Problemstellung204
4 Technische Umsetzung der flexiblen viEMA-Fertigungszelle205
4.1 Intuitive Programmierung und Wissensrepräsentation206
4.2 Systemergonomische Analyse des Programmiervorganges und der Eingabemedien207
4.3 Sensortechnik zur Bauteil-Lokalisierung und Umweltvermessung208
4.4 Automatische Greifund Bewegungsplanung für wandelbare Greifer208
4.5 Aufbau der viEMA-Zelle mit passendem Sicherheitskonzept209
4.6 Netzwerk- und Internetanbindung211
4.7 Werkserprobung211
5 Fazit und Nutzenpotentiale212
6 Ausblick in die Zukunft214
7 Literaturhinweise215
4.6 Digitale Transformation: Wie Virtual / Mixed und Augmented Reality unser Arbeitsleben verändern216
1 Unternehmensvorstellung218
2 Motivation218
3 Historie219
4 Umsetzung220
4.1 Mixed Reality-Systemlandschaft220
4.2 Mixed Reality im Prototypenbau und in der Produktion221
4.3 Mixed Reality in der Designentwicklung für MB Vans223
4.4 Mobiler Einsatz von Augmented Reality223
4.5 Einsatz im Vertrieb224
5 Ausblick225
6 Literaturhinweise226
4.7 Pumpen und Armaturen im Umfeld von Industrie 4.0228
1 Unternehmenshintergrund der KSB AG230
2 Motivation zur Einführung von Industrie 4.0230
3 Industrie 4.0 bei KSB232
3.1 KSB-Sonolyzer232
3.2 Equipment Management234
4 Fazit und Nutzenpotentiale236
5 Zukunftsausblick237
4.8 Innovation Labs und Aktivitäten der Volkswagen Konzern IT im Zuge der Digitalisierung und Industrie 4.0238
1 Der Volkswagen Konzern und seine IT240
2 Die Digitalisierung und ihre Herausforderungen für Unternehmen klassischer Industrien241
3 Implikationen für die Organisation der Volkswagen Konzern IT243
3.1 Data:Lab – ein Innovations-Hotspot für Big Data und Digitalisierung244
3.2 Smart.Production:Lab – Lösungen für die Industrie 4.0247
3.3 Digital:Lab – Digitales Ökosystem für Mobilitätsservices249
3.4 Code:Lab – Ein Accelerator am Puls der Zeit des Silicon Valley250
4 Resümee / Ausblick250
5 Acknowledgement251
6 Literaturverzeichnis251
5 Industrie 4.0 – Ausblick254
1 Industrie 4.0: Status Quo256
2 Zentrale Herausforderungen für die Zukunft258
2.1 Reifegrad der für Industrie 4.0 relevanten Technologien258
2.2 Risiken beim Einsatz von Industrie 4.0262
2.3 Weiterentwicklung der Managementinstrumente264
3 Fazit265
4 Literaturhinweise266
Glossar268
Autorenverzeichnis275

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