Futur 1/2015: Integrated Industry

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

FUTUR

Vision Innovation Realisierung

Integrated Industry

Hannover Messe 2015 E3-Produktion

Der Kundenwunsch im Mittelpunkt

Effizient – Emissionsneutral – Einbindung des Menschen

Inhalt Impressum FUTUR 1/2015 17. Jahrgang ISSN 1438-1125

Herausgeber Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Mitherausgeber Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

­Fraunhofer -Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin Chefredaktion Steffen Pospischil Redaktion Ruth Asan Claudia Engel Satz und Layout Ismaël Sanou Kontakt ­Fraunhofer -Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Pascalstraße 8 – 9 10587 Berlin Telefon +49 30 39006-140 Fax +49 30 39006-392 info@ipk.­fraunhofer.de http://www.ipk.­fraunhofer.de

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Hannover Messe 2015 – Der Kundenwunsch im Mittelpunkt

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Industry Cockpit – Fit für kundenindividuelle Prozesse und Produkte

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Rationalisierungspotenzial – Fräsbearbeiung mit Industrierobotern

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Industrie 4.0 am PTZ Berlin

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Virtueller Baukasten für den Anlagenbau

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E3-Produktion: Effizient – Emissionsneutral – Einbindung des Menschen

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Kreativer Freiraum – Innovative Raumkonzepte unterstützen die Produktentstehung

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Aus der Praxis für die Praxis – Berufsbegleitende Weiterbildung zum PLM Professional

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Interview: Standards für die Industrie 4.0 entwickeln. Ein Gespräch über die digitale Revolution in der Industrie mit Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel

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Partnerunternehmen: Contact Software

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Maschinenporträt: Niles

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Ereignisse und Termine

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PTZ im Überblick

Herstellung Ruksaldruck GmbH + Co. KG Fotos Adam Opel AG: 11 Bundesregierung: 23 PTKA: 26 unten BMBF / Hans-Joachim Rickel: 29

© ­Fraunhofer IPK Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.

Belegexemplare werden erbeten.

FUTUR 1/2015

Editorial Liebe Leserinnen, liebe Leser,

die Hannover Messe gibt auch im Jahr 2015 wieder die Richtung für die Entwicklung der Industrie vor – wir gehen voraus. »Integrated Industry« lautet das Stichwort, unter dem die zunehmende Vernetzung im Rahmen von Industrie 4.0 zusammengefasst wird. Darunter fallen zum Beispiel Machine-to-MachineKommunikation, schutzzaunlose Zusammenarbeit von Menschen und Robotern, oder

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

auch die global vernetzten Geschäftsmodelle der Zukunft. Alle diese Fragen werden

Kleine und mittelständische Unternehmen

am Fraunhofer IPK bereits seit Jahren bear-

sind zwar nach wie vor wichtige Ideenschmie-

beitet, denn die Philosophie der »Integrated

den für die deutsche Industrie; ihre Entwick-

Industry« ist hier gelebte Realität. In transdis-

lungsmethoden sind in vielen Fällen allerdings

ziplinären Projekten stellen sich unsere Wis-

überholt und ineffizient. Deshalb entwickeln

senschaftlerinnen und Wissenschaftler schon

unsere Experten einen virtuellen Baukasten

heute den Herausforderungen der Zukunft,

für den Anlagenbau, der die Optimierung

um Kunden aus dem produzierenden Sektor

von Entwicklungsstrategien erlaubt, indem

vorausschauend Lösungen anzubieten.

er sie in die virtuelle Welt überführt. Dass die Umgebung, in der wir arbeiten, die Ergeb-

Einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen wir

nisse unserer Mühen beeinflusst, ist schon

dabei mit dem »Industry Cockpit«, das auf

seit langem bekannt. Am Fraunhofer IPK zie-

der Hannover Messe sein Debüt gibt. Mit

hen wir daraus Konsequenzen. Gleich meh-

diesem modellbasierten Managementsys-

rere innovative Raumkonzepte wurden in den

tem können komplexe Abläufe und Zusam-

vergangenen Jahren am Institut entwickelt

menhänge in der Fertigung abgebildet und

und umgesetzt. Wir zeigen Ihnen, wie diese

auftragsindividuell angepasst werden. Unter-

Produktentwicklungs- und -entstehungspro-

nehmen sollen dadurch künftig flexibel und

zesse kreativ unterstützen.

ohne hohe Zusatzkosten auf spezielle Kundenwünsche reagieren können. Teil unseres

Bundeskanzlerin Angela Merkel wird auch

Exponats ist auch ein hochflexibler Industrie-

in diesem Jahr wieder die Hannover Messe

roboter, der – eingebunden in ein simuliertes

eröffnen. Im Interview beantwortete sie uns

Prozessnetz, das mit dem Industry Cockpit

jetzt schon einige Fragen zu Industrie 4.0.

gesteuert wird – Bearbeitungsschritte wie

Welche Chancen und Herausforderungen sie

Schleifen und Entgraten hochgenau ausführt.

für den Industriestandort Deutschland sieht,

Sollten Sie es persönlich nicht zur Hannover

lesen Sie in diesem Heft.

Messe schaffen: In dieser FUTUR-Ausgabe können Sie lesen, wie unser Industry Cockpit

Ich wünsche Ihnen eine spannende Lektüre

in Kombination mit einem anpassungsfähi-

und einen guten Start in die Messe-Saison!

gen Maschinenpark Unternehmen fit für die kundenindividuelle Produktion macht.

Ihr

Wie und wo entstehen im Zeitalter von Industrie 4.0 originelle Produkte? Dieser Frage gehen wir ebenfalls in diesem Heft nach.

Eckart Uhlmann

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Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Hannover Messe 2015 Der Kundenwunsch im Mittelpunkt Produkte werden immer individueller. Produzieren in »Losgröße 1« wird für eine wachsende Zahl fertigender Unternehmen zur täglichen Aufgabe. Dabei ist eine zusätzliche Bohrung in einem standardisierten Werkstück noch die kleinste Herausforderung. Immer häufiger greifen Kundenwünsche tief in Produktionsabläufe ein, machen es erforderlich, technologische und geschäftliche Abläufe anzupassen – für jeden Auftrag immer wieder neu. Eine große Herausforderung für Unternehmen, denn meist sind Herstellungsprozesse recht starr. Ein IndustrieCockpit lässt die Produktion nun flexibler werden. In Kombination mit einem anpassungsfähigen Maschinenpark macht es Unternehmen fit für die kundenindividuelle Produktion. Auf der Hannover-Messe vom 13. bis 17. April wird es erstmals öffentlich vorgestellt (Halle 17, Stand F14).

Produktion ist in den letzten Jahren immer

Unternehmensmanagement greift dazu

der Fertigungsanlagen und des Zuliefernetzes.

dynamischer geworden – nicht nur durch

ineinander mit Bearbeitungsrobotern, die

Alle beteiligten Akteure – Werker, Schicht-

verkürzte Innovations- und Veränderungs-

von den Geschäftsfeldern Produktions-

leiter, Vertriebsmitarbeiter und Manager –

zyklen, sondern vor allem, weil Kundenwün-

systeme und Automatisierungstechnik

erhalten damit bedarfsgerechte, anschauliche

sche stärker in den Fokus der Unternehmen

entwickelt wurden.

und in Echtzeit aufbereitete Informationen

►►Flexibel Produzieren mit dem

duktion. Nehmen sie Veränderungen an den

rücken. Und immer häufiger bestimmen sie nicht nur Aussehen und Eigenschaften des Endprodukts, sondern auch den Weg dort-

über die für sie relevanten Aspekte der Pro-

Industry Cockpit

Prozessen vor, die ihrer Verantwortung unter-

hin sowie die administrativen Vorgänge

Das Industry Cockpit entstammt einem

liegen, passt das Cockpit alle weiteren davon

drum herum. Soll heißen: Immer häufiger

Kooperationsprojekt mit dem MES-Hersteller

beeinflussten Prozesse automatisiert an.

wünschen Kunden die Anpassung zahl-

Pickert & Partner aus Karlsruhe. Es soll helfen,

reicher Prozesse auf ihre Bedürfnisse, von

die komplexen Abläufe in Administration und

►►Roboter statt Werkzeugmaschine

Freigabeprozessen über zusätzliche Prüfpro-

Fertigung zu überblicken und sie individuell

Kombiniert man ein derart flexibel gesteuer-

zesse oder Zertifikate bis hin zu individuellen

an Aufträge anzupassen. Diese Idee ist nicht

tes Prozessnetzwerk mit einem anpassungs-

Liefer-, Abnahme- und Verrechnungsmoda-

neu – Industrie Cockpits gibt es bereits. Aller-

fähigen Maschinenpark, wird das gesamte

litäten. Das Ganze in Verbindung mit einem

dings sind sie recht starr und eignen sich nicht

Unternehmen fit für die Erfüllung von Indivi-

Produkt, das der Auftragnehmer so vielleicht

für die flexible, kundenindividuelle Fertigung.

dualwünschen bis hin zum zertifizierten Uni-

nur ein einziges Mal fertigt.

Das ist jedoch dringend nötig, denn damit ein

kat. Werkzeugmaschinen, bisher die erste

flexibles Prozessnetz beherrschbar bleibt, ist

Wahl für Bearbeitungsaufgaben wie Schlei-

Um solchen Anforderungen gerecht zu wer-

die wichtigste Maßgabe: Zu jeder Zeit einen

fen, Fräsen und Entgraten erweisen sich in

den, ohne die eigene Wirtschaftlichkeit zu

vollständigen Überblick haben. Mit zuneh-

diesem Zusammenhang immer öfter als zu

riskieren, brauchen Industrieunternehmen

mender Komplexität, etwa durch ein ausdif-

unflexibel, und ihr hoher Anschaffungspreis

zweierlei: Flexible Produktionsanlagen, die

ferenziertes Angebotsportfolio oder einen

führt zu großen Maschinenstundensätzen.

sich mit überschaubarem Aufwand für die

umfangreichen und heterogenen Maschinen-

Prozesse mit geringerer Wertschöpfung

Herstellung immer neuer Produkte oder Pro-

park, wird das beliebig schwierig.

sollten daher sinnvollerweise auf günstigere

Genau da setzt das Industry Cockpit an:

Roboter, ausgelagert werden. Dadurch las-

angepasst werden kann. Auf der Hannover

Mit ihm lässt sich ein flexibles Prozessnetz

sen sich auch die Herstellungskosten nach-

Messe 2015 präsentiert das Fraunhofer IPK

zuverlässig überwachen und steuern. Es lie-

haltig senken.

duktvarianten einrichten lassen. Und ein flexibles Prozessnetz, das bei Bedarf schnell

Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise

ein Lösungspaket, das Unternehmen auf bei-

fert jederzeit eine exakte Übersicht über die

den Gebieten ausstattet. Das modellbasierte

Gesamtsituation des Betriebs – über sämtli-

Die Geschäftsfelder Automatisierungstechnik

»Industry Cockpit« aus dem Geschäftsfeld

che Prozesse ebenso wie über den Zustand

und Produktionssysteme treiben daher seit

FUTUR 1/2015

einigen Jahren die Entwicklung von Bearbei-

der wesentliche Inhalt der Forschungsarbei-

Maschine – die die eine zusätzliche Bohrung

tungsrobotern voran, die diese Aufgaben mit

ten am Fraunhofer IPK. Dazu werden einer-

setzt, die nun überhaupt keine Herausforde-

der notwendigen Präzision ausführen kön-

seits intelligente Steuerungs- und Regelungs-

rung mehr darstellt.

nen. Ihre geringeren Investitionskosten, ihr

verfahren entwickelt, die etwa automatisiert

großer Arbeitsraum und ihre hohe Beweg-

Bahnkorrekturen vornehmen können. Ande-

lichkeit machen sie zu einer interessanten

rerseits werden geeignete Bearbeitungspa-

Alternative zu den schwereren und teureren

rameter identifiziert, da sich die Parameter

Werkzeugmaschinen.

von Werkzeugmaschinen nicht ohne weiteres

Text: Katharina Strohmeier

Fraunhofer IPK auf der Hannover Messe 2015

auf Bearbeitungsroboter übertragen lassen.

Der Haken ist jedoch: Deren Genauigkeit ist

Dazu werden zudem anforderungsgerechte

Besuchen Sie uns auf dem Gemeinschaftsstand

für einen Roboter nur schwer zu erreichen.

Werkzeuge entwickelt und Roboterkonfigu-

des Fraunhofer-Verbunds Produktion:

Zum einen führt ihre geringere Steifigkeit

rationen identifiziert, die zu einer Steigerung

Ort: Messe Hannover, Halle 17, Stand F14

zur Abdrängung des Werkzeugs von der

der Genauigkeit führen.

Datum: 13. bis 17. April 2015

programmierten Sollbahn und dadurch zu

Öffnungszeiten: Täglich 9:00 bis 18:00 Uhr

einer verringerten Maßhaltigkeit des Bauteils.

Teil des Exponats auf der Hannover Messe

Dadurch kommen Roboter vor allem bei der

2015 ist ein hochflexibler Industrieroboter,

Bearbeitung von harten Materialien schnell

der Bearbeitungsschritte wie Schleifen und

www.ipk.fraunhofer.de/veranstaltungen/ hannover-messe-2015

an Grenzen. Zum anderen treten Werkzeug-

Entgraten hochgenau ausführen kann. Ein-

und Maschinenschwingungen auf, die sich

gebunden in ein simuliertes Prozessnetz, das

nicht nur negativ auf die Oberflächenqua-

mit dem Industry Cockpit gesteuert werden

lität, sondern auch auf das Verschleißver-

kann, vermittelt er Besuchern einen plasti-

Ihr Ansprechpartner

halten des Werkzeugs und die Lebensdauer

schen Eindruck, wie durchgängig das

Dr.-Ing. Thomas Knothe

des Maschinensystems auswirken können.

gesamte Prozessnetz im Unternehmen

Telefon: +49 30 39006-195

Diese negativen Faktoren auszugleichen, ist

zusammenspielen kann. Bis hin zur einzelnen

E-Mail: thomas.knothe@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Industry Cockpit Fit für kundenindividuelle Prozesse und Produkte Kundenindividuelle Fertigung beschränkt sich nicht mehr nur auf die Realisierung spezieller Produktfeatures oder die Anfertigung von Einzelstücken. Immer häufiger wünschen Kunden die Anpassung zahlreicher Prozesse auf ihre Bedürfnisse, von administrativen Abläufen wie Freigabeprozessen über zusätzliche Prüfprozesse oder Zertifikate bis hin zu individuellen Liefer-, Abnahme- und Verrechnungsmodalitäten. Das Ganze in Verbindung mit einem Produkt, das das Unternehmen so vielleicht nur ein einziges Mal fertigt. Solchen Wünschen können Unternehmen nur entsprechen, wenn sie in einem flexiblen Prozessnetz organisiert sind.

Das Industry Cockpit in der Übersicht

Um solche hoch-dynamischen Prozesse

dungsgrundlage zur Verfügung steht. Mehr

auch die Geschäftsprozesse kundenindivi-

zuverlässig steuern und überwachen zu kön-

noch: Mit dieser Lösung wird jeder Mitar-

duell ablaufen. Deshalb müssen insbeson-

nen, wurde das modellbasierte »Industry

beiter zum »Prozess-Controller« für seinen

dere Planungs- und Steuerungsinstrumente

Cockpit« entwickelt. Es bildet die Strukturen

Verantwortungsbereich. Wenn er Verände-

durch einen Prozessbezug zur Dynamik befä-

einer intelligenten und vernetzten Produk-

rungen an den Prozessen vornimmt, die sei-

higt werden. Das gelingt, wenn Prozessma-

tion ab und verknüpft auf der Grundlage

ner Verantwortung unterliegen, passt sich

nagement und MES-System zu einer dynami-

von Unternehmensmodellen Menschen, Pro-

das Cockpit bei allen davon beeinflussten

schen, ganzheitlichen und kontextsensitiven

dukte, Maschinen, Informationssysteme und

Prozessen automatisiert an und ermöglicht

Monitoringumgebung kombiniert werden.

Organisation ganzheitlich miteinander. Alle

so eine transparente Kommunikation und

Auf diese Weise können sämtliche kunden-

Beteiligten – Werker, Schichtleiter, Vertriebs-

Darstellung der bevorstehenden Aufgaben

bezogenen Prozessänderungen produktindi-

mitarbeiter und Manager – erhalten damit

und ein entsprechendes Monitoring.

viduell nachvollzogen und die Datenmenge

►►Kundenorientierung im Detail

Aufbereitung reduziert werden. Dafür wird

bedarfsgerechte, anschauliche und in Echtzeit aufbereitete Informationen über die für

durch eine modellbasierte Filterung und

sie relevanten Aspekte der Auftragsabwick-

Geschäftsprozesse sind der Klebstoff zwi-

im ersten Schritt über einen speziellen Pro-

lung. Das »Industry Cockpit« liefert jederzeit

schen Produkten, Organisationen und Rol-

zessmanagement-Client ein kundenindividu-

eine exakte Übersicht der Gesamtsituation

len sowie unterstützenden Systemen in

elles Prozessmodell aus vordefinierten Pro-

des Betriebs in Echtzeit – über sämtliche

und zwischen Organisationen. Sie stellen

zessmodulen erstellt. Mit wenigen Klicks

Prozesse ebenso wie über den Zustand der

die Verkettung oder Vernetzung sämtlicher

sind damit die Wege der Informationen

Fertigungsanlagen, sodass den Anwendern

Unternehmensaktivitäten dar. Kundenindi-

und Daten innerhalb eines Unternehmens –

auf allen Ebenen eine adäquate Entschei-

viduelle Produkte können dazu führen, dass

vom Vertrieb über die Fertigung bis hin zur

FUTUR 1/2015

Abrechnung – definiert. Gleichzeitig wird

Modul »Rahmen fertigen«. In einem nächs-

damit auch deren Darstellung in den dyna-

ten Schritt wird aus dem Modell heraus ein

mischen Cockpits bestimmt. Hierzu werden

neuer Arbeitsplan-Container im MES-System

auf Basis der Prozessmodule die zu visuali-

erzeugt. Dieser wird durch die Arbeitspla-

sierenden Informationen und deren Darstel-

nung mit den entsprechenden Arbeitsschrit-

lung mit Hilfe eines Auswertungsgenerators

ten – Rahmen vermessen und Qualität der

einmalig definiert, so dass sie anschließend

Schweißnähte prüfen – und Informationen

wieder verwendet werden können. Neben

für die Fertigung versehen und steht damit

den Auswirkungen der Kundenanforderun-

für den Gesamtarbeitsplan und die Cock-

gen auf die administrative Prozessebene

pit-Konfiguration zur Verfügung. Die Defi-

ergeben sich ebenfalls Anforderungen an

nition der Monitoringkomponenten, z. B.

die technischen Prozesse, die in Geschäfts-

Fertigstellungstermine, Qualitätsmerkmale

prozessmodellen nicht berücksichtigt wer-

und Messergebnisse, für das Prozessmodul

den. Um auch hier die Durchgängigkeit zu

»Kundenrahmen vorbereiten« werden über

gewährleisten, ist der Prozessmanagement-

den Auswertungsgenerator definiert und

Client mit dem MES-System verbunden. Die

ihre Anzeigeposition im Cockpit bestimmt.

Partner

Prozessmodule des Produktflusses können

Gleichzeitig kann über die Zuweisung von

Das »Industry Cockpit« wird gemeinsam mit

an dieser Stelle mit so genannten Arbeits-

Rollen zu einzelnen Informationselementen

der Pickert & Partner GmbH aufgebaut. Das

plan-Containern verbunden werden, die

eine gefilterte Weitergabe an die adminis-

Unternehmen entwickelt und pflegt eine

die einzelnen spezifischen Schritte zur Fer-

trative Prozessebene gewährleistet werden.

durchgängige, umfassende Standardsoftware

tigung einer Komponente enthalten und

Wird der referenzierte Auftrag in der Ferti-

für Produktionsmanagement (MES), Qualitäts-

über die Prozesslogik zu Gesamtarbeitsplä-

gung z. B. durch einen Barcode-Scan akti-

management (CAQ) und Traceability (Rück-

nen zusammengesetzt werden.

viert, ändert sich die Cockpitdarstellung für

verfolgbarkeit). Die RQM-Software (Real-Time.

den Auftrag automatisch.

Quality. Manufacturing.) integriert, unterstützt

►►Konfigurieren statt Programmieren

und sichert in Echtzeit fast alle produktionsna-

Die Wiederverwendbarkeit der einmalig

hen Abläufe und Prozesse über die gesamte

Ein Beispiel: Ein großer Fahrradhersteller

erstellten Prozessmodule führt zu deutlich

Wertschöpfungskette.

erhält von seinen Kunden vermehrt Anfra-

verkürzten Reaktionszeiten auf individuelle

gen, bereits vorhandene Komponenten

Kundenanforderungen. Erforderliche Über-

Weitere Informationen zu Pickert & Partner

mit in ein neues Fahrrad zu integrieren. Vor

wachungsmechanismen müssen nicht mehr

finden Sie unter

allem Fahrradrahmen werden, als Ausdruck

programmiert, sondern nur noch konfigu-

eines wachsenden Umweltbewusstseins,

riert werden. So können ad-hoc bereitge-

www.pickert.de

gern wiederverwendet. Wünscht ein Kunde

stellte, kundenindividuelle Auswertungen

erstmalig die Verwendung eines bestehen-

den Hersteller optimal bei der Analyse und

Ihre Ansprechpartnerin

den Rahmens, wird zunächst ein Prozessmo-

Umsetzung seiner Fertigungsaufgabe

Nicole Oertwig, M.Sc.

dul »Kundenrahmen vorbereiten« erstellt.

unterstützen.

Telefon: +49 30 39006-176

Dieses Modul ersetzt im Prozessablauf das

E-Mail: nicole.oertwig@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Rationalisierungspotenzial Fräsbearbeitung mit Industrierobotern Die Zeiten, in denen robotergestützte Prozesse und automatisierte Roboterzellen nur in der Handhabung, Montage oder bei Schweiß- und Lackieroperationen zu finden waren, sind vorbei. Dank einer kontinuierlich verbesserten Mechanik und Steuerungstechnik übernehmen Industrieroboter heute komplexe Bearbeitungsaufgaben in der Fertigung, z. B. beim Schleifen, Polieren, Entgraten oder Fräsen und Bohren von metallischen sowie oragnischen Werkstoffen. Vor allem auf Grund ihrer geringen Investitionskosten, ihres guten Arbeitsraum-Preis-Verhältnisses sowie ihrer großen Beweglichkeit und Flexibilität sind sie eine zunehmend gefragte Alternative zu konventionellen Werkzeugmaschinen.

►►Kraftgesteuerter Fräsprozess Ein Ansatz zur Qualifizierung und Umsetzung flexibler roboterbasierter Bearbeitungsmaschinen ist die Verwendung adaptiver Bearbeitungsstrategien. Dabei wird prinzipiell zwischen geschwindigkeits- oder weggeregelter Bearbeitung unterschieden. Die Anpassung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit der auftretenden Prozesskräfte bietet dabei die einfachste Möglichkeit zur adaptiven Bearbeitung, während die Anpassung des Bearbeitungspfades auf Grund der vielen Freiheitsgrade zum Teil sehr komplex ist.

Diese adaptiven Ansätze sollen helfen, Beschädigungen an Werkzeug und Werkstück zu vermieden. Gleichzeitig kann die von den Bearbeitungskräften abhängige Abdrängung während der Bearbeitung gezielt genutzt oder beeinflusst werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich für die flexible Verwendung robotergeführter Systeme.

Durch die kraftabhängige Regelung kann zum einen die Bahnplanung vereinfacht werden, zum anderen verliert das System seine Anfälligkeit gegenüber unvorhersehbaren Materialausprägungen. Das können eine

Roboterbasierte Fräsbearbeitung der Nickelbasislegierung Inconel 718

Inhomogenität des Materials, schwankende Materialüberschüsse wie bei der Gussbear-

festen Bestandteil in der robotergeführten

arbeiten die Fraunhofer-Experten an neuen

beitung üblich oder variierende Gratausprä-

Bearbeitung zu integrieren. Vor allem die

Modellen und Algorithmen, die eine stabile

gungen sein.

Handhabung der Systeme soll sukzessiv ver-

Verwendung der adaptiven Systeme unab-

einfacht werden, so dass auch Werker ohne

hängig von dem zu bearbeitenden Werk-

Die Forschungsarbeiten am Fraunhofer IPK

roboterspezifische Fachausbildung in der

stoff ermöglichen.

zielen darauf ab, die adaptiven Ansätze als

Lage sind, sie zu bedienen. Darüber hinaus

FUTUR 1/2015

für leicht zerspanbare Materialien eingesetzt.

Das Fraunhofer IPK untersucht darüber hinaus die Bearbeitung von schwer zerspanbaren Materialien mit Robotern. Bei der BearKunststoff- und Aluminiumkegel

beitung von Nickelbasislegierungen können fast dreimal höhere Schnittkräfte auftreten

►►Einfluss spezifischer

mit denen roboterbasierte Fertigungslö-

als bei der Aluminiumbearbeitung. Diese

Einsatzparameter

sungen auf derzeit noch nicht untersuchte

schwer zerspanbaren Werkstoffe stellen auf

Auf Grund der geringen Systemsteifigkeit

Werkstoffgruppen übertragen werden kön-

Grund der hohen Prozesskräfte und der

ist die Auswahl der richtigen Parameter für

nen. Dabei nutzt das Fraunhofer IPK seine

damit einhergehenden Abdrängung eine

robotergeführte Bearbeitungsprozesse ent-

umfangreichen Erfahrungen in der Bear-

besondere Herausforderung für den robot-

scheidend, um die Maßhaltigkeit und Ober-

beitung mit CNC-Maschinen. Neben den

erbasierten Fräsprozess dar. Die IPK-Exper-

flächengüte der Werkstücke zu gewähr-

klassischen, metallischen Werkstoffen wie

ten haben im Zuge ihrer Forschungsarbeiten

leisten. Hier genügt es oft nicht, aus dem

Aluminium und Stahl werden ebenfalls die

eine Möglichkeit entwickelt, diese Werk-

Werkzeugmaschinenbereich bekannte Stra-

im Automobilbau bereits stark verbreite-

stoffe mit Hilfe eines Standard-Industriero-

tegien zu übernehmen. Stattdessen müssen

ten Verbundwerkstoffe CfK und GfK unter-

boters zu bearbeiten. Dabei nutzen sie ein

oft gänzlich neue Bearbeitungsgrundsätze

sucht. Darüber hinaus widmen sich aktuelle

an das HSC-Fräsen angelehnte Verfahren

definiert werden. So müssen zur Minimie-

Forschungsarbeiten branchenspezifischen

unter Verwendung spezieller Werkzeuge.

rung der Prozesskräfte die Schnitttiefe und

Werkstoffen wie den Superlegierungen auf

Die erzielbaren Oberflächen-Rauheiten lie-

die Spindeldrehzahl ebenso wie die Werk-

Nickelbasis oder Natursteinen.

gen dabei in den Bereichen von konventio-

zeugwinkel betrachtet und optimiert wer-

nellen Werkzeugmaschinen. Die Formtole-

den. Beispielsweise können allein durch

Besondere Herausforderungen ergeben sich

ranz ist für eine Schruppbearbeitung

die Änderung des Winkels roboterspezifi-

dabei aus der Kombination der Werkstof-

ausreichend. Der besondere Clou des Ver-

sche Schwingungen, sogenanntes Ratte-

feigenschaften und der verfahrensspezifi-

fahrens ist, dass die geringe Steifigkeit des

rern, minimiert und dadurch bessere Ober-

schen Kinematik. Zum Beispiel müssen für

Roboters sich positiv auf den Werkzeugver-

flächen geschaffen werden. Das optimale

die Fräsbearbeitung von CfK andere Ansätze

schleiß auswirkt. Durch die Systemdämp-

Parameterfenster ist jedoch meist sehr klein,

verwendet werden als bei Bohroperationen

fung wird der Anschnitt des Werkzeuges zu

so dass ein zu groß gewählter Winkel direkt

in der gleichen Werkstoffgruppe. Die Über-

großen Teilen abgefedert, was sich positiv

zu einer Verschlechterung der Ergebnisse

tragung von Erkenntnissen aus der Fräsbe-

auf die Belastung der Schneiden und somit

führen kann.

arbeitung homogener Metalle auf die Bear-

den Verschleiß auswirkt. Werden diese Fak-

beitung heterogener natürlicher Werkstoffe

toren und die produktspezifischen Merk-

►►Prozessentwicklung

wie Natursteine ist ebenfalls eine große

malsanforderungen berücksichtigt, können

in Abhängigkeit des Werkstoffes Für optimale Bearbeitungsergebnisse ist

Herausforderung, der sich die Wissen-

Industrieroboter eine Alternative für die

schaftler stellen.

formgebende Bearbeitung von hochwarm-

die Einbeziehung der werkstoffspezifischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund erforschen die Wissenschaftler am Fraunhofer IPK die

festen Werkstoffen bieten.

►►Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe Auf Grund des nachteiligen Zusammen-

Ihr Ansprechpartner

Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe.

hangs zwischen der Systemsteifigkeit und

Sascha Reinkober, M. Sc.

Ziel der Untersuchungen ist es, allgemein-

den Prozesskräften werden Industrieroboter

Telefon: +49 30 39006-326

gültige Bearbeitungsgrundsätze abzuleiten,

als Bearbeitungsmaschinen derzeit vorrangig

E-Mail: sascha.reinkober@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Industrie 4.0 am PTZ Berlin SOPRO, IWEPRO, pICASSO, MetamoFAB und VIB-SHP heißen die aktuellen Industrie4.0-Projekte des Fraunhofer IPK. Dahinter verbergen sich FuE-Arbeiten zu selbstorganisierender Produktion mit verteilter Intelligenz, Konzepte für eine intelligente selbstorganisierende Werkstattproduktion, eine industrielle Cloud-basierte Steuerungsplattform für eine Produktion mit Cyber-physischen Systemen, ein Transformationscockpit für die Metamorphose zur intelligenten vernetzten Fabrik und ein Baukastensystem für die erlebbare Absicherung von Fertigungssystemen.

►►Produktion organisiert sich selbst Dass Produkte die Koordination und Steuerung von Produktionsabläufen übernehmen, ist bald keine Vision mehr. Forschungsinstitute der Fraunhofer-Gesellschaft und der TU Berlin haben dafür in dem vom BMBF geförderten Projekt »Selbstorganisierende Produktion – SOPRO« anwendungsreife Lösungen entwickelt. Dahinter steht die Idee, dass Maschinen und Werkstücke miteinander kommunizieren, voneinander lernen und ihre Arbeit selbst einteilen. Die dafür an den Werkstücken und in den beteiligten Komponenten erforderliche dezentrale Intelligenz stellen miniaturisierte elektronische Einheiten, sogenannte »Process-eGrains«, bereit.

Sie tauschen mit anderen Fertigungseinheiten Informationen aus und führen Planungs-, Abstimmungs- und Überwachungsaufgaben eigenverantwortlich durch.

Detailaufnahmen des SOPRO-Demonstrators

Dass das funktioniert, haben die Wissen-

erforderlichen Bearbeitungsoperationen als

Abstimmung der beteiligten Partner kann

schaftler in verschiedenen Szenarien, z. B.

Ziel verfolgt. Die nächste Bearbeitungssta-

z. B. der Ausfall einer Maschine oder eines

zur produktgesteuerten Fertigung und zur

tion wird im Dialog zwischen den Werkstü-

Werkzeugs, das Fehlen eines Bauteils durch

Flexibilisierung der Fertigungsabläufe an

cken und Fertigungsressourcen, den Bear-

Verzögerungen der Just-In-Time-Lieferung

Maschinen, untersucht und demonstriert.

beitungsmaschinen, ausgewählt.

oder ein bevorzugt zu behandelnder Auftrag rasch kompensiert werden.

Eine zentrale Rolle übernehmen darin die herzustellenden Produkte und zu bear-

Die produktgesteuerte Fertigung sieht statt

beitenden Werkstücke. Dank der Process-

der bisherigen zentralen Planung und Steue-

eGrains können sie jederzeit die erforderli-

rung ein Multiagentensystem mit der Mög-

chen Fertigungsinformationen abrufen und

lichkeit zu Auktionen und Verhandlungen

verfügen über eine lokale Intelligenz, um

als Mittel zur Selbstorganisation vor. Eine

mit den Bearbeitungsstationen zu verhan-

solche hochdynamische Produktionsum-

deln und selbstgesteuert ihren Weg durch

gebung schafft kurzfristige Entscheidun-

die Fertigung zu den Maschinen zu finden.

gen über die Bearbeitung von Aufträgen

Bei diesem Szenario der produktgetriebenen

und schnelle Reaktionen auf unvorherseh-

Fertigung geht die Initiative vom Werkstück

bare Ereignisse, ohne den Produktionsab-

aus, das die zeitgerechte Ausführung der

lauf zu behindern. Durch die dezentrale

FUTUR 1/2015

►►Smarte Werkstatt

Rahmenkonzept »Forschung für die Produk-

Werkstattpersonals für eine wissensbasierte

Starre Produktionssysteme stoßen vor allem

tion von morgen« gefördert und vom Pro-

selbstlernende Werkstattsteuerung bereit.

hinsichtlich ihrer Reaktionsfähigkeit, Aus-

jektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

Die prototypische Umsetzung und Demons-

lastung und Liefertreue zunehmend an ihre Grenzen. Im Projekt »IWEPRO – Intelli-

Das Fraunhofer IPK übernimmt die Aufgabe,

tration der neuen selbstorganisierenden

gente Kooperation und Vernetzung für die

bestehende Ansätze der selbstorganisieren-

Werkstattfertigung erfolgt in einem Anwen-

Werkstattfertigung« entwerfen Partner aus

den Produktion mit autonom agierenden

dungsszenario zur Teilefertigung mit hohem

Wissenschaft und Industrie deshalb innova-

Agenten in den einzelnen Komponenten

Variantenreichtum im Automobilbau unter

tive Produktionskonzepte für eine flexible,

weiter zu entwickeln und den Vorteil von

Einbindung des Werkstattpersonals. Dafür

smarte Werkstattfertigung mit dezentraler

flexiblen gegenüber zentral gesteuerten

wird ein Migrationskonzept mit abgestuf-

Fertigungssteuerung. Dafür entwickeln sie

starren Produktionsstrukturen zu untersu-

ter dezentraler Intelligenz und Vernetzung

Lösungen, mit denen intelligent vernetzte

chen. Dafür schaffen die Wissenschaftler

der Teilsysteme erarbeitet. Dies umfasst

Produkte, Produktionsmaschinen, Transport-

eine Referenzarchitektur und implementie-

ganzheitlich Technik, Geschäftsprozess

systeme und Fertigungsressourcen unterei-

ren und testen ein Agenten-Framework für

und Qualifizierung in Form eines erwei-

nander Auftrags- und Fertigungsinforma-

eine selbstorganisierende Werkstattsteu-

terbaren Schalenmodells mit Produkten,

tionen austauschen sowie aufgaben- und

erung. Neben generischen Agenten für

Maschinen, Werkzeugen, Vorrichtungen

situationsorientiert mit den Werkern koope-

Standard-Aufgaben stellen die Fraunhofer-

und Transportsystemen.

rieren. Das Projekt wird vom Bundesministe-

Experten auch Methoden zum Erfassen und

rium für Bildung und Forschung (BMBF) im

Berücksichtigen von Erfahrungswissen des

Hochflexibel vernetzte Steuerung der Fabrik durch Steuerungsmodule als Dienste in der Cloud

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12

Forschung und Entwicklung

Integrated Industry ►►Cloudbasierte Steuerungen

realisieren als bei bisherigen dezentralen

Seit den 1980er Jahren ist die IT-Struktur von

Steuerungen, die über USB-Ports oder

Fabriken von der Feldebene bis zur Ebene

Netzwerkzugänge potenzielle Gefährdungs-

der Fabriksteuerung hierarchisch geordnet.

punkte beinhalten. Durch die Möglichkeit,

Cloud-Technologien erlauben es nun, diese

auch ältere PC-basierte Steuerungen virtu-

Hierarchien aufzubrechen und einzelne

alisiert in die Cloud zu integrieren, lassen

Komponenten, von Maschinensteuerungen

sich zugleich IT-Sicherheits­risiken reduzie-

(CNC) und Robotersteuerungen (RC) bis hin

ren, die in der Nutzung älterer Betriebssys-

zu Manufacturing Execution Systems (MES)

temversionen liegen. Darüber hinaus will

und Enterprise Resource Planning (ERP), fle-

pICASSO Apps als Mehrwertdienste anbie-

xibel miteinander zu vernetzen. Das Ver-

ten. Die Anwendungsszenarien erstrecken

bundprojekt pICASSO mit Beteiligung des

sich von weiterreichenden Analysewerkzeu-

Fraunhofer IPK und des IWF der TU Berlin

gen über erweiterte Verfahren bei der Pro-

will mit Hilfe von Cloud-Technologien die

grammierung bis hin zu neuen Möglichkei-

Softwarefunktionalität der Steuerungen von

ten der Visualisierung und Simulation von

der Hardware entkoppeln.

Prozessverläufen. Durch die Modularisierung auf einer gemeinsamen Plattform

Das Konzept von pICASSO ist zunächst

werden zudem die Konfiguration und die

bewusst darauf ausgerichtet, die Rechen-

Interaktion zwischen den einzelnen Modu-

leistung im Sinne einer »Private Cloud« voll-

len vereinfacht.

ständig innerhalb der Fabrik bereitzustellen.

Damit lässt sich eine höhere IT-Sicherheit

Hochflexibel vernetzte Steuerung der Fabrik durch Steuerungsmodule als Dienste in der Cloud

FUTUR 1/2015

Konzept zur Struktur des Transformationscockpits

►►Flexibles Cockpit für Unternehmen

Die großen Datenmengen aus Betriebs-,

moFAB ihre Vision von der intelligenten und

Im Projekt »Metamorphose zur intelligenten

Maschinen- und Prozessdaten werden in

vernetzten CPS-Fabrik mit einem strategi-

und vernetzten Fabrik«, kurz MetamoFAB,

Echtzeit dort visualisiert, wo sie gebraucht

schen Planungs- und Maßnahmenpfad

entwickelt das Fraunhofer IPK seit 2013

werden. Nicht nur das WO ist hierbei ein

sowie entsprechenden Visualisierungsme-

zusammen mit anderen Forschungs- und

entscheidender Faktor, sondern immer öfter

chanismen während der Umsetzung beglei-

Industriepartnern wie Siemens, FESTO,

auch das WIE. Um die Entscheidungsfähig-

ten und steuern. Die An­wend­bar­keit der

Pickert & Partner und Infineon Methoden

keit zu gewährleisten, kann der Anwender

innerhalb des Projekts entwickelten Metho-

und Werkzeuge für eine schrittweise, pro-

die Visualisierung individuell konfigurie-

den und Werkzeuge wird in virtuellen und

fitable Transformation zur intelligenten

ren. Alle zentral und dezentral verfügbaren

realen Labordemonstratoren erprobt und

und vernetzten Fabrik. Das maßgeblich

Sensor­informationen der cyber-physischen

nach erfolgreicher Absicherung in den rea-

am ­Fraunhofer IPK erdachte Transformati-

Systeme in der Produktion werden durch

len Anwendungsumgebungen der Indust-

onscockpit ist dabei das Informations- und

ein intelligentes Informationsmanagement

riepartner demonstriert.

Entscheidungszentrum für alle wesentli-

zusammengefasst. So kann die Transforma-

chen Fabrikprozesse und -ressourcen, die

tion zur Selbststeuerung anhand verschie-

mit einem Produkt und dessen Lebenszyk-

dener Szenarien in Echtzeit nutzerindividuell

len verbunden sind. Hier werden zunächst

bewertet, eingeplant und überwacht wer-

die Strukturen, das Verhalten und die Ent-

den. Jeder Verantwortungsträger – ob Wer-

scheidungsregeln einer intelligenten und

ker, Schichtleiter oder Manager – wird so mit

vernetzten Produktion abgebildet. Auf

Hilfe von individuellen Live-Auswertungen

dieser Grundlage werden dann Produkte,

des Ist-Zustandes im Produktionssystem und

Maschinen, Informationssysteme und Men-

den damit relevanten Informationen und

schen miteinander verknüpft. Mit Hilfe

Entscheidungsoptionen versorgt.

von Run-Time-Interfaces (RTI) werden im ­Cockpit Schnittstellen zwischen den relevan-

Sowohl kleinere und mittelständische Unter-

Ihr Ansprechpartner

ten Systemen und der Entscheidungsumge-

nehmen (KMU) als auch einzelne Standorte

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

bungentwickelt, angepasst und konfiguriert.

größerer Unternehmen können mit Meta-

Telefon: +49 30 39006-121 E-Mail: eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

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14

Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Virtueller Baukasten für den Anlagenbau Obwohl virtuelle Techniken und »Simultaneous Engineering« bereits als etablierte Methoden der Produktentstehung gelten, arbeiten mittelständische Anlagenbauer in Deutschland oft nach herkömmlichen Entwicklungsmethoden und einem sequentiellen Entwicklungsvorgehen. Das Verbundprojekt »Virtuelle Inbetriebnahme mit Smart Hybrid Prototyping – Baukastensysteme für die erlebbare Absicherung von Fertigungssystemen VIB-SHP« soll den Entwicklungsprozess von Fertigungssystemen und Anlagen durch virtuelle Techniken optimieren.

Gleichzeitig sollen die Anforderungen für Industrie 4.0 im Entwicklungsprozess von Anlagen berücksichtigt werden.

Hybride Entwicklungs- und Testumgebung Virtuelle Anlagensteuerung

SHP-Baukasten

Erlebbare Fertigungsanlage

Reale Anlage

Der Einsatz virtueller Technologien ist für

helfen, den gesamten Produktentstehungs-

Großunternehmen und Konzerne bereits

prozess robuster zu gestalten und besser

Stand der Technik. Kleine und mittelständi-

abzusichern.

sche Unternehmen nutzen die Technologien jedoch aufgrund der hohen Kosten, Medi-

►►Von VR bis VIBN

enbrüche und fehlender Infrastruktur nur

Virtual Reality (VR) eignet sich hervorragend

spärlich. In Deutschland sind Anlagenbauer

als ein Medium zur Abstimmung in interdis-

häufig mittelständische Unternehmen, die

ziplinären Teams. Von ihrer starken visuellen

unter wachsendem Zeitdruck kundenspezi-

Aussagekraft profitieren alle beteiligten Dis-

fische Fertigungssysteme entwickeln. Eine

ziplinen ebenso wie von den Möglichkeiten

Verkürzung und Parallelisierung der Pha-

der Navigation, räumlichen Suche, Arbeits-

sen im Entwicklungsprozess könnte ihnen

schrittplanung und Kreativitätsunterstützung.

FUTUR 1/2015

Auch ökonomische Vorteile wie die Reduzie-

können, noch bevor sie hergestellt und auf-

rung von Änderungen durch eine frühe Pro-

gebaut werden. Auch spätere Nutzer sollen

duktvisualisierung und Produkterprobung,

so stärker als bisher in die Entwicklung von

die sich durch den Einsatz von VR in indust-

Fertigungssystemen und -prozessen einbe-

riellen Entwicklungsprozessen ergeben, sind

zogen werden.

empirisch belegt.

Ziel des Verbundprojekts ist es, eine interFür große produzierende Unternehmen

aktive Entwicklungsumgebung für virtuelle

gehören auch Werkzeuge und Methoden

Anlagenprototypen zu entwickeln, in der

der digitalen Fabrikplanung zum Stand der

das Zusammenspiel von Mechanik, Elekt-

Technik. Sie betreiben z. B. die Virtuelle

rik und Software auch funktional erprobt

Inbetriebnahme (VIBN), auch in Kombina-

werden kann und die Entwickler der unter-

tion mit VR-Methoden, um visuell erfass-

schiedlichen Domänen ein zentrales Modell

bare Eigenschaften zu überprüfen. Aufga-

als Diskussionsgrundlage für Ihre Zusam-

ben- und funktionsorientierte Interaktionen

menarbeit nutzen. Unterstützt wird der

werden dagegen aufgrund fehlender Inter-

Entwicklungsprozess durch den SHP-Bau-

aktionstechniken noch nicht mit VR realisiert.

kasten. Er stellt neben den domänenspezifischen Partialmodellen für Automatisie-

Herausforderungen in der Nutzung dieser

rungstechnikkomponenten (mCAD, eCAD,

virtuellen Techniken liegen in den Daten-

Verhaltensmodelle) auch Partialmodelle für

brüchen, die sowohl beim Export von CAD-

die haptische Interaktion bereit und ermög-

Partner

Daten der Fertigungssysteme nach VR als

licht die Erprobung von Bedienelementen

–– Beckhoff Automation GmbH

auch bei den VIBN-Werkzeugen auftreten

einer Anlage gemeinsam mit dem Kunden

und einen breiten Einsatz dieser virtuellen

und zukünftigen Bedienern schon früh im

–– CONTACT Software GmbH

Techniken bislang behindern. Eine man-

Entwicklungsprozess.

–– Datenflug GmbH

gelnde Durchgängigkeit besteht beispiels-

(assoziierter Partner)

–– EDAG PS GmbH & Co. KG

weise auch bei der Weitergabe kinemati-

►►Fit für Industrie 4.0

–– Fraunhofer IPK

scher Informationen oder von Metadaten

Ein weiterer Anspruch des Projekts ist es,

–– IWF TU Berlin

aus PDM-Systemen an die verarbeitenden

Anforderungen und Einflüsse von Industrie

–– Jonas & Redmann Group GmbH

Systeme der VR und VIBN.

4.0 im Entwicklungsprozess von Anlagen zu

–– Mewes & Partner GmbH

berücksichtigen und steuerungstechnisch

–– nVIZ GmbH

►►Smarte Prototypen

abzusichern. Um eine vernetzte Produktion

–– PROMESS Gesellschaft für Montage- und

Im Rahmen des Verbundprojekts »Virtuelle

bereits in den frühen Phasen der Entwick-

Inbetriebnahme mit Smart Hybrid Prototy-

lung mitzudenken, werden für eine Absi-

ping – Baukastensysteme für die erlebbare

cherung der Anlagensteuerungen bereits

Absicherung von Fertigungssystemen VIB-

früh Verhaltensmodelle der Anlage und

Prüfsysteme mbH –– PSIPENTA

Das Projekt wird vom Bundesministerium

SHP« wird deshalb ein Baukastensystem

der umgebenden Produktions-IT-Systeme

für Bildung und Forschung BMBF gefördert und

entwickelt, mit dessen Hilfe mittelständi-

genutzt. Darüber hinaus wird eine Methodik

durch den Projekträger im DLR betreut.

sche Anlagenbauer und Lieferanten schnell

entwickelt, um die zunächst virtualisierten

und einfach funktionale Prototypen von

Steuerungen in reale Steuerungen zu über-

Fertigungssystemen mit virtuellen Techni-

führen, die nach ausführlicher Erprobung

Ihr Ansprechpartner

ken erstellen können. Diese hybriden Pro-

bedenkenlos mit der realen Anlage verbun-

Dr.-Ing. Haygazun Hayka

totypen sollen schon in der Konzeption

den werden können.

Telefon: +49 30 39006-221

durch alle am Entwicklungsprozess Betei-

E-Mail: haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de

ligten – Konstrukteure, Werker, Kunden,

Sebastian Neumeyer

Manager, Produktions- und Anlagenplaner –

Telefon: +49 30 39006-219

funktional erprobt und verbessert werden

E-Mail: sebastian.neumeyer@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

E3-Produktion Effizient – Emissionsneutral – Einbindung des Menschen Knappe und teure Rohstoffe, steigende Energiepreise, Klimaschutz und demografischer Wandel – die industrielle Produktion steht vor großen Herausforderungen. Fraunhofer-Forscher legen mit dem Leitprojekt »E3-Produktion« wichtige Grundlagen für eine nachhaltige Fabrikation. Ziel der Wissenschaftlicher aus 12 Instituten ist es, mit der Entwicklung neuer Maschinen, Technologien und Prozesse Energie und Ressourcen einzusparen, einen emissionsneutralen Fabrikbetrieb zu gewährleisten und den Menschen in die Produktion der Zukunft einzubinden und seine integrative Rolle in den Produktionsprozessen neu zu bewerten. Mit dabei ist das Fraunhofer IPK.

Deutschlands Wirtschaftsleistung ist wie in

gestalten. In einem ersten Schritt entstehen

den Betrieb von energie- und ressourcen­

keinem anderen westlichen Industrieland

dazu im E³-Leitprojekt Methoden und Werk-

adaptiven Produktionssystemen bei ­volatilem

auf die Produktion von Gütern ausgerichtet.

zeuge zur Bewertung neuer Konzepte und

Energieangebot. Ein integriertes Unterneh-

Fast jeder zweite Arbeitsplatz in unserem

Demonstratoren, die in einem zweiten Pro-

mensmodell dient hier als Grundlage zur

Land ist darin integriert. Damit Deutsch-

jektabschnitt erforscht und zu Produkten

Erfassung und Darstellung von Verbräuchen

land in einer Zeit zunehmender Umwelt-

weiterentwickelt werden. Mit den erarbei-

in einer aus dem Prozessmodell abgeleiteten

und Klimaschutzbemühungen, steigender

teten Ergebnissen und unter Einbeziehung

Planungs- und Steuerungsumgebung. Die

Rohstoffknappheit und demographischen

nationaler und internationaler Trends wer-

Produktions- und Infrastruktursysteme einer

Wandels auch in Zukunft wettbewerbsfä-

den die Voraussetzungen dafür geschaffen,

Fabrik werden zur dezentralen und selbst-

hig bleibt, muss ein Umdenken stattfinden –

die produktionswissenschaftliche System-

organisierten Koordination von Ressourcen-

weg von effizienten, hochspezialisierten

forschung in Deutschland weiterzuentwi-

netzwerken und Optimierung des Gesamt-

Einzellösungen hin zu ganzheitlich nachhalti-

ckeln und gleichzeitig eine Basis für entspre-

systems genutzt und an den Standorten

gen Fabriken.

chende Initiativen auf europäischer Ebene

Berlin und Chemnitz über mobile Informa-

zu schaffen.

tionsbereitstellung demonstriert.

►►Assistenzsysteme für

Deshalb setzt die Fraunhofer-Gesellschaft in ihrem Leitprojekt »E³-Produktion« die drei

►►Emissionsneutrale Fabrik

Grund­elemente Effizienz der Produktion,

Emissionsneutrale Produktionsstätten

Emissionsneutralität der Produktionsstät-

gewinnen für den Umwelt- und Klimaschutz

Komplexe Prozesse erfordern die kogniti-

ten und Einbindung des Menschen in die

immer mehr an Bedeutung: Produzierende

ven und planerischen Fähigkeiten des Men-

die Produktion

Produktion in einen synergetischen Kontext.

Unternehmen müssen in Zukunft alterna-

schen – gepaart mit der Ausdauer und

Ziel ist es, in einer ganzheitlichen Betrach-

tive und regenerative Energiequellen für die

Leistungsfähigkeit einer Maschine. Assis-

tung zu erforschen, wie Stoff-, Energie- und

Erzeugung von Elektrizität und Wärme stär-

tenzsysteme stehen hier in direkter Inter-

Informationsflüsse in emissionsneutralen

ker heranziehen und Energiemanagement-

aktion mit dem Menschen und passen sich

E3-Fabriken mit energie- und ressourcenef-

systeme nutzen. Deshalb arbeitet Fraunhofer

flexibel an die jeweilige Arbeitssituation an.

fizienter Produktion unter Einbindung des

daran, Architekturen und Versorgungssys-

Dies setzt die Entwicklung neuer Interakti-

Menschen künftig besser geplant, umge-

teme auf die Fertigungsprozesse abzustim-

onsmechanismen für eine einfache Bedien-

setzt und gesteuert werden können. Das

men, eine autarke Energieversorgung und

barkeit, höhere Sicherheit und gesteigerte

erfordert, unter intensiver Nutzung integ-

die Nutzung alternativer Energiequellen vor-

Produktivität voraus.

rativer Ansätze und Ausnutzung von Syn-

anzutreiben sowie Energie- und Wertstoff-

ergien sämtliche zukünftigen Produktions-

kreisläufe zu schließen.

abläufe bei gleichem oder höherem Output

Das Fraunhofer IPK entwickelt gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IPA und IFF

mit einem weit geringeren Energie- und Res-

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU in

Hilfsmittel und neue Anlagentechnik zur

sourceneinsatz als bisher umzusetzen und

Chemnitz erarbeitet das ­Fraunhofer IPK

ergonomischen Unterstützung des Men-

darüber hinaus bewertbar und planbar zu

Methoden und Lösungen für das Design und

schen im Produktionsumfeld. Für eine

FUTUR 1/2015

Virtuelle Demonstratorplattform am Fraunhofer IPK

direkte und sichere Mensch-Roboter-Koope-

Werkzeuge zur Modellierung, Simulation,

ration werden am IPK neuartige, leichte und

Planung und Optimierung sowie entspre-

ausbalancierte Kinematiken mit intrinsisch

chende Bibliotheken mit hinterlegten Para-

Partner

sicheren Antrieben prototypisch erforscht

metern und Entscheidungskriterien in einer

Fraunhofer FIT, Sankt Augustin

und entwickelt.

Virtuellen Demonstratorplattform zusam-

Fraunhofer IBP, Stuttgart

mengeführt. Sie soll helfen, die Möglichkei-

Fraunhofer IFF, Magdeburg

►►Virtuelle Demonstratorplattform

ten einer durchgängigen digitalen Unter-

Fraunhofer IGB, Stuttgart

Um die im Leitprojekt »E³-Produktion«

stützung für die Herstellung von Produkten

Fraunhofer ILT, Aachen

generierten Lösungsvorschläge schneller

aufzuzeigen. In dieser Umgebung werden

Fraunhofer IML, Dortmund

in die Praxis zu überführen sowie Schlüs-

Werkzeuge zur Berücksichtigung der Res-

Fraunhofer IPA, Stuttgart

selbranchen für die Themenstellungen zu

sourceneffizienz in Engineeringprozessen

Fraunhofer IPK, Berlin

sensibilisieren, entstehen bis 2016 an vier

mit unterschiedlichen Betrachtungsebenen

Fraunhofer IPT, Aachen

Fraunhofer-Standorten in Deutschland

und Gestaltungsoptionen für das ressour-

Fraunhofer IWU, Chemnitz

Demonstratoren und Pilotanwendungen,

ceneffiziente und nachhaltige Design von

Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen

in denen entwickelte Technologien und

Produkten und die Planung von Produkti-

Verfahren, fabrikplanerische Konzepte

onssystemen demonstriert.

und menschzentrierte Assistenzsysteme für eine nachhaltige Fertigung und geho-

Ihr Ansprechpartner

bene Synergiepotenziale zwischen den

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

E³-Säulen erprobt und präsentiert werden.

Telefon: +49 30 39006-121

Am Fraunhofer IPK werden Methoden und

E-Mail: eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Kreativer Freiraum Innovative Raumkonzepte unterstützen die Produktentstehung Originelle Produkte entwickeln im tristen Großraumbüro? Die Wahrscheinlichkeit,

in dem innovative Basistechnologien, wie

dass das gelingt, ist gering. Umgekehrt können kreativ gestaltete Räume die

zum Beispiel projektionsbasierte 3D-Visu-

Ideenfindung und -entwicklung maßgeblich fördern – vor allem in Kombination

alisierung, 3D-Interaktionstechnologien

mit intuitiv bedienbaren Werkzeugen, die Entwickler beim Skizzieren unterstützen,

und haptische Interaktionslösungen stän-

ohne sie einzuschränken. Und auch im weiteren Produktentstehungsprozess – bis

dig weiterentwickelt werden. Basierend auf

hin zu Testläufen am Prototypen – spielen innovative Entwicklungseinrichtungen

diesen Technologien werden Anwendungen

eine entscheidende Rolle. Das Geschäftsfeld Virtuelle Produktentstehung des

für CAD/CAS entwickelt und neue Einsatz-

Fraunhofer IPK und das Fachgebiet Industrielle Automatisierungstechnik am IWF

möglichkeiten in den Bereichen Fly-and-

erarbeiten daher Raumkonzepte für den Ingenieurarbeitsplatz der Zukunft. Sie

Walk-Through für Technik und Architektur,

werden im PTZ beispielhaft implementiert und stehen Kunden und Partnern für

Ein- und Ausbauuntersuchungen, Trainings-

eigene Projekte zur Verfügung.

plattformen, Informationsangereicherte Design Reviews sowie Prototypenentwicklung erschlossen.

Mit dem Virtual Reality Solution Center fing

die sich auf flexibel einsetzbares Mobiliar

alles an. Im Jahr 2001 als Labor für Virtuelle

und State-of-the-Art-Technologien stützen.

Realität eingerichtet, war es der erste Raum

►►DCTC – Digital Cube Test Center Das DCTC ist ein multifunktionales Zent-

im PTZ, in dem kreative Entwicklungsarbei-

►►Virtual Reality Solution Center

rum der Virtuellen Produktentstehung. Es

ten mit virtuellen und hybriden Prototypen

Die Virtuelle Realität hat sich in den letz-

vereint Produkt- und Prozessentwicklung,

erprobt werden konnten. Seitdem ist viel

ten Jahren als wichtiges Werkzeug für Pro-

Absicherung und Forschung auf Basis virtu-

passiert. Heute stehen im PTZ Entwicklungs-

duktentwicklung und -präsentation etab-

eller Prototypen in Kombination mit realen

räume zur Verfügung, die jedes Stadium des

liert. Um neue Potenziale dieser Technologie

Komponenten. Hierfür stehen drei Kernauf-

Produktentstehungsprozesses unterstützen –

zu erschließen, neue Anwendungsfelder zu

bauten zur Verfügung. Mit dem Functional

vom ersten Brainstorming bis zum Proto-

etablieren und bestehende Technologien

Drive Simulator können Komponenten oder

typing. Und damit nicht genug: Auch die

weiterzuentwickeln, wurde im Jahr 2001

vollständige Fahrzeuge auch in frühen Sta-

Ausbildung des Ingenieurnachwuchses wird

das Labor für Virtuelle Realität eingerichtet.

dien des Entwicklungsprozesses evaluiert

mit innovativen Raumkonzepten unterstützt,

Heute ist das Labor ein Kompetenzzentrum,

werden. Außerdem bietet die Smart Hybrid

FUTUR 1/2015

Prototyping (SHP) Technologie eine schnelle

beweglich montierte, multifunktionale

gruppen, thematisch organisierte Lerninseln

und effiziente Lösung zur Evaluation mecha-

Arbeitsfläche, die je nach Bedarf als zusätzli-

oder langfristige Projektarbeit. Das Interieur

tronischer Produkte in den ersten Entwick-

che Projektionsfläche oder als Schreib- oder – Projektionswände, ein 52-Zoll Bildschirm,

lungsphasen. Innerhalb der digitalen Fabrik

Magnetfläche dienen kann. Eine circa vier

eine High-End-Audioanlage sowie das pro-

erlaubt das Smart Hybrid Process Planning

Quadratmeter große Whiteboard-Wandflä-

fessionelle Rednerpult – ermöglicht Präsen-

eine frühzeitige Absicherung von Fertigungs-

che lädt zum kreativen Arbeiten ein. Durch

tationen auch in High-Level-Industrieanwen-

und Montagevorgängen.

die Anbindung an weitere Labore, wie das

dungen. Neuartige und innovative Ansätze

Digital Cube Test Center (DCTC) und das

des kollaborativen Arbeitens können durch

►►Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP)

ZIP können neuartige Kollaborationsszena-

innovative Technologien wie die 3D-Aktiv-

rien erforscht und getestet werden. Abge-

Stereo-Projektoren mit Shutterbrillen, das

Im Zentrum für Innovative Produktent-

rundet wird das Raumkonzept durch eine

Multi-Touch-Display sowie das integrierte

stehung (ZIP) enstehen Lösungen für den

innovative Raumsteuerung und eine flexible

SMART-Board umgesetzt werden.

Ingenieurarbeitsplatz der Zukunft. Hier

Beleuchtung.

►►iLab – Innovationslabor

kann die gesamte Bandbreite ingenieurstypischer Arbeitsweisen simuliert werden.

Im formellen Meeting- und Konferenzbe-

►►VELC – Ausbildungszentrum Virtuelles Entwickeln

Das iLab – Innovationslabor bietet sowohl Teams als auch einzelnen Mitarbeiter/innen

reich einschließlich einer Lounge-Ecke wird

Im VELC – Virtual Engineering Learning Cen-

die optimale Umgebung zur kreativen und

die Touch-Technologie zum bestimmenden

ter können virtuell unterstützte Ingenieur-

innovativen Ideenfindung. Mit dem iLab

Instrument für die Eingabe. Ein typischer

stätigkeiten unterrichtet und geschult wer-

wird auf das Bedürfnis nach zielgerichteter

Arbeitsplatz stellt modernste Rechentech-

den. So wird auf Bedürfnisse angehender

Kreativität am Arbeitsplatz im Sinne einer

nik bereit. Aktuellsten Gestaltungsideen

Ingenieure und der Industrie im Sinne einer

modernen Unternehmenskultur reagiert.

folgen ein Ort für kreatives Arbeiten sowie

modernen Lehre reagiert. Die Ausbildung

Mithilfe von Kreativitätstechniken zur sys-

das Beispiel eines informellen Arbeitsplat-

erfolgt nicht an Rechner-Einzelarbeitsplät-

tematischen Ideenfindung wird kreatives

zes mit moderner Digitaltechnik. So kön-

zen mit loser Softwareintegration, sondern

Denken gefördert und die Innovationsfähig-

nen Lösungen für entsprechende Arbeits-

an integrierten Systemlandschaften, die

keit erhöht. Vom ersten (digitalen) Entwurf

szenarien erprobt werden. Ein Schaukasten

Technologien und Konzepte heutiger und

der Konzeptphase über die 3D-Gestaltung,

ermöglicht es, Tätigkeiten an physischen

künftiger Informationssysteme berück-

Berechnungen, digitale Mock-ups (DMU)

Objekten zu demonstrieren. Eine entspre-

sichtigen. Vom ersten (digitalen) Strich der

und die Digitale Fabrik werden alle Phasen

chende In­frastruktur erlaubt die flexible Ver-

Konzeptphase über die 3D-Gestaltung,

der Produktentstehung durch virtuelle Werk-

schaltung und Verknüpfung der Stationen,

Berechnung, Digital Mock-up (DMU) und

zeuge unterstützt. Produktdaten-Manage-

wie es bei der Fernkollaboration üblich ist.

die Digitale Fabrik bis hin zum fallenden

ment, Virtual Reality und Augmented Reality

Span werden alle Phasen der Produktentste-

sowie die Prozessmodellierung vervollstän-

►►Engineering Collaboration and Control Center (EC3)

hung mit virtuellen Werkzeugen unterstützt.

digen das Spektrum der Anwendungen und

Produktdaten-Management, Virtual Reality

Technologien. Die Bewertung der erzielten

Das Engineering Collaboration and Con-

und Augmented Reality sowie die Prozess-

Ergebnisse erfolgt durch Diskussionen in

trol Center (EC3) setzt ein multifunktiona-

modellierung vervollständigen das Spekt-

Expertengruppen, wofür das iLab vielfäl-

les Raumkonzept um, welches sowohl für

rum der Anwendungen und Technologien.

tige Kommunikations- und Präsentations-

aktuelle als auch für zukünftige Engineering-

Um verschiedensten Lehr- und Lernkonzep-

möglichkeiten bereit stellt.

Nutzungsszenarien verwendet werden kann.

ten gerecht werden zu können, setzt das

Es verfügt über drei große Arbeitsflächen,

VELC auf flexibles Mobiliar und eine Plug-

die digitale wie auch analoge Kollabora-

and-Play-fähige IT-Umgebung: 22 mobile

tion ermöglichen. An einem 84-Zoll Multi-

Arbeitsplätze sowie mobile Trennwände

Ihr Ansprechpartner

Touch-Display können digitale Produktmo-

unterstützen das Arbeiten in verschiedens-

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

delle gemeinsam betrachtet und bearbeitet

ten, auch gemischten, Arbeitsplatzanord-

Telefon: +49 30 39006-243

werden. Des Weiteren bietet das EC eine

nungen, zum Beispiel für kurzfristige Lern-

E-Mail: rainer.stark@ipk.fraunhofer.de

3

19

Forschung und Entwicklung

Integrated Industry

Aus der Praxis für die Praxis Berufsbegleitende Weiterbildung zum PLM Professional Der effiziente Umgang mit Produktdaten und Entwicklungswissen ist eine der

das sensible und umsichtige Einbinden aller

zentralen Herausforderungen in der heutigen Produktentwicklung. Im Rahmen

beteiligten Mitarbeiter sind die Hauptaufga-

des Product Lifecycle Managements (PLM) befassen sich Unternehmen deshalb

ben eines PLM Professional. PLM Professio-

mit Vorgehensweisen und Werkzeugen für die Steuerung und Verwaltung aller

nals entscheiden, welche IT-Werkzeuge ein-

produktbezogenen Informationen entlang des gesamten Lebenszyklus. Da es

gesetzt werden und welche Informationen

Unternehmen aber an Fachkräften mit entsprechendem Vorwissen und Praxiser-

und Daten zwischen welchen Personen und

fahrung fehlt, besteht derzeit ein großer Bedarf an geeigneten Ausbildungen. Die

IT-Systemen, in welchen Formaten und wo

dreiwöchige, berufsbegleitende Weiterbildung zum »PLM Professional« adres-

in den Arbeitsabläufen fließen und verändert

siert diesen akuten Bedarf. Sie wendet sich an MitarbeiterInnen aller Branchen

werden müssen. Darüber hinaus weisen sie

mit mindestens zwei Jahren Berufserfahrung und ist sowohl für IngenieurInnen,

Verantwortlichkeiten und Rollen zu.

InformatikerInnen als auch WirtschaftswissenschaftlerInnen geeignet.

►►Professional statt Berater

E LIF

nehmens oder als externer Dienstleister stelSING HA RC PU

OF

Beratende Tätigkeiten innerhalb eines UnterDEVELOPMEN T

EN D-

PRODUC

SE

EN

G

LE MA AGE M N

FA C

TU

YC

RIN

IF

EC

SAL

PLM Professionals auch operativ in den Fachzum Beispiel als Projektleiter und Prozess-

TL

I N-U

Inform. Rob

len bislang das Haupttätigkeitsfeld im Bereich PLM dar. Ziel der Ausbildung ist es dagegen, prozessen eines Unternehmens zu verankern,

T

20

ES + S

ER VICE

MA

NU

verantwortliche, die PLM-Lösungen für ihr Unternehmen planen, entwickeln, betreiben und dauerhaft etablieren. Sie vermitteln zwischen den ausführenden Fachabteilungen, internen IT-Abteilungen und externen IT-Dienstleistern und entscheiden über unternehmensweite PLM-Strategien und die Einführung neuer PLM-Lösungen. Aber auch als Berater im Vertrieb und bei der Einführung von PDM/PLM-Lösungen sowie als Ent-

►►Das gesamte Produktleben im Blick

ren nahtlos integriert. IT-Systeme verwalten

wickler von PLM-Lösungen bei einem Sys-

Product Lifecycle Management (PLM) ist

dafür alle relevanten Daten aus Konstruktion

temanbieter eröffnen sich neue berufliche

die Strategie zur digitalen Begleitung eines

(CAD) und Berechnung (CAE), Produktions-

Perspektiven für PLM Professionals.

Produktes während seiner gesamten Ent-

planung (Anlagen und Technologie) und PPS

wicklungs- und Lebenszeit bis hin zu seiner

bis hin zu Verkaufsplanung, Verkauf, Ver-

►►Aufgabenbezogene Qualifizierung

Ablöse. Als Unternehmenskonzept muss

triebslogistik, End of life-Management ein-

Die berufsbegleitende Weiterbildung »PLM

PLM über die komplette Wertschöpfungs-

schließlich Service- und Recyclingfragen.

Professional« vermittelt in drei Präsenzwo-

kette betriebsspezifisch umgesetzt werden – von der ersten Produktidee über die

chen das grundlegende theoretische VerEntsprechend interdisziplinär ist das Berufs-

ständnis und die notwendige Anwendungs-

Produktion bis zum After Sales. Es ist das

bild des PLM Professional ausgeprägt. Wis-

kompetenz, um PLM-Projekte erfolgreich

zentrale Bindeglied zwischen Prozessma-

sen über Ingenieursfachprozesse, betriebs-

planen und durchführen zu können. Ziel ist

nagement, Engineering, Informationslogistik

wirtschaftliches Know-how und fundierte

es, einen umfassenden Einblick in die Viel-

und IT-Tools. Sämtliche Informationen, die

IT-Kenntnisse werden hier eng verzahnt. Die

fältigkeit des Themenfeldes PLM zu geben

im Verlauf des Lebenszyklus eines Produktes

Entwicklung übergeordneter PLM-Strate-

und die Teilnehmenden mit den Kernaspek-

anfallen, werden hier mit Hilfe von Metho-

gien, darauf aufbauend die Planung und

ten der verschiedenen Teilbereiche vertraut

den, Prozessen und Organisationsstruktu-

Durchführung von PLM-Projekten sowie

zu machen und für deren Zusammenhänge

FUTUR 1/2015

­Fraunhofer-Gesellschaft mindestens einmal pro Jahr angeboten. Fraunhofer PersZert arbeitet nach der ISO-Norm ISO/IEC 17024:2012 für die Organisation und Durchführung von Zertifizierungsprüfungen. Die Prüfungsinhalte basieren auf einem öffentlichen Standard, der von einem unabhängigen PLM-Fachausschuss in ZusammenarDer Umgang mit digitalen Prototypen – von 1D-CAE bis hin zu immersiver 3D-Visualisierung und Multi-Prototyping-Umgebungen – gehört zum Curriculum der PLM Professional Ausbildung.

beit mit dem ProSTEP iViP Verein entwickelt wurde. Hier sind die Kompetenzen eines PLM- Experten beschrieben und geeignete Prüfungsformalitäten festgelegt. Die Lehrin-

und Wechselwirkungen zu sensibilisieren.

stellen. Automobilhersteller, -zulieferer und

Dafür erwerben sie die methodische Basis

Softwareanbieter beraten das Konsortium

halte des Weiterbildungsangebots orientie-

für das Management komplexer Systeme,

bei der weiteren Entwicklung des Lehrgangs.

ren sich an diesem Standard und bereiten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer optimal

durchlaufen die Wert­schöpfungskette eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus

►►Branchenübergreifende Zielgruppe

bis zum End of Life und eignen sich Grund-

Die Ausbildung zum PLM Professional wen-

lagen aus den relevanten Fachdisziplinen IT,

det sich an Mitarbeiterinnen und Mitarbei-

BWL und Jura an. Inhaltliche Schwerpunkte

ter produzierender Unternehmen, die PLM

der aufgabenbezogenen Qualifizierung bil-

betreiben, Beraterinnen und Berater in IT-

den die vier Themenfelder Fachprozesse im

Dienstleistungsunternehmen, die PLM-Sys-

Produktlebenszyklus, PLM-Projektkompe-

teme einführen und unterstützen, sowie

auf die Prüfung vor.

tenzen, PLM-Kernaspekte sowie Social und

Entwicklerinnen und Entwickler bei Anbie-

Professional Skills.

tern von PLM-Software. Das Curriculum ist

Termine: 20. – 24. April 2015, Aachen

dabei sowohl für ausgebildete Ingenieurin-

08. – 12. Juni 2015, Bremen

nen und Ingenieure, Informatikerinnen und

21. – 25. September 2015, Berlin

men­arbeit der ­Fraunhofer-Institute IPK –

Informatiker als auch Wirtschaftswissen-

Die Teilnahme an allen drei Lehrgangswochen

Institut für Produktionsanlagen und

schaftlerinnen und -wissenschaftler geeig-

ist obligatorisch.

Die Ausbildungsinhalte wurden in Zusam-

Konstruktionstechnik, IAO – Institut für

net. Angesprochen werden in erster Linie

Arbeitswirtschaft und Organisation sowie

Young Professionals mit etwa drei Jahren

Zertifizierungsprüfung: 06. Oktober 2015

IPT – Institut für Produktionstechnologie mit

Berufserfahrung im PLM-Umfeld. Profitieren

Preis: 9900,– €

dem Bremer Institut für Strukturmechanik

können aber auch langjährige Mitarbeiterin-

Unternehmen des PLM Professional Partner-

und Produktionsanlagen BIME unter Mit-

nen und Mitarbeiter, die eine Auffrischung

schaftsprogramms erhalten Rabatte auf den

wirkung namhafter Unternehmen gezielt

ihrer Kenntnisse anstreben, Quereinsteiger

Teilnehmerbeitrag.

auf industrielle Bedarfe abgestimmt, ent-

in das Thema PLM sind oder den Erfahrungs-

sprechend ausgearbeitet und evaluiert.

austausch und Anregungen für die Weiter-

Weitere Informationen sowie die Online-Anmel-

Erfahrene ExpertInnen aus Forschung und

entwicklung des PLM in ihrem Unterneh-

dung finden Sie immer aktuell auf:

Entwicklung vermitteln sowohl interdiszi-

men suchen.

www.plm-professional.de

plinäre theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungskompetenz. Dazu

►►Abschluss mit Zertifikat

gehören auch Einblicke in die relevanten

Der Weiterbildungslehrgang PLM Professio-

IT-Systeme. Von Beginn an begleitet wird

nal kann mit einer Prüfung zum zertifizier-

Ihr Ansprechpartner

PLM Professional von Industriepartnern, die

ten PLM Professional abgeschlossen werden.

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

das Programm der Ausbildung mitgestal-

Die Prüfung wird von der unabhängigen

Telefon: +49 30 39006-243

ten und die notwendige Praxisnähe sicher-

Personenzertifizierungsstelle PersZert der

E-Mail: rainer.stark@ipk.fraunhofer.de

21

22

Interview

Standards für die Industrie 4.0 entwickeln Ein Gespräch über die digitale Revolution in der Industrie Ende Februar 2015 war Eckhard Hohwieler, Leiter Produktionsmaschinen und Anlagenmanagement am Fraunhofer IPK, zu Gast bei Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel und führte mit ihr ein Gespräch über die Digitale Revolution in der Industrie.

Nachzusehen und zu hören ist das Videointerview auf dem Youtube-Kanal der Bundesregierung. Wir drucken hier die von der Bundesregierung veröffentlichte und freigegebene Abschrift.

Eckhard Hohwieler: Frau Bundeskanzlerin,

ten brauchen. Es werden bestimmte andere

wicklung an. Alleine, wenn sich immer nur

Sie besuchen im bayerischen Amberg nächs-

Arbeitsgänge durch Robotik und anderes

die männlichen Gesellschaftsteilnehmer –

ten Montag die »Siemens Smart Factory«,

ersetzt. Und deshalb ist das Thema »lebens-

sozusagen – hier engagieren, wird es viel-

eine digitale Fabrik. Industrie 4.0 propagiert

langes Lernen« – wie qualifiziere ich mich

leicht nicht reichen. Sondern wir freuen uns

als innovationspolitisches Leitthema die Digi-

als Facharbeiter eben auch weiter? – von

auch über alle Mädchen, die sich nach der

talisierung, die Verschmelzung der digitalen-

ganz besonderer Bedeutung. Ich bin sehr

Schule für einen solchen Beruf entscheiden.

mit der physischen Welt in der industriellen

froh, dass die Bundesregierung hier nicht

Produktion, die Vernetzung aller Ebenen

nur mit der Wirtschaft in einem Dialog ist,

Hohwieler: Datensicherheit und Datenei-

und Geschäftsprozesse. Welche Auswirkun-

sondern auch mit den Gewerkschaften, die

gentum sind für viele Unternehmen vorran-

gen erwarten Sie, welche Chancen bieten

sich darüber genauso Gedanken machen.

gige Fragen, die es im Zusammenhang mit

sich für den Industriestandort Deutschland und Europa?

der zukünftigen Einführung von Lösungen Hohwieler: Sie haben es eben schon

zu klären gilt. Wie können hierfür auch die

gesagt: Industrie 4.0 steht zwar für eine

rechtlichen Rahmenbedingungen vorberei-

Bundeskanzlerin Merkel: Ja, Deutschland

industrielle Revolution, ist aber nicht nur

tet werden? Wie lassen sich möglicherweise

gehört zu den Ländern, die noch eine sehr

eine rein technische Revolution, sondern

aus Anforderungen an europäische Datensi-

starke industrielle Produktion haben, und

wird auch Veränderungen für die Arbeits-

cherheit Serviceangebote oder Wertschöp-

das möchten wir auch erhalten; um die 20

welt in der Industrie bringen, in der Produk-

fung entwickeln?

Prozent unseres Bruttoinlandprodukts ent-

tion. Die Aufgaben und Rollen der Mitarbei-

stehen in der industriellen Produktion. Und

ter verändern sich. Was heißt das vor dem

Merkel: Hier sprechen Sie einen ganz wich-

deshalb müssen wir auch den Schritt hin zur

Hintergrund des demografischen Wandels?

tigen Punkt an. Neben der Standardisierung

Merkel: Na ja, das heißt erst einmal, dass

rechtlich sicheren Rahmenbedingungen

Digitalisierung der Produktion gehen. Das heißt, es ist für unseren Wohlstand von

ist vor allen Dingen notwendig, dass wir die

entscheidender Bedeutung. Wir haben das

wir sehr gut ausgebildete Schulabsolven-

haben, um große Mengen an Daten auch

Ganze mit »Industrie 4.0« bezeichnet. Und

ten brauchen, die auch vorbereitet sind. Das

zu bearbeiten. Daraus werden ja wieder

jetzt geht es darum, zum Beispiel Standards

heißt, ein gewisser Zugang zum Compu-

neue Produkte entstehen. Das heißt, es ist

zu entwickeln, zum Beispiel die richtigen

ter, gewisse Programmierfähigkeiten wer-

nicht nur so, dass sich die industrielle Pro-

Kooperationspartner zu finden, um erst ein-

den heute sicherlich auf viel breiterer Basis

duktion verändert, sondern ich habe dann

mal auch mittelständischen Unternehmen,

erwartet. Wir müssen immer wieder werben

auch sehr viel mehr Daten verfügbar. Und

großen Unternehmen eine einheitliche Platt-

für die sogenannten »MINT«-Fächer – die

jetzt muss ich aufpassen, dass ich auf der

form zu geben. Und ich freue mich, dass

mathematisch-, ingenieurwissenschaftlichen,

einen Seite den Datenschutz beachte, aber

die deutsche Industrie hier auch sehr aktiv

naturwissenschaftlichen und technologi-

auf der anderen Seite die Verarbeitung von

mitarbeitet. Zweitens geht es natürlich auch

schen Fächer. Hier wünsche ich mir, dass sich

großen Mengen an Daten nicht so restrik-

darum, zu überlegen: Welche Auswirkun-

insbesondere auch Frauen noch mehr mit

tiv handhabe, dass neue Produkte gar nicht

gen hat das Ganze auf die Arbeitswelt? Es

den Chancen dieser Berufe befassen, denn

mehr entstehen können. Hier geht es insbe-

werden sich natürlich die Arbeitstätigkeiten

sie sind oft finanziell recht gut gestellt und

sondere darum, das richtige Verhältnis von

völlig verschieben. Es wird in der klassischen

gleichzeitig auch spannend und interessant.

Schutz und Freiheit der Datenverarbeitung

Produktion sehr viel mehr Softwarefähigkei-

Sie sprachen auch die demografische Ent-

zu finden – bei personenbezogenen Daten.

FUTUR 1/2015

Diese Fragen werden in einer europä-

insofern, wird mit Nachdruck gearbeitet.

ischen Verordnung, nämlich der soge-

Aber für uns in Deutschland ist auch immer

nannten Datenschutzgrundverordnung,

wichtig, die Vorteile des europäischen Bin-

diskutiert.Hier brauchen wir schnell eine

nenmarktes zu nutzen. Das heißt, wir kön-

Einigung – eine Einigung, die eben auch

nen Treiber bestimmter Standards sein. Wir

gerade die industrielle Wertschöpfung nicht

sollten dann versuchen, sie auf der euro-

benachteiligt.

päischen Ebene auch zu verankern. Denn 500 Millionen Menschen, die den euro-

Hohwieler: Deutschland ist derzeit Schritt-

päischen Binnenmarkt ausmachen, das ist

macher dieser Innovation. Andere Länder

schon eine Marktmacht. Und damit haben

wie die USA oder China haben diese Chan-

wir auch Chancen, uns weltweit durchset-

cen auch erkannt und investieren in gro-

zen zu können.

ßem Umfang in Förderprogramme für ihre Industrie. Wie kann Deutschland in diesem globalen Wettbewerb seine Hightech-Führerschaft halten? Wie unterstützt die Bundesregierung, was erwarten Sie von den Akteuren aus Industrie, Forschung und Verbänden?

Merkel: Ich glaube, wir haben inzwischen die Aufgabe erkannt. Es gibt beim Bundeswirtschaftsminister eine Bündelung – auch der Kompetenzen; es wird eine Plattform entwickelt. Die Forschungsministerin, Frau Wanka, hat zusammen mit der Fraunhofer Gesellschaft eine Plattform für die Industriestandards entwickelt, die dann wieder der

Kontakt Name

Gesamtplattform beim Bundeswirtschafts-

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

ministerium zuarbeitet. Die Wirtschaft ist

Telefon: +49 30 39006-121

dabei, die Gewerkschaften sind dabei. Und

E-Mail: eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

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Partnerunternehmen

CONTACT Software Create. Together.

CONTACT Software ist ein führender Anbieter von Standardsoftware für die kollaborative Produktentwicklung. Wir stehen für ein Ziel: die höhere Innovationsproduktivität unserer Kunden. Unsere Produkte helfen, Projekte zu organisieren, Prozesse zuverlässig und effizient auszuführen und weltweit in Teams und Netzwerken anhand virtueller Produktmodelle zusammenzuarbeiten.

Hervorragende Referenzen von Marktführern und langjährige Kundenbeziehungen unterstreichen die Qualität und Nachhaltigkeit unseres Angebots. Unternehmen profitieren von unserer Kompetenz, Fokussierung, Kundenorientierung und unserer einzigartigen Technologie für den Innovations- und Entwicklungsprozess. Allein in den letzten zehn Jahren hat CONTACT mehr als 900 Industrieprojekte in den Schwerpunktbranchen Automotive, Maschinen- und Anlagenbau, Hightech und öffentliche Infrastruktur erfolgreich ausgeführt.

CONTACTs Technologie und Anwendungskomponenten bilden die anspruchsvollen Anforderungen der kollaborativen Produktentwicklung hervorragend ab. Im Mittelpunkt unseres Produktportfolios stehen die komplementären Standardlösungen Eine der Schwerpunktbranchen von CONTACT ist der Maschinen- und Anlagenbau (Bild: © MBB Fertigungstechnik)

–– CIM DATABASE für das Produktdatenund Product Lifecycle Management,

Unternehmen und Anwender profitieren

Experten-Interviews analysiert. Das For-

–– Project Office für prozessorientiertes

von schnellerem Time-to-Value, zuver-

schungsprojekt »Virtuelle Inbetriebnahme

lässigeren Daten und Prozessen, besse-

mit Smart Hybrid Prototyping – Baukasten-

rer Steuerungsfähigkeit, Compliance und

systeme für die erlebbare Absicherung von

Kosteneffizienz.

Fertigungssystemen VIB-SHP« leistet einen

Projektmanagement, –– Workspaces für kollaboratives CADund Multi-CAD-Datenmanagement.

Beitrag zum Systems Engineering und zu CONTACT Software und das Fraunhofer IPK

Industrie 4.0. Im Fraunhofer-Innovations-

setzen ihre langjährige Zusammenarbeit mit

cluster »Life Cycle Engineering für Turboma-

neuen Projekten fort. Im Fokus stehen dabei

schinen« unterstützt CONTACT die For-

Kontakt

gemeinsame Studien und Forschungsvorha-

schung des Fraunhofer IPK mit Software.

Dr. Patrick Müller

ben, die Bereitstellung von Software-Pro-

Zudem engagiert sich das Unternehmen im

CONTACT Software GmbH

dukten sowie Qualifizierungsmaßnamen.

Ausbildungsprogramm PLM Professional.

Wiener Straße 1 – 3

Aufbauend auf der Studie zur Kollaboration

28359 Bremen

in der Produktentwicklung (ISBN 978-3-00-

E-Mail: patrick.mueller@contact-software.com

039111-8) wird nun in einer zweiten Studie

www.contact-software.com

die Zukunft der Kollaboration anhand von

Maschinenporträt

FUTUR 1/2015

NILES ZE 800 CNC Zahnrad-Profilschleifmaschine für die Verzahnungsbearbeitung Die Zahnrad-Profilschleifmaschine ZE 800 der Firma NILES Werkzeugmaschinen GmbH wird im Produktionstechnischen Zentrum für die Bearbeitung von Zahnrädern bis zu einem Kopfkreisdurchmesser von 800 mm eingesetzt. Dabei erfolgt die Feinbearbeitung von außenverzahnten Stirnrädern mit Hilfe des diskontinuierlichen Zahnflanken-Profilschleifens.

Bei diesem Verfahren entspricht das Achsschnittprofil des Schleifwerkzeugs dem Stirnschnittprofil der Zahnlücke. Das Schleif-

–– Weiterentwicklung der Verzahnungsschleiftechnologie –– Analyse der Schleifkräfte bei

verfahren wird überwiegend zur Herstellung

der Bearbeitung verschiedener

von Zahnrädern für den Energiesektor, hier

Zahnradwerkstoffe und -geometrien

insbesondere im Windkraftbereich, sowie

–– Optimierung und Weiterentwicklung

für die Öl- und Gasförderung, Bahn- und

der Abrichttechnologie

Bergbauindustrie und Marineanwendungen

–– Analyse von thermisch bedingten

eingesetzt. Derzeit werden sowohl ange-

Verlagerungen in der Maschine

wandte, industrienahe Forschungsarbeiten als auch Grundlagenforschungsprojekte mit folgenden Schwerpunkten durchgeführt: –– Oberflächenstrukturierung durch kinematisch modulierte Verzahnungsschleifprozesse

–– Entwicklung von Bürstprozessen zur Finishbearbeitung von Zahnflanken –– Modellierung der Eingriffsbedin-

Maschinendaten Axialhub

650 mm

Radialhub

435 mm

Tangentialhub

175 mm

Max. Schwenkwinkel

-45 / +120 °

gungen beim diskontinuierlichen Zahnflanken-Profilschleifen

Werkstückdaten Max. Kopfkreisdurchmesser

800 mm

Min. Fußkreisdurchmesser

0 mm

Max. Modul

20 mm

Max. Schrägungswinkel

± 45 °

Schleifspindel

©KAPP-NILES

Max. Leistung

Max. Schleifscheibendrehzahl

3 350 min-1

Min. Schleifscheibendurchmesser

180 mm

Max. Schleifscheibendurchmesser

350 mm

Max. Schleifscheibenbreite

63 mm

Max. Drehmoment

64 Nm

Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Clemens Bäcker Telefon: +49 30 314-23293 E-Mail: baecker@iwf.tu-berlin.de

23 kW

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26

Ereignisse und Termine

Internationales Interesse I Brasiliens Botschafterin lobt gute Zusammenarbeit Das Fraunhofer IPK hat in den letzten Jahren intensive Kooperationen mit Akteuren der brasilianischen Forschungs- und Industrielandschaft aufgebaut. Grund genug für die Botschafterin Brasiliens Maria Luiza Ribeiro Viotti, unserem Institut einen Besuch abzustatten. Am 18. März ließ sie sich hier verschiedene Kollaborationsprojekte vorstellen, darunter auch einige Skizzen für geplante Vorhaben.

Zum Abschluss der Veranstaltung diskutierten Frau Ribeiro Viotti und der Rest ihrer Gesandtschaft noch rege mit unseren Wissenschaftlern darüber, wie man in Zukunft die Zusammenarbeit ausbauen könnte. Die Botschafterin zeigte sich beeindruckt von der Vielzahl der bereits gemeinsam bearbeiteten Projekte. Diese Art der deutsch-brasilianischen Beziehungen im Bereich Innovation müsse noch weiter gestärkt werden, sagte sie im Anschluss an die

Blicken gemeinsam nach vorne: Botschafterin Ribeiro Viotti und Prof. Kohl

Präsentation. »Der geplante Brasilienbesuch der Bundeskanzlerin im August bietet eine hervorragende Möglichkeit, weitere Koope-

Ihr Ansprechpartner

rationen zwischen Fraunhofer und Brasilien zu beschließen«, so

Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl

Prof. Holger Kohl, der am Fraunhofer IPK für Brasilien-Projekte zum

Telefon: +49 30 39006-233

Innovationsmanagement zuständig ist.

holger.kohl@ipk.­fraunhofer.de

»Innovative Produkte effizient entwickeln« Große BMBF-Abschlussveranstaltung am Fraunhofer IPK Wie gelangt man schneller von der Idee zum Produkt? Das ist eine der zentralen Fragen der Hightech-Strategie 2020 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Um die Schlüsseltechnologie Produtkionstechnik geht es im Themenschwerpunkt »Innovative Produkte effizient entwickeln«. Am 24. und 25. Februar 2015 wurden auf der BMBF-Abschlussveranstaltung praxisnahe neuartige Methoden und Werkzeuge für die Innovationskraft der Marke »Made in Germany« vorgestellt und diskutiert. Über 120 Vertreter aus den Bereichen Produktplanung, Produktentwicklung und Produktionstechnik versammelten sich dazu im PTZ. In kurzen Präsentationen wurden die in drei Jahren gewonnenen praxiserprobten Lösungen von sechzehn laufenden Forschungsprojekten vorgestellt, betreut vom Projektträger Karlsruhe (PTKA). In der Begleitausstellung konnten sich die Anwesenden noch detaillierter austauschen.

Das Fraunhofer IPK war als Verbundpartner in einem der Projekte

Ministerialrat Hermann Riehl, BMBF, (vorne) informiert sich in der Ausstellung bei der Putzier GmbH über die Vorzüge grenzüberschreitender Projektarbeit.

involviert: Innovationsabsicherung in Produktentwicklung und Produktion (InnoPEP). Dr. Haygazun Hayka, der am Fraunhofer IPK für die Koordination der Veranstaltung zuständig war, resümiert: »Wir

Ihr Ansprechpartner

hatten wirklich ein sehr breites Spektrum an Themen bei den Vor-

Dr.-Ing. Haygazun Hayka

trägen. Jedes der 16 Verbundprojekte hat eigene, kreative Lösun-

Telefon: +49 30 39006-221

gen für die Produktentwicklung der Zukunft zutage gefördert.«

haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de

FUTUR 1/2015

Wissensstandort Deutschland 2014 Neue Studie gibt Aufschluss über Wissensmanagement Deutsche Unternehmen sind auf dem Weg in die wissensbasierte

Diskussion um ihre Bedeutung nahe legt, schätzen die befragten

Wirtschaft. Zu diesem Ergebnis kommt die jetzt veröffentlichte Stu-

Unternehmer den Wert der innovativen Prozesse, Produkte und

die »Wissensstandort Deutschland – Deutsche Unternehmen auf

Dienstleistungen ein.

dem Weg in die wissensbasierte Wirtschaft. Ergebnisse 2014« des Fraunhofer IPK und des Arbeitskreises Wissensbilanz. Sie gibt Auf-

Damit bestätigt die Studie »Wissensstandort Deutschland« den

schluss darüber, wie gut deutsche Unternehmen ihr Intellektuelles

ansteigenden Trend, der bereits in der Vorgängerstudie 2010

Kapital managen, welche immateriellen Ressourcen im Mittelpunkt

ersichtlich wurde. »Die Wichtigkeit der immateriellen Werte bezo-

einer wissensbasierten Unternehmensführung stehen und welche

gen auf den Unternehmenswert wird zunehmend von Unterneh-

Unterschiede sich hinsichtlich der Strategien zur Stärkung der wis-

mern erkannt, jedoch werden diese wichtigen Erfolgsfaktoren noch

sensbasierten Wettbewerbsvorteile ergeben.

nicht ausreichend gemanagt«, so Professor Holger Kohl, Leiter des Geschäftsfeldes Unternehmensmanagement am Fraunhofer IPK.

Dafür wurden deutschlandweit 139 Manager und Entscheidungs-

Auch die deutschen Normungsausschüsse haben diesen Trend

träger von großen und kleinen Dienstleistungs- und Produktions-

aufgegriffen. So wird bei der aktuellen Revision der DIN EN ISO

unternehmen vom Fraunhofer IPK befragt. Wesentliches Ergeb-

9001:2008 das Thema Wissensmanagement voraussichtlich ver-

nis der Studie: Die Teilnehmer messen dem Intellektuellen Kapital

stärkt eine Rolle spielen. »Somit könnte die praktische Anwendung

eine größere Bedeutung für nachhaltiges Wirtschaften bei als den

von Instrumenten zur Bewertung und Steuerung des Intellektuellen

materiellen Ressourcen. Das Humankapital erweist sich als wich-

Kapitals wie die ›Wissensbilanz – Made in Germany‹ in Zukunft von

tigster Faktor für den Geschäftserfolg. Auch vor dem Hintergrund

noch höherer Relevanz werden, um entscheidende Wettbewerbs-

des steigenden Fachkräftebedarfs stehen motivierte und kompe-

vorteile am Wissensstandort Deutschland zu erlangen«, so Profes-

tente Mitarbeiter sowie Führungspersönlichkeiten mehr denn je

sor Holger Kohl weiter.

im Fokus der Unternehmen, unabhängig von Branche, Größe oder Alter. Ebenfalls ausschlaggebend für den Geschäftserfolg sind gute

Deutschlandweit wurden bereits mehr als 1000 erstellte Wissens-

Kundenbeziehungen. Deutlich weniger relevant als es die aktuelle

bilanzen in Unternehmen registriert. Anhand der Studie soll auch in Zukunft der Transformationsprozess von Unternehmen hin zur wissensbasierten Wirtschaft untersucht werden.

Ihr Ansprechpartner Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Telefon: +49 30 39006-233 holger.kohl@ipk.­fraunhofer.de

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PRODUKTIONSANLAGEN UND KONSTRUKTIONSTECHNIK IPK

STUDIE WISSENSSTANDORT DEUTSCHLAND Deutsche Unternehmen auf dem Weg in die wissensbasierte Wirtschaft – Ergebnisse 2014

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28

Ereignisse und Termine

Internationales Interesse II Chinesischer Vize-Ministerpräsident besucht das Fraunhofer IPK Am 17. März 2015 herrschte am Fraunhofer IPK Ausnahmezustand, es wurde hoher Besuch erwartet. Der Vize-Ministerpräsident der Volksrepublik China Ma Kai hatte sich angekündigt. Prof. Uhlmann begrüßte die Delegation des Staatsmannes, der sich ein Bild von der Funktionsweise des Fraunhofer-Modells und der Arbeit im Hause machen wollte. Nach einer allgemeinen Einleitung durch ­Fraunhofer-Vorstandsmitglied Prof. Alexander Kurz referierte Prof.

Uhlmann zu Aufbau und Mission des Fraunhofer IPK, zu einzelnen Projekten sowie zu den bereits bestehenden und den möglichen Kooperationen des Institutes mit chinesischen Partnern. Herr Ma Kai zeigte sich beeindruckt von der besonderen Anwendungsorientierung der Forschung. Auch für die Pflege der deutsch-chinesischen Freundschaft in Wirtschaft und Wissenschaft und die effiziente Zusammenarbeit in den gemeinsamen Projekten fand er

Dr. Kraft , Prof. Kurz, der chinesische Vize-Ministerpräsident Ma Kai und Prof. Uhlmann (v.l.n.r.)

lobende Worte.

Ihr Ansprechpartner Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon: +49 30 39006-100 uhlmann@ipk.­fraunhofer.de

Internationales Interesse III Frankreichs Botschafter legt Wert auf Kultur Seine Exzellenz Philippe Etienne war Anfang März zu Gast am ­Fraunhofer IPK, um sich über die Rekonstruktionstechnik aus dem Stasi-Schnipsel-Projekt zu informieren. Der Kontakt zwischen Botschafter und Institut stammte aus dem November 2014. Dr. Bertram Nickolay, Leiter der Abteilung Sicherheitstechnik, hatte damals an einem Forum zum Thema »Digitales Archiv und kulturelles Gedächtnis« in der französischen Botschaft teilgenommen. In seiner Begrüßungsrede hatte Monsieur Etienne herausgestellt: »Wenn ein Projekt der Thematik dieser Veranstaltung gerecht wird, dann das StasiSchnipsel-Projekt am Fraunhofer IPK.« Dr. Nickolay reagierte prompt mit einer Einladung ans Institut, die der Botschafter und seine Abordnung nun wahrnahmen. Sein Hauptinteresse galt der Nutzung der am Haus entwickelten Rekon-

Botschafter Etienne (Mitte) mit Projektleiter Schneider (links) und Dr. Nickolay

struktionstechnik für die Instandsetzung und -haltung von Kulturschätzen. In Kooperation mit der Botschaft soll in Zukunft die Technologie des Geschäftsfeldes Automatisierungstechnik in französischen Bibliotheken, Archiven und Museen zum Einsatz kommen.

Ihr Ansprechpartner

Beim zweiten Forum der Reihe »Kultur/Digitales« sollen außerdem

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

Vertreter des Fraunhofer IPK als Redner und mit einem eigenen

Telefon: +49 30 39006-201

Workshop beteiligt sein.

bertram.nickolay@ipk.­fraunhofer.de

FUTUR 1/2015

Fraunhofer IPK bringt Farbe ins BMBF Mit Nanotechnologie zur Regenbogenkunst Im Rahmen des Wettbewerbs »Kunst am Bau« wurde der Neubau

Das technisch anspruchsvolle Projekt beruht auf der Aufspaltung

des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) am

und Fokussierung von Licht mit Hilfe einer komplexen Optik aus

Berliner Kapelle-Ufer verschönert. Wissenschaftler des Fraunhofer

einem refraktiven Linsenanteil und einer als diffraktiv blazed-grating

IPK unterstützten die Künstlergruppe Boran Burchhardt, Andreas

bezeichneten Struktur. Diese Aufspaltung erzeugt die Regenbogen-

Lippke und Marcel Stemmen mit einer Hightech-Lösung für eine

farben, die im künstlichen Nebel sichtbar werden. Die Ausbildung

Lichtinstallation.

des Regenbogens wird durch Beugung von weißem Licht an dem auf der Linsenoberseite befindlichen Beugungsgitter erzeugt. Derartige Gitter werden beispielsweise auch in Spektrometersystemen für chemische oder biomedizinische Anwendungen verwendet und nutzen das als Fraunhofer-Linien bekannte Phänomen der Resonanzabsorption von Licht an chemischen Elementen.

Die Linsen der Spezial-Optik wurden im Spritzprägeverfahren hergestellt. Der verwendete Formeinsatz zur Erzeugung der erforderlichen optischen Strukturen entstand durch Ultrapräzisionszerspanung mit Diamantwerkzeugen. Die besondere Herausforderung bestand in der verzugsfreien Fertigung der dickwandigen Refraktivlinsen und der genauen Abformung des Beugungsgitters mit einer minimalen Strukturhöhe von weniger als 50 Nanometern.

Bei der Fertigung der Optiken wurden unterschiedliche Technologien und Prozesse des Anwendungszentrums Mikroproduktionstechnik – AMP am Fraunhofer IPK eingesetzt. Sie ermöglichten die

Kunststoffoptik zur Fokussierung und spektralen Aufspaltung von polychromatischem Licht

Realisierung des Projekts in besonders kurzer Zeit.

Das Kunstwerk mit dem Namen »Virtuelle Skulptur ohne Titel« schafft einen passenden Bezug zu Bildung und Forschung. Die 18 Meter lange Installation aus Licht, Luft und Wasser folgt der Form einer geraden Treppe und bildet einen Regenbogen nach. Er soll den Treppennutzer zum Berühren einladen, entzieht sich jedoch gleichzeitig seiner Berührung.

Ministerin Wanka mit der Regenbogen-Kunst im BMBF-Neubau in Berlin.

Bild: BMBF/Hans-Joachim Rickel

Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Christoph Hein Telefon: +49 30 39006-405 christoph.hein@ipk.­fraunhofer.de

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30

Ereignisse und Termine

Wenn Maschinen Menschen dienen TAR-Konferenz zur technikgestützten medizinischen Rehabilitation Zivilisationskrankheiten werden in der nahen Zukunft den Bedarf

zum fünften Mal zur europäischen Konferenz »Technically Assisted

an effektiven Rehabilitationsmaßnahmen drastisch erhöhen. Um

Rehabilitation« (TAR 2015) zusammen. Zentrale Themen der Kon-

diesen verschärften Bedingungen gerecht zu werden, müssen

ferenz waren unter anderem Mensch-Maschine-Interaktion, Tele-

in der medizinischen Rehabilitation neue Wege beschritten wer-

Rehabilitation, Neurotechnologie und -prothesen sowie Orthesen.

den: Therapieroboter und intelligente Assistenztechnologien sollen Pflegekräfte entlasten und den bestmöglichen Erfolg für die Patienten garantieren. Auf welchem Stand sich aktuell die For-

Ihr Ansprechpartner

schung und Entwicklung solcher Technologien befindet, wurde

Dipl.-Ing. Henning Schmidt

am 12. und 13. März am Fraunhofer IPK erörtert. 109 Experten

Telefon: +49 30 39006-149

aus Gesundheitswesen,Wissenschaft und Industrie kamen hier

henning.schmidt@ipk.­fraunhofer.de

Neue Konzepte für Werkzeugmaschinen Berliner Runde geht zum zehnten Mal erfolgreich zu Ende Zum zehnten Jubiläum der Berliner Runde wurde Ende März im Produktionstechnischen Zentrum ein Programm auf die Beine gestellt, das von der Vergangenheit der Werkzeugmaschinenindustrie bis in deren nahe Zukunft führte. Die 55 Teilnehmer hörten zunächst Fraunhofer IPK-Institutsleiter Prof.

Eckart Uhlmanns Einführung in die »Produktion von morgen«, bevor der Abteilungsleiter Wirtschaft in der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Forschung Hans-Georg Kauert einen kurzen Überblick über »Forschung und Industrie in Berlin« gab.

Ein besonderer Höhepunkt war die anschließende Rede von Prof.

Berthold Leibinger (TRUMPF), der die Entwicklung der Werkzeugmaschinenindustrie innerhalb der letzten 50 Jahre skizzierte. In zwei Sessions wurden diese und zehn weitere Vorträge von hochrangien Referentinnen und Referenten aus Industrie und Wissenschaft gehalten.

Technologie zum Anfassen bekamen die Anwesenden in der angeschlossenen Industrieausstellung geboten. Hier beeindruckte unter anderem eine mobile Werkzeugmaschine von DMG MORI Sauer, die in Leichtbauweise für den Transport zum Werkstück ausgelegt ist. Weitere Aussteller waren CADFEM, MSC Software, Kistler Instrumente, Adolf Neuendorf, Ott-Jakob Spanntechnik und NICO. In welche Richtung sich die Industrie in den kommenden Jahen

Oben: Prof. Uhlmann begrüßt die Teilnehmer der Berliner Runde Unten: Technologie zum Anfassen im Versuchsfeld des PTZ

entwickeln wird, wurde zwischen Teilnehmern, Referenten und Ausstellern rege diskutiert. Einige Kernmotive, die sich dabei herausstellten, sind Nachhaltigkeit, Modularisierung, Prozesssicherheit und Simulation.

Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Fabio Meister Tel. +49 30 314-24450 meister@iwf.tu-berlin.de

FUTUR FUTUR 1/2015 1/2015

Termine Mehr Können – Veranstaltungen 2015 Unsere Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung präsentieren wir regelmäßig auf Messen, Konferenzen, Technologietagen, Industrieworkshops und in Seminaren. Wo und wann Sie mit uns ins Gespräch kommen können, verrät Ihnen unser Terminkalender.

20.-24. April 2015

Seminar: PLM Professional (1. Lehrgangswoche in Aachen)

23. April 2015

Industriearbeitskreis: Keramikbearbeitung

24. April 2015

Workshop: Industrieroboter als Bearbeitungsmaschinen

05. Mai 2015

Workshop: Additive Fertigung mit flexiblen Prozessketten

06. – 07. Mai 2015

Workshop: Bearbeitung von Hochleistungskeramik

11. Mai 2015

Seminar: Best Practice Manager

08.-12. Juni 2015

Seminar: PLM Professional (2. Lehrgangswoche in Bremen)

19. Juni 2015

Workshop: Reverse Engineering

22.-23. Juni 2015

Seminar Geschäftsprozessmanagement 1 – für Einsteiger

25. Juni 2015

Technologietag: Globales Qualitätsmanagement

13.-14. Juli 2015

Seminar: Wissensbilanz – Made in Germany

21. September 2015

Seminar: Geschäftsprozessmanagement 2 – für Fortgeschrittene

21.-25. September 2015

Seminar: PLM Professional (3. Lehrgangswoche in Berlin)

23.-25. September 2015

Seminar: Grundlagenseminar Reinigungstechnik

25. September 2015

Workshop: Lifecycle Monitoring

Weitere Informationen zu den Veranstaltungen und Möglichkeiten zur Anmeldung finden Sie unter www.ipk.­fraunhofer.de/weiterbildung

TIPP Globales Qualitätsmanagement Neuer Technologietag am 25. Juni 2015 Für weltweit agierende Unternehmen haben sich infolge der Glo-

vorträgen aktuelle Entwicklungen und Forschungsergebnisse vor

balisierung die Wettbewerbsbedingungen markant verändert. Die

und diskutieren deren praktische Umsetzung. ReferentInnen aus

steigende Komplexität von Produkten und Prozessen, eine erhöhte

der unternehmerischen Praxis präsentieren Best-Practice-Beispiele

Umwelt- und Marktdynamik, kürzere Produkt­lebenszyklen sowie

und zeigen Erfolgspotenziale im globalen Qualitätsmanagement

wachsende Kunden­erwartungen sind nur einige der aktuellen

auf. Damit geben wir sowohl Neueinsteigern als auch etablierten

Trends. Diese Entwicklungen beeinflussen die gesamte Unterneh-

Global Playern gezielte Impulse für die strategische und operative

mensorganisation mit all ihren strate­gischen und operativen Tätig-

Ausrichtung ihres Qualitätsmanagements. Darüber hinaus finden Sie

keiten. Damit sieht sich auch das Qualitätsmanagement global agie-

auf unserem Technologietag ausreichend Gelegenheit zum kollegi-

render Unternehmen mit neuen Herausforderungen konfrontiert,

alen Dialog und Raum für bilaterale Gespräche mit den ExpertInnen

bei denen etablierte Methoden und Lösungsansätze häufig an ihre

aus Wirtschaft und Wissenschaft.

Grenzen stoßen.

Anmeldeunterlagen und weitere Informationen zur Veranstaltung Im Rahmen unseres Technologietages stellen Wissenschaftler­Innen des Fraunhofer IPK und des IWF der TU Berlin in kompakten Fach-

finden Sie unter

www.ipk.­fraunhofer.de/weiterbildung

31

Kurzprofil Produktionstechnisches Zentrum (PTZ) Berlin Das Produktionstechnische Zentrum PTZ Berlin umfasst das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der Technischen Univer­sität Berlin und das ­Fraunhofer -Institut für Produktionsanlagen und Kons­ truktionstechnik IPK. Im PTZ werden Methoden und Technologien für das Management, die Produktentwicklung, den Produktionsprozess und die Gestaltung industrieller Fabrikbetriebe erarbeitet.

Zudem erschließen wir auf Grundlage unseres fundierten Know-hows neue Anwendungen in zukunftsträchtigen Gebieten wie der Sicherheits-, Verkehrs- und Medizin­technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eigenen Beiträgen zur anwendungs­orientierten Grundlagenforschung neue Technologien in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft zu entwickeln. Das PTZ überführt die im Rahmen von Forschungsprojekten erzielten Basisinnova­tionen gemeinsam mit Industriepartnern in funktionsfähige Anwendungen.

Wir unterstützen unsere Partner von der Produktidee über die Produktentwicklung und die Fertigung bis hin zur Wiederverwertung mit von uns entwickelten oder verbesserten Methoden und Verfahren.

Hierzu gehört auch die Konzipierung von

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin Unternehmensmanagement Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Telefon +49 30 39006-233 holger.kohl@ipk.­fraunhofer.de Virtuelle Produktentstehung, Industrielle Informationstechnik Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark Telefon +49 30 39006-243 rainer.stark@ipk.­fraunhofer.de Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-101 eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IPK) Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Telefon +49 30 8104-1550 michael.rethmeier@ipk.­fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IWF) Prof. Dr.-Ing. Driss Bartout Telefon +49 30 314-21082 driss.bartout@tu-berlin.de Automatisierungstechnik, Industrielle Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-181 joerg.krueger@ipk.­fraunhofer.de Montagetechnik und Fabrikbetrieb Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Telefon +49 30 314-22014 guenther.seliger@mf.tu-berlin.de Qualitätsmanagement, Qualitätswissenschaft Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Telefon +49 30 39006-118 roland.jochem@ipk.­fraunhofer.de Medizintechnik Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Telefon +49 30 39006-120 erwin.keeve@ipk.­fraunhofer.de

Produktionsmitteln, deren Integration in komplexe Produktionsanlagen sowie die Innovation aller planenden und steuernden Prozesse im Unternehmen.

­Fraunhofer Innovationscluster LCE Life Cycle Engineering Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-100 eckart.uhlmann@ipk.­fraunhofer.de Next Generation ID Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-183 joerg.krueger@ipk.­fraunhofer.de

­Fraunhofer -Allianzen

Kompetenzzentren

AdvanCer Hochleistungskeramik Christian Schmiedel Telefon +49 30 39006-267 christian.schmiedel@ipk.­fraunhofer.de

Additive Fertigung Dipl.-Ing. André Bergmann Telefon: +49 39006-107 andre.bergmann@ipk.­fraunhofer.de

autoMOBILproduktion Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.­fraunhofer.de

Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik (AMP) Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.­fraunhofer.de

Generative Fertigung Dipl.-Ing. Benjamin Graf Telefon: +49 39006-374 benjamin.graf@ipk.­fraunhofer.de

Benchmarking Dipl.-Wirt.-Ing. Oliver Riebartsch Telefon +49 30 39006-262 oliver.riebartsch@ipk.­fraunhofer.de

Numerische Simulation von Produkten, Prozessen Dipl.-Ing. Raphael Thater Telefon +49 30 39006-375 raphael.thater@ipk.­fraunhofer.de

Elektromobilität Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.­fraunhofer.de

Reinigungstechnik Dipl.-Ing. Johannes Mankiewicz Telefon +49 30 39006-154 johannes.mankiewicz@ipk.fraunhofer.de

Mehr Können – Veranstaltungen 2015 Claudia Engel Telefon +49 30 39006-238 claudia.engel@ipk.­fraunhofer.de

SysWasser Dipl.-Ing. Gerhard Schreck Telefon +49 30 39006-152 gerhard.schreck@ipk.­fraunhofer.de

PDM/PLM Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.­fraunhofer.de

Verkehr Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.­fraunhofer.de

Prozessmanagement Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.­fraunhofer.de

Arbeitskreise

Simulation und Fabrikplanung Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.­fraunhofer.de

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen) Dipl.-Ing. (FH) Lukas Prasol, M. Sc. Telefon +49 30 314-23568 prasol@iwf.tu-berlin.de Keramikbearbeitung Dipl.-Ing. Florian Heitmüller Telefon +49 30 314-23624 heitmueller@iwf.tu-berlin.de Mikroproduktionstechnik Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.­fraunhofer.de Strahltechnik Simon Motschmann Telefon +49 30 39006-269 simon.motschmann@ipk.­fraunhofer.de Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe M. Sc. Dipl.-Ing. (FH) Paul Fürstmann Telefon +49 30 314-21791 paul.fuerstmann@iwf.tu-berlin.de

Self-Organising Production (SOPRO) Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.­fraunhofer.de Virtual Reality Solution Center (VRSC) Dr.-Ing. Johann Habakuk Israel Telefon +49 30 39006-109 johann.habakuk.israel@ipk.­fraunhofer.de Wissensmanagement Dipl.-Kfm. Ronald Orth Telefon +49 30 39006-171 ronald.orth@ipk.­fraunhofer.de Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP) Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.­fraunhofer.de