Vogel-Heuser / Bauernhansl / Ten Hompel Handbuch Industrie 4.0 Bd.2

Automatisierung
2. Auflage 2017
ISBN: 978-3-662-53248-5
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 610 Seiten

Reihe: VDI Springer Reference

Mit der Neuauflage des erfolgreichen Werkes wird die Geschichte der vierten industriellen Revolution fortgeschrieben und der Dynamik Rechnung getragen, mit der diese Vision in den vergangenen zwei bis drei Jahren weiterentwickelt und verwirklicht wurde. Experten aus Wissenschaft und Technik beleuchten verschiedene Facetten der Industrie 4.0  sowohl aus akademischer als auch aus praktischer Sicht und schaffen gleichermaßen einen Überblick über den Stand der Technik und die Vision selbst. Dies gelingt nicht zuletzt mit einer guten Mischung aus wissenschaftlichen Erkenntnissen, Praxisbeispielen und Übersichtsbeiträgen. Thematisch reicht das Spektrum  von Basistechnologien (z. B. cyber-physische Systeme) über Integrations- und Migrationsansätze bis hin zu Geschäftsmodellen und Dienstleistungen. Zudem werden neben der Datensicherheit auch rechtliche Aspekte thematisiert.Die zweite Auflage wurde bearbeitet und erweitert, erscheint nun in 4 Bänden. Dieser zweite Band beinhaltet neue und bearbeitete Beiträge zur Automatisierung.  Online ist dieses Nachschlagewerk auch über Springer Reference verfügbar.

Professor Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser leitet den Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme der Technischen Universität München.                                                                                                                                                     Professor Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl leitet das Institut für industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb IFF der Universität Stuttgart und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart. Er ist Mitglied im Strategiekreis Plattform Industrie 4,0 der Bundesregierung sowie stellvertretender Vorsitzender des Lenkungskreises Allianz Industrie 4.0 BW.
Professor Dr. Michael ten Hompel ist Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik (gf) und des Fraunhofer ISST und Ordinarius des FLW der TU Dortmund. Zuvor gründete er das Software-Unternehmen GamBit, das er bis zum Jahr 2000 führte. Er gilt als einer der Väter des Internet der Dinge, ist Mitglied der 'Logistik Hall of Fame' und wissenschaftlicher Beirat der nationalen Plattform Industrie 4.0.  

Autoren/Hrsg.

Vogel-Heuser, Birgit

Bauernhansl, Thomas

Ten Hompel, Michael

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort des Verlags;8
2;Vorwort zur 2. Auflage;10
3;Herausgeber und Autoren;13
3.1;Die Herausgeber;13
3.2;Die Autoren;13
4;Inhaltsverzeichnis;39
5;Mitarbeiterverzeichnis;43
6;Teil I: Industrie-4.0-Anwendungsszenarien;47
6.1;Industrie 4.0 in der praktischen Anwendung;48
6.1.1;1 Das Internet der Dinge in der industriellen Produktion;48
6.1.1.1;1.1 Sichtweisen des Internet der Dinge;48
6.1.2;2 Technologieparadigmen zur Verringerung der Medienbrüche in der Fabrik;50
6.1.2.1;2.1 Das intelligente Produkt;51
6.1.2.2;2.2 Die intelligente Maschine;52
6.1.2.3;2.3 Der assistierte Bediener;53
6.1.3;3 Anwendungsbeispiele;54
6.1.3.1;3.1 Öffentlich geförderte Forschungsprojekte;54
6.1.3.2;3.2 Anwendungsfall Intralogistik;54
6.1.3.2.1;3.2.1 Motivation und Szenario;55
6.1.3.2.2;3.2.2 Nutzenbetrachtung;57
6.1.3.2.3;3.2.3 Umsetzung;57
6.1.3.3;3.3 Produktionsplanung und Eskalationsmanagement;59
6.1.3.3.1;3.3.1 Motivation und Szenario;59
6.1.3.3.2;3.3.2 Nutzenbetrachtung;61
6.1.3.3.3;3.3.3 Umsetzung;61
6.1.3.4;3.4 Verteilte Anlagensteuerung in der SmartFactoryKL;62
6.1.3.4.1;3.4.1 Motivation und Szenario;63
6.1.3.4.2;3.4.2 Nutzenbetrachtung;65
6.1.3.4.3;3.4.3 Umsetzung;65
6.1.4;4 Bewertung und Ausblick;66
6.1.4.1;4.1 Kerninnovation bei Industrie 4.0 spezifischer Produktionsoptimierung;66
6.1.4.2;4.2 Zentrale Rolle des Menschen;68
6.1.4.3;4.3 Notwendigkeit von Infrastruktur;69
6.1.4.4;4.4 Stufen der Fabrikprozessoptimierung durch Informationsverfügbarkeit;71
6.1.5;5 Zusammenfassung;72
6.1.6;Literatur;73
6.2;Agentenbasierte dynamische Rekonfiguration von vernetzten intelligenten Produktionsanlagen;75
6.2.1;1 Industrie 4.0 Demonstrator MyJoghurt;75
6.2.2;2 Szenarien und daraus resultierende Herausforderungen;77
6.2.2.1;2.1 Produktion: Auftragserteilung und -verteilung;78
6.2.2.2;2.2 Sicherung der Produktqualität;79
6.2.2.3;2.3 Prozessoptimierung;80
6.2.2.4;2.4 Diagnose;81
6.2.2.5;2.5 Rekonfiguration;82
6.2.3;3 Aufbau des Demonstrators und prinzipieller Ablauf;83
6.2.4;4 Agentenbasierter Kopplungsansatz der Modellfabriken;84
6.2.5;Literatur;87
6.3;Anwendungsbeispiele zur Integration heterogener Steuerungssysteme bei robotergestützten Industrieanlagen;89
6.3.1;1 Einleitung;89
6.3.2;2 Programmierung;91
6.3.2.1;2.1 Online-Programmierung;91
6.3.2.2;2.2 Offline-Programmierung;92
6.3.2.3;2.3 Programmieren auf Taskebene und skillbasierte Programmierung;93
6.3.3;3 Kommunikation und Integration von Sensoren und Aktoren;95
6.3.3.1;3.1 Sensorgeführte Positionierung von Robotersystemen im Umfeld großer Typenvielfalt;96
6.3.3.2;3.2 Einsatz von OPC UA;100
6.3.4;4 Fazit;100
6.3.5;Literatur;101
6.4;„Plug and Produce`` als Anwendungsfall von Industrie 4.0;103
6.4.1;1 Der Einfluss von Industrie 4.0 auf die Automation;103
6.4.2;2 „Plug and Produce`` für industrielle Steuerungsprozesse;106
6.4.3;3 „Plug and Produce`` für industrielle Echtzeitnetzwerke;110
6.4.4;4 Zusammenfassung;114
6.4.5;Literatur;114
7;Teil II: Cyber-physische Systeme im Betrieb;116
7.1;Steigerung der Kollaborationsproduktivität durch cyber-physische Systeme;117
7.1.1;1 Einleitung;117
7.1.2;2 Herausforderungen in der Produktionssteuerung;118
7.1.3;3 Kollaborationsproduktivität in cyber-physischen Systemen;121
7.1.4;4 Ansätze zu Industrie 4.0 im Management;122
7.1.4.1;4.1 Hochauflösende Daten aus der Produktion nutzen;123
7.1.4.2;4.2 Cloudbasierte und echtzeitfähige Simulation der Abläufe in der Produktion;125
7.1.4.3;4.3 Interaktive Visualisierungen in der Produktion;126
7.1.4.4;4.4 Schnelle Umsetzung durch Transparenz und Kommunikation;127
7.1.5;5 Anwendungsszenarien;130
7.1.5.1;5.1 Hochauflösende Daten aus der Produktion nutzen;130
7.1.5.2;5.2 Mensch-Maschine-Interaktion;132
7.1.6;Literatur;134
7.2;Agentenorientierte Verknüpfung existierender heterogener automatisierter Produktionsanlagen durch mobile Roboter zu einem Indu...;135
7.2.1;1 Motivation;135
7.2.1.1;1.1 Reduzierung der Losgröße und Flexibilisierung der Produktion;135
7.2.1.2;1.2 Beschreibung der verknüpften Produktion- und Transportmittel für die Demonstration einer verteilten Produktion;136
7.2.2;2 Konzept für die Verknüpfung der Produktions- und Transportmittel;138
7.2.2.1;2.1 Beschreibung Referenzarchitektur;139
7.2.2.2;2.2 Modellbasiertes Vorgehen in der Entwicklung eines Agentensystems;139
7.2.2.3;2.3 Management der Aufträge;147
7.2.3;3 Umsetzung für den Demonstrator Robot Integrated Agent Network (RIAN);148
7.2.3.1;3.1 Implementierung der Agentenplattform;148
7.2.3.2;3.2 Implementierung der Produktions- und Transportagenten;148
7.2.3.3;3.3 Kommunikation über die Agentenplattform;149
7.2.4;4 Evaluation an dem RIAN-Demonstrator;150
7.2.4.1;4.1 Architektur und Portabilität der Agentenplattform;150
7.2.4.2;4.2 Lessons learned;150
7.2.4.3;4.3 Steigerung der Flexibilität;153
7.2.4.4;4.4 Akzeptanz bei den Nutzern;154
7.2.5;5 Überblick und Entwicklungen;157
7.2.5.1;5.1 Überblick;157
7.2.5.2;5.2 Entwicklung und Forschungsbedarf;158
7.2.6;Literatur;159
7.3;High Performance Automation verbindet IT und Produktion;161
7.3.1;1 Einordnung;161
7.3.2;2 Anforderungen an die zukünftige Produktion;162
7.3.3;3 Anforderungen an zukünftige Automatisierungstechnik;163
7.3.4;4 Notwendige Voraussetzungen für Industrie 4.0;163
7.3.5;5 High Performance Automation;165
7.3.5.1;5.1 Rechenleistung;165
7.3.5.2;5.2 Prozesskommunikation;167
7.3.5.3;5.3 Eine neue Klasse der Automatisierungstechnologie;171
7.3.6;6 Kommunikation - die Welt trifft sich auf dem PC;175
7.3.7;7 Ontologie und Taxonomie für Fertigungsschritte und Abläufe als notwendige Elemente für Industrie 4.0;178
7.3.8;8 Vielfältige Standards in Industrie 4.0 Umgebungen;183
7.3.9;9 Zusammenfassung;183
7.3.10;Literatur;185
7.4;PC-basierte Steuerungstechnik als Basis für intelligente vernetzte Produktionssysteme;187
7.4.1;1 Produktionstechnik im Wandel;187
7.4.2;2 PC-basierte Steuerungstechnik;189
7.4.3;3 Vernetzte Smart Factories;190
7.4.3.1;3.1 Anwendungsszenario - Bearbeitungszentrum;191
7.4.3.2;3.2 Horizontale und vertikale Kommunikation;192
7.4.3.3;3.3 Intelligenz durch Scientific Automation;192
7.4.3.4;3.4 Intelligente Bedienkonzepte;194
7.4.4;4 Performante Steuerungstechnik;195
7.4.4.1;4.1 Steuerungsarchitektur einer Smart Factory mit Many-Core-Rechner;196
7.4.4.2;4.2 Steuerungskonzepte mit Many-Core-Rechnern;197
7.4.5;5 Scientific Automation - its OWL-ScAut;198
7.4.5.1;5.1 Condition Monitoring;200
7.4.5.2;5.2 Robotik;202
7.4.6;6 Durchgängiges integratives Engineering;202
7.4.6.1;6.1 Engineering;203
7.4.6.2;6.2 Integration von Entwicklungswerkzeugen;204
7.4.6.3;6.3 Objektorientierung und Modularisierung;205
7.4.6.4;6.4 Modellbildung und Simulation;205
7.4.7;Literatur;207
8;Teil III: Engineering-Aspekte in der Industrie 4.0;208
8.1;ClipX: Auf dem Weg zur Industrialisierung des Schaltschrankbaus;209
8.1.1;1 Reihenklemme, Klemmenleiste und Schaltschrank - Eine Übersicht;209
8.1.1.1;1.1 Der Schaltschrank;209
8.1.1.2;1.2 Klemmenleisten und bestückte Tragschienen;210
8.1.2;2 Prozesskette im Schaltschrankbau;212
8.1.2.1;2.1 Planung und Entwicklung von Schaltschränken;212
8.1.2.2;2.2 Vorbereitung und Konfektionierung von Schaltschrank und Schaltschrankplatten;214
8.1.2.3;2.3 Konfektionierung von Tragschienen;214
8.1.2.4;2.4 Bestückung der Tragschienen mit elektrischen und elektronischen Komponenten;214
8.1.2.5;2.5 Erstellung von und Bestückung mit Beschriftungsmaterial;215
8.1.2.6;2.6 Bestückung mit weiterem Zubehörmaterial;215
8.1.2.7;2.7 Montage der Baumodule und Komponenten auf den Schaltschrankplatten oder im Schaltschrank;215
8.1.2.8;2.8 Konfektionierung von Drähten und Leitungen sowie Verdrahtung;215
8.1.2.9;2.9 Überprüfung des kompletten Schaltschrankaufbaus;216
8.1.2.10;2.10 Zwischenfazit;216
8.1.3;3 Schaltschrankbau trifft auf Industrie 4.0;217
8.1.3.1;3.1 Lösungsansätze zur Industrialisierung des Schaltschrankbaus;217
8.1.3.2;3.2 Befähiger Datendurchgängigkeit;218
8.1.3.2.1;3.2.1 Der digitale Artikel;218
8.1.3.2.2;3.2.2 Die digitale Produktbeschreibung;219
8.1.4;4 Umsetzungsbeispiele aus der Praxis;221
8.1.4.1;4.1 Automatisierte Produktion bestückter Tragschienen;221
8.1.4.2;4.2 Technologiedemonstrator im Spitzencluster its OWL;224
8.1.5;5 Fazit;225
8.1.6;Literatur;226
8.2;Integrationsplattform;228
8.2.1;1 Einführung;229
8.2.2;2 Anwendungsfälle;232
8.2.3;3 Bedarfe zu bruchlosen Modellen und durchgängigen Werkzeugketten;236
8.2.4;4 Herstellerneutrale Integrationsplattform;238
8.2.5;5 Vergleich der Lösungsansätze;243
8.2.6;6 Prozessunterstützung;246
8.2.7;7 Zusammenfassung und Ausblick;247
8.2.8;Literatur;249
8.3;AutomationML in a Nutshell;252
8.3.1;1 Einleitung;253
8.3.2;2 Abgedeckter Entwurfsprozess und dessen Entwurfsdaten;256
8.3.3;3 Anwendungsbeispiel;261
8.3.4;4 Grundlegende Architektur von AutomationML;262
8.3.5;5 Modellierung der Systemtopologie und der Systemelemente;266
8.3.6;6 Integration von Objektsemantik;273
8.3.7;7 Geometrie und Kinematik;278
8.3.8;8 Verhaltensmodellierung;280
8.3.9;9 Modellierung von Netzwerken;284
8.3.10;10 Integration von weiteren, externen Informationen;292
8.3.11;11 Anwendungsprozess;292
8.3.12;12 Zusammenfassung;295
8.3.13;Literatur;295
8.4;Qualitätssicherung;298
8.4.1;1 Einleitung;298
8.4.2;2 Projektrollen und Bedarfe;302
8.4.3;3 Integrierte Datenmodelle und Daten;305
8.4.4;4 Fokussierte Inspektionen;306
8.4.5;5 Beobachtung kritischer Prozess- und Projektparameter;308
8.4.6;6 Projektbeobachtung für Projekt- und Qualitätsmanagement;312
8.4.7;7 Zusammenfassung und Ausblick;314
8.4.8;Literatur;316
8.5;Integration von Automatisierungsgeräten in Industrie-4.0-Komponenten;318
8.5.1;1 Einleitung;318
8.5.2;2 I40 Komponenten;321
8.5.3;3 Modell der AT-Geräte;322
8.5.4;4 Informationstechnische Beschreibung für AT-Geräte - Gerätebeschreibungen;325
8.5.5;5 Anwendungsbeispiel;329
8.5.6;6 Zusammenfassung;329
8.5.7;Literatur;331
8.6;Beiträge des Semantic Web zum Engineering für Industrie 4.0;332
8.6.1;1 Einleitung;333
8.6.2;2 Eine kurze Einführung in das Semantic Web;335
8.6.3;3 Analyse-Framework;337
8.6.3.1;3.1 Technologiemerkmale des Semantic Web;338
8.6.3.2;3.2 Nutzen des Semantic Web;340
8.6.4;4 Die Verwendung von Semantic Web Technologien in industriellen Szenarien;342
8.6.4.1;4.1 Modellintegration;342
8.6.4.2;4.2 Konsistenzmanagement von Modellen;344
8.6.4.3;4.3 Flexibler Vergleich von Engineering-Modellen;346
8.6.4.4;4.4 Schlussfolgerungen;347
8.6.5;5 Beschränkungen von Semantic Web Technologien;348
8.6.6;6 Zusammenfassung;350
8.6.7;Literatur;351
8.7;Diagnose von Inkonsistenzen in heterogenen Engineeringdaten;353
8.7.1;1 Einleitung;353
8.7.2;2 Anwendungsbeispiel;355
8.7.3;3 Anforderungen für das Inkonsistenzmanagement;356
8.7.4;4 Stand der Technik;358
8.7.4.1;4.1 Modellbasierte Entwicklung von automatisierten Produktionssystemen;359
8.7.4.2;4.2 Management von Inkonsistenzen in Modellen des mechatronischen Systems;360
8.7.5;5 Konzept zur Diagnose von Inkonsistenzen;363
8.7.5.1;5.1 Beispielszenario anhand der Pick and Place-Unit (PPU);364
8.7.5.2;5.2 Wissensbasiertes System zur Diagnose von Inkonsistenzen;365
8.7.6;6 Diskussion der Ergebnisse und Forschungsgegenstande für zukünftige Arbeiten;368
8.7.7;Literatur;370
8.8;Schnittstellen ermöglichen Datenintegration in der Prozessindustrie;373
8.8.1;1 Einführung;373
8.8.2;2 Ein agiler Weg zu einer schnellen Standardisierung von Schnittstellen;375
8.8.3;3 Anwendung des agilen Standardisierungsansatzes am Beispiel der PLT-Stelle;377
8.8.4;4 Standardisierung am Beispiel der Modulintegration;379
8.8.5;5 Use Cases zum Nutzen der Datenintegration im Umfeld von Industrie 4.0;381
8.8.6;Literatur;385
8.9;Automatische Generierung von Fertigungs-Managementsystemen;387
8.9.1;1 Einleitung und Problembeschreibung;388
8.9.2;2 Umfeld Lebensmittelindustrie;390
8.9.2.1;2.1 Herausforderungen der Lebensmittelindustrie;390
8.9.2.2;2.2 Anforderungen und Ausprägungen von MES in der Lebensmittelindustrie;391
8.9.3;3 Ansätze zur durchgängigen Vernetzung;392
8.9.3.1;3.1 MES-ML: Die Beschreibungssprache für Fertigungsmanagementsysteme;392
8.9.3.2;3.2 Weihenstephaner Standards das Informationsmodell der Lebensmittelindustrie;394
8.9.4;4 Anwendungsbeispiel: Der Brauprozess;396
8.9.5;5 Konzept zur automatischen Generierung von Fertigungsmanagementsystemen und Umsetzung in der Domäne Lebensmittelindustrie;397
8.9.5.1;5.1 Anlagenmodellierung (Technisches System);398
8.9.5.2;5.2 Prozessmodellierung;399
8.9.5.3;5.3 MES-Modellierung;401
8.9.5.4;5.4 Spezifikationsgenerator;403
8.9.5.5;5.5 MES-Engineering;404
8.9.6;6 Fazit und Ausblick;404
8.9.7;Literatur;405
9;Teil IV: Vertikale und horizontale Integration;407
9.1;Standardisierte horizontale und vertikale Kommunikation;408
9.1.1;1 Vertikale und horizontale Integration;408
9.1.1.1;1.1 Ausgangssituation;409
9.1.1.2;1.2 Mission der OPC Foundation: Interoperabilität;411
9.1.1.3;1.3 Transport, Sicherheit, Robustheit;411
9.1.1.4;1.4 Kommunikations-Stack und Skalierbarkeit;412
9.1.1.5;1.5 Einbindung von Informationsmodellen;413
9.1.1.6;1.6 Verbreitung und Anwendungen;419
9.1.1.7;1.7 Anwendung: Vertikal - von der Produktion bis in das SAP;419
9.1.1.8;1.8 Anwendung: Horizontal - M2M zwischen Geräten der Wasserwirtschaft;421
9.1.1.9;1.9 Anwendung: Energie-Monitoring;422
9.1.1.10;1.10 Status - Ausblick;423
9.1.2;Weiterführende Literatur;426
9.2;Industrie 4.0 - Chancen und Herausforderungen für einen Global Player;428
9.2.1;1 Die Wiedergeburt der Industrie;428
9.2.1.1;1.1 Die Siemens-Version der Vision von Industrie 4.0;432
9.2.1.2;1.2 Die Digital Enterprise Platform;434
9.2.2;2 Kundenbeispiele;438
9.2.3;3 Die Siemens-Roadmap;440
9.2.4;Literatur;442
9.3;Modellbasierte Softwareagenten als Konnektoren zur Kopplung von heterogenen Cyber-Physischen Produktionssystemen;443
9.3.1;1 Einführung;443
9.3.2;2 Konzept der (technischen) Softwareagenten;446
9.3.3;3 Konzepte der Modellbasierten Entwicklung;447
9.3.4;4 CPPS-Konnektoren auf der Basis von Softwareagenten;449
9.3.5;5 Zusammenfassung und Ausblick;450
9.3.6;Literatur;451
9.4;Semantik durch Merkmale für Industrie 4.0;453
9.4.1;1 Einleitung;453
9.4.2;2 Was bedeutet Semantik?;455
9.4.3;3 Rolle der Semantik beim Informationsaustausch;458
9.4.4;4 Informationsmodell für Syntax und Semantik;461
9.4.4.1;4.1 Übernahme der Benennungen ins Informationsmodell;461
9.4.4.2;4.2 Informationsmodell für Merkmale;462
9.4.5;5 Erhöhung der Durchgängigkeit im Engineering durch merkmalbasierte Semantik;465
9.4.6;6 Zusammenfassung;467
9.4.7;Literatur;467
9.5;Rahmenwerk zur modellbasierten horizontalen und vertikalen Integration von Standards für Industrie 4.0;469
9.5.1;1 Einleitung;470
9.5.2;2 Das Open-edi Referenzmodell;471
9.5.3;3 Rahmenwerk zur modellbasierten horizontalen und vertikalen Integration von Standards;474
9.5.4;4 Identifizierte BOV- und FSV-Standards nach Open-edi;477
9.5.4.1;4.1 Die Resource Event Agent Geschäftsontologie;477
9.5.4.2;4.2 UN/CEFACT Modeling Methodology und Core Components Specification;479
9.5.4.3;4.3 Der Industriestandard ISA-95;481
9.5.4.4;4.4 Integration von Modellierungssprachen für Produktionsstätten;483
9.5.4.5;4.5 Integration von Automatisierungssystemen;485
9.5.5;5 Fazit und Ausblick;486
9.5.6;Literatur;489
10;Teil V: Datamining und Datenanalyse in der Industrie 4.0;491
10.1;Big Smart Data - Intelligent Operations, Analysis und Process Alignment;492
10.1.1;1 Einführung;492
10.1.2;2 Das Internet der Dinge in Industrie 4.0;493
10.1.2.1;2.1 Nutzung der Maschinendaten zur Sicherstellung der störungsfreien Produktion durch vorhersagende Wartung);494
10.1.2.2;2.2 Echtzeitreaktion auf Produktionsdaten auf der Geschäftsebene;495
10.1.2.3;2.3 Steuerung der Produktion nach Geschäftsbedürfnis;495
10.1.2.4;2.4 Steuerung der Produktion durch Kommunikation von Maschinen untereinander;496
10.1.2.5;2.5 Beidseitige Interaktion von Geschäfts- und Produktionsebene;496
10.1.2.6;2.6 Produktdatenintegration;497
10.1.3;3 Big Data;498
10.1.4;4 Geschäftsprozesse im Kontext Industrie 4.0;499
10.1.5;Literatur;504
10.2;Datenanalyse in der intelligenten Fabrik;505
10.2.1;1 Motivation;506
10.2.2;2 Herausforderungen;509
10.2.3;3 Lösungen;510
10.2.4;4 Fallstudien;513
10.2.4.1;4.1 Fertigungsindustrie;513
10.2.4.2;4.2 Energieanalyse in der Prozessindustrie;513
10.2.4.3;4.3 Big Data-Analyse in Verarbeitungssystemen;515
10.2.4.4;4.4 Flugdaten in der Luftfahrt;517
10.2.4.5;4.5 Zuverlässigkeit und fehlertolerante Steuerung;519
10.2.5;5 Fazit;520
10.2.6;Literatur;521
10.3;Juristische Aspekte bei der Datenanalyse für Industrie 4.0;525
10.3.1;1 Smart Data-Partnerschaften in der Prozessindustrie;525
10.3.2;2 Rechtliche Einordnung von Industriedaten;527
10.3.2.1;2.1 Eigentum an Daten?;527
10.3.2.2;2.2 Urheberrechte an Daten;528
10.3.2.3;2.3 Leistungsschutzrecht für eine Datenbank;529
10.3.2.4;2.4 Schutz von Daten als Betriebs- und Geschäftsgeheimnisse;529
10.3.2.5;2.5 Produktsicherheitsrecht;531
10.3.3;3 Vertragliche Gestaltung eines Smart Data-Austauschs;533
10.3.3.1;3.1 Smart Data-Austausch als Dienstvertrag;534
10.3.3.2;3.2 Haupt- und Nebenpflichten der Dienstleister;536
10.3.3.3;3.3 Haupt- und Nebenpflichten der Auftraggeber;538
10.3.3.4;3.4 Haftungsrisiken im Dienstleistungsverhältnis;538
10.3.3.5;3.5 Vertragliche Haftungsvereinbarungen;542
10.3.3.6;3.6 Beendigung des Dienstleistungsverhältnisses zum Smart Data-Austausch;543
10.3.4;4 Andere Partnerschaftskonstellationen für den Smart Data-Austausch;545
10.3.4.1;4.1 Anlagenbetreiber als Initiator des Smart Data-Austauschs;545
10.3.4.2;4.2 Dritter als Initiator des Smart Data-Austauschs;547
10.3.5;5 Empfehlungen zur Vertragsgestaltung;549
10.3.5.1;5.1 Inhalt, Umfang und Ausgestaltung des Vertragsverhältnisses;550
10.3.5.2;5.2 Bereitstellung der Rohdaten und der Smart Data;550
10.3.5.3;5.3 Verwendungszwecke der Daten;551
10.3.5.4;5.4 Schutz von Betriebs- und Geschäftsgeheimnissen;552
10.3.5.5;5.5 Reduzierung von Haftungsrisiken;552
10.3.5.6;5.6 Zuordnung von Immaterialgüterrechten;553
10.3.6;6 Ergebnis;553
10.3.7;Literatur;555
11;Teil VI: Zusammenwirken von Mensch und Maschine in der Industrie 4.0;557
11.1;Unterstützung des Menschen in Cyber-Physical Production Systems;558
11.1.1;1 Motivation;558
11.1.2;2 Technologien zur Unterstützung der Mensch-Maschine-Schnittstelle;559
11.1.2.1;2.1 3D-Prozessdatenvisualisierung;560
11.1.2.2;2.2 Nutzerorientierte Prozessvisualisierung durch intelligente Anpassung an Handlungsziel und Mensch;562
11.1.2.3;2.3 Augmented Reality (AR);564
11.1.2.4;2.4 Social Networks/Informationssysteme;565
11.1.3;3 Zusammenfassung und Ausblick;567
11.1.4;Literatur;567
11.2;Gestaltung moderner Touchscreen-Interaktion für technische Anlagen;569
11.2.1;1 Bedeutung von Touchscreen-Interaktion in der Industrie 4.0;569
11.2.2;2 Ausgangslage;571
11.2.2.1;2.1 Stand der Technik;571
11.2.2.2;2.2 Verbreitete Interaktionskonzepte;571
11.2.2.3;2.3 Normen;572
11.2.3;3 Vorteile und Möglichkeiten moderner Touch-Interaktion;572
11.2.3.1;3.1 Technisches Potential;572
11.2.3.2;3.2 Interaktions-Potential;573
11.2.3.3;3.3 Mobile Bedienung;573
11.2.4;4 Herausforderungen und Einschränkungen beim Einsatz von Touchscreen-Interaktion;574
11.2.5;5 Touchscreen-Gestaltung im industriellen Kontext;578
11.2.5.1;5.1 Einbau und Platzierung in technischen Anlagen;578
11.2.5.2;5.2 Grundlagen der ergonomischen Software-Interaktion;579
11.2.5.2.1;5.2.1 Wahrnehmungsgerechte Gestaltung;580
11.2.5.2.2;5.2.2 Konsistenz;581
11.2.5.2.3;5.2.3 Rückmeldung;581
11.2.5.2.4;5.2.4 Fehlerverhinderung;581
11.2.5.2.5;5.2.5 Effizienz;582
11.2.5.3;5.3 Grundlagen der ergonomischen Touchscreen-Interaktion;582
11.2.5.4;5.4 Moderne Touchscreen-Interaktion für technische Anlagen;585
11.2.6;Literatur;587
11.3;Integration des Menschen in Szenarien der Industrie 4.0;590
11.3.1;1 Einleitung;590
11.3.2;2 Der Lebenszyklus von Produktionssystemen;593
11.3.3;3 Interaktion von Mensch und Produktionssystem;595
11.3.3.1;3.1 Einfluss auf den Entwurfsprozess;597
11.3.3.2;3.2 Einfluss auf den Nutzungsprozess;598
11.3.4;4 Folgerungen;600
11.3.5;Literatur;601
11.4;Einsatz mobiler Computersysteme im Rahmen von Industrie 4.0 zur Bewältigung des demografischen Wandels;605
11.4.1;1 Einführung;606
11.4.2;2 Motivation: der demografische Wandel in der Arbeitswelt;607
11.4.3;3 Einordnung von mobilen Systemen und Wearable Computing im Kontext von Ambient Assisted Working;611
11.4.3.1;3.1 Komponenten von Wearable Computing-Systemen;613
11.4.3.2;3.2 Stand der Technik bei mobilen Systemen und Wearable Computing im Rahmen von Ambient Assisted Working;615
11.4.4;4 Einsatzfelder von mobilen Systemen und Wearable Computing zur Gestaltung von Ambient Assisted Working;617
11.4.4.1;4.1 Einsatz von Wearable Computing-Technologien in der Logistik und Instandhaltung;618
11.4.4.2;4.2 Einsatz funktionsangereicherter Arbeitsschutzkleidung als Teil der persönlichen Schutzausrüstung;620
11.4.4.2.1;4.2.1 Einsatz eines unterkleidungsintegrierten Sensorsystems in der Automobilmontage;620
11.4.4.2.2;4.2.2 Einsatz funktionsangereicherter Schutzbekleidung bei der Stahlherstellung;622
11.4.5;5 Akzeptanz mobiler Systeme und Anforderungen der Anwender;624
11.4.6;6 Erfolgskriterien für mobile Systeme;628
11.4.7;7 Fazit und Ausblick;629
11.4.8;8 Danksagung;630
11.4.9;Literatur;630
12;Sachverzeichnis;635