Data Processing Requirements of Industry 4.0 - Use Cases for Big Data Applications

Industry 4.0 stands for the 4th Industrial revolution and the new paradigm of autonomous and de¬centralized control in production. Products and production systems are enhanced to Cyber Physical Systems which have the capability to communicate with each other, to build ad-hoc networks and for self-control and self-optimization. From the IT-perspective this involves a new level of networking, data integration and data processing in production. Established technologies like Internet of Things, Cloud or Big Data are propagated solution-components of Industry 4.0. So far, there is no founded elaboration of IT-requirements and no differentiated discussion on how solution-components fulfil these requirements. This research uses the method of content analysis to extract requirements of Industry 4.0 from current research publications. Objective of analysis is a structured compilation of requirements regarding data processing. The resulting category scheme enables further development of solution-components in the application domain of Industry 4.0. Furthermore, this paper shows how the requirements can be matched to the capabilities of Big Data software solutions. As a result, two general use cases for Big Data applications in Industry 4.0 were identified and characterized.

Konzeption und Entwicklung eines Condition Monitoring Systems mit Low Cost Sensoren zur Überwachung von Roboterschwingungen

Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird ein Konzept zur Erfassung des Schwingungsverhaltens von Industrierobotern mit Hilfe von Low Cost Sensoren vorgestellt. Durch dieses sollen die dynamischen Eigenschaften des Industrieroboters im gesamten Arbeitsraum untersucht werden. Die Roboterstruktur wird dazu durch eine speziell konstruierte Unwuchtscheibe angeregt. Das Messsystem besteht aus einem Beschleunigungssensor, einem Arduino-Mikrocontroller und einem eigens entwickelten Mess- und Auswerteprogramm in der Softwareumgebung MATLAB®. Die Validierung des Konzeptes erfolgt jeweils mit Messreihen an einem Kragbalken sowie an einem Industrieroboter durch den Vergleich mit einem Referenzmesssystem der Firma Brüel & Kjaer. Durch das entwickelte Low Cost Condition Monitoring System lassen sich die Anregungsfrequenzen und –amplituden mit hinreichender Genauigkeit erfassen und Rückschlüsse auf das Schwingungsverhalten des Industrieroboters ziehen

Rollen, Views und Schnittstellen - Implikationen zur stakeholderzentrierten Entwicklung Sozio-Cyber-Physischer Systeme

Der Einsatz cyber-physischer Systeme im Industrie 4.0-Kontext verändert die industrielle Wertschöpfung nachhaltig. Die Fertigung „smarter“ Produkte nach kundenindividuellen Wünschen in „Batch Size One“, die zunehmende Hybridität von Produkten und Dienstleistungen sowie die Verfügbarkeit immenser Datenmengen aus der Produktion und dem Produktlebenszyklus, erhöhen die Prozesskomplexität fortlaufend. Dies gilt auch für nachgelagerte, wertschöpfungsunterstützende Services, wie die Instandhaltung. Der vorliegende Beitrag beschreibt die im Rahmen des Förderprojekts „Ressourcen-Cockpit für Sozio-Cyber-Physische Systeme“ (S-CPS), das ein Instandhaltungssystem basierend auf einem cyber-physischen System entwickelt, durchgeführten Tätigkeiten zur Ausarbeitung von Rollen, Views und Schnittstellen für dieses System. Dazu werden zunächst cyber-physische Systeme sowie Theorien und Methoden zur stakeholderzentrierten Systementwicklung vorgestellt. Darauf folgend werden das methodische Vorgehen und dessen Ergebnisse in Form eines Rollenmodells und System-Mock-ups präsentiert. Abschließend werden die generalisierten Erkenntnisse aus dem Projekt beschrieben sowie ein Ausblick für anschließende Forschung gegeben

Informationsgewinnung im cyberphysischen Produktionssystem

Im Fokus vieler industrieller Forschungsprojekte steht die intelligente Vernetzung von Entitäten im produktionstechnischen Umfeld. Im Rahmenkonzept Industrie 4.0 wird zum Wandel bestehender hierarchischer Betriebsstrukturen in ein cyberphysisches Produktionssystem beigetragen. Priorität haben Untersuchungen sensorischer Komponenten und deren Verkettung als Führungselement im zukünftigen Produktionsumfeld, welches durch Selbstanalyse, Selbstorganisation und Selbstoptimierung geprägt sein wird. Ziel des Hochschulprojektes (iSensPK) ist die Abwandlung bestehender Sensorkonzepte und deren Nutzbarmachung für das Internet der Dinge. Einen Schwerpunkt wird dabei insbesondere die Definition und Verknüpfung stabiler Kommunikationswege darstellen. Als Demonstrator erfolgt der Aufbau eines 6-Komponenten Kraftmesssystems zur Prüfung und Kalibrierung moderner Greifertechnologien unter Feldbedingungen. Durch die umfangreiche Vernetzung verschiedener Sensoren erfolgt die Erfassung von Störgrößen im Testumfeld. Das gewonnene Abbild der physischen Umgebung dient zur Korrektur der Kraftmessungsergebnisse. Für die Realisierung eines derartigen Kraftmess- und Umfelderfassungssystems wird in den sensorisch relevanten Bereichen der Kommunikation, Sensordatenfusion, Multifunktionsintegration und Selbstorganisation nach Lösungsansätzen gesucht.The main focus of different industrial R&D projects explores possible starting points for the intelligent interconnection of entities in a productional environment. Against a background of ‘Industrie 4.0‘, this contributes to a transformation of existing, hierarchical structures into a cyber physical production system. The focus here is on investigating sensor components and their interlinking as a main element in a future production environment which will be characterised by self-analysis, self-organisation and self-optimisation. The aim of the project iSensPK is to modify sensor concepts in being to facilitate their utilisation in the Internet of Things. Emphasis rests on defining and combining stable lines of communication. A demonstrator is set up, including a six-component force measuring system to enable inspecting and calibration of modern gripping technologies within field conditions. Through adequate linkage of different sensors, the capture of disturbance variables is made possible. The resulting image of the physical environments serves to readjust any measured force values. To implement such a force measuring and environment detecting system, sensorial relevant fields of communication, sensor data fusion, multifunctional integration and self-organisation are searched to conclude approaches to solutions

Ambivalenzen der Digitalisierung und gesellschaftliche Kräfteverhältnisse

Die Veränderungen der Digitalisierung werden zumeist als zwingende Konsequenzen neuer Technologien dargestellt. Dabei wird übersehen, dass sich Gesellschaft in ihrem Zusammenspiel mit Technologie verändert

Cyber-physical production systems combined with logistic models - a learning factory concept for an improved production planning and control

Nowadays, production enterprises are faced with an array of challenges including increasing pressure regarding costs, demands for individualized products as well as the growing significance of logistic performance and costs, to name just a few. These in turn give rise to special requirements that the production planning, control and monitoring, among others, need to meet with suitable methods and techniques. Within this context, developments such as Industry 4.0 and cyber-physical production systems on the technology side, and approaches such as innovative learning factories for training employees hold great potential. This paper clarifies the advantages of cyber-physical systems in view of production planning, controlling and monitoring. Based on that, using the concept of IFA's Learning Factory, it describes how these can be specifically utilized in applying logistic models to improve order processing