Cloud basierte IEC 61131 Steuerungsdienste auf Basis von Webtechnologien

Industrie 4.0 bzw. IIoT stützt sich auf eine CPS zentrier­ten Automatisierungsstruktur. Damit ist nicht mehr aus­geschlossen, dass künftig zeit- und einsatzkritische Funk­tionen in eine Industrial Cloud ausgelagert werden. Grund dafür sind die Anforderungen aus Industrie 4.0, nach denen die Produktion der Zukunft auf selbstorgani­sierenden und wandelbaren Systemen basiert. Um auch in die prozessnahen Ebenen (Steuerung, Regelung) on­line und mit höchster Flexibilität eingreifen zu können, muss die IT-Kapselung der Steuerungsfunktionalität in einer Hardware aufgehoben werden, damit diese als Softwareinstanz in einer Cloud im Sinne einer Wandel­barkeit beeinflusst werden kann. Der Vortrag zeigt am Beispiel des Projekts CICS (Cloud-based Industrial Con­trol Services), wie IEC61131-Steuerungsprogramme als Dienste in bzw. aus einer Cloud genutzt werden können. Steuerungsprogramm, Runtime-Maschine und E/A-Kon­figuration werden dabei als separate und web-fähige Softwareinstanzen aus der klassischen SPS herausgelöst und flexibel in einer Cloud verteilt. Die Steuerungsaus­führung erfolgt je nach Bedarf client- und/oder ser­ver-basiert. Damit ergeben sich eine Reihe von Vorteilen für die Anwender wie Kosteneinsparungen bei Inbetriebnahme und Betrieb durch ortsunabhängigen und Cloud-basierten Service, flexible Bereitstellung von Steuerungsfunktionen für wandlungsfähige Produktion, Pro­duktionsoptimierung durch bedarfsgerechte Nutzung effizienter Algorithmen, Unterstützung von Simulation für bessere Planung und Prozessoptimierung, verbesser­ter Herstellerservice u. a

Prozessbeschreibung zur Integration von Ecodesign und Maschinensicherheit in den Produktentwicklungsprozess

Diplomová práce řeší problematiku vzniku nových požadavků, které jsou kladeny na vývoj nových výrobků s ohledem na budování nízkouhlíkové ekonomiky a zvýšení bezpečnosti výrobků. V první části diplomové práce je popsán stav vědy a techniky v oblasti procesního řízení a následně je popsán životní cyklus obráběcího stroje, s důrazem na vývoj stroje, spolu s požadavky a doporučeními ISO 9001:2016 – Systémy managementu kvality – Požadavky. V druhé části je provedena rešerše v oblasti legislativních požadavků na bezpečnost stroje a na ekodesign stroje do vývoje. V praktické části je provedena analýza hlavních procesů firmy TOS KUŘIM – OS, a.s., a to s důrazem na procesy v oblasti bezpečnosti a ekodesignu. Následně jsou navržena zlepšení procesů, do nichž jsou aplikovány subprocesy na stanovení a ověřování bezpečnosti. Do procesů je aplikován subproces umožňující produkci strojů plnících požadavky ekodesignu. Diplomová práce má tak praktický přínos v zavedení automatizovaného subprocesu stanovení a ověření bezpečnostních požadavků a zavedení subprocesu vývoje produktu v rámci budoucích požadavků ekodesignu na produkty firmy TOS KUŘIM – OS, a.s.The thesis deals with the issue of the formulation of new requirements to the development of new product with regard to the development of carbon-free economy and product safety improvement. The first part of the thesis describes the state of art of science and technique in the field of process management and the life cycle of a machine tool with emphasis placed on the machine tool development together with requirements and recommendations of ISO 9001:2016 – Quality Management Systems – Requirements. The second part of the thesis includes a research of legislative requirements concerning machine safety and environmental aspects of the design of the machine to be manufactured. The practical part focuses on an analysis of key processes of the company of TOS KUŘIM – OS, a.s. with emphasis placed on safety and environmental friendly design processes with suggestions concerning improvement of processes with implemented sub-processes necessary for the identification and verification of safety. A sub-process that allows for the manufacture of machines able to meet requirements of environmental friendly design is implemented to the processes. The thesis has practical implications for the introduction of automated sub-process of the identification and verification of safety requirements and implementation of the product development in the framework of future environmental friendly design development requirements to the products of TOS KUŘIM – OS, a.s.

Die Bedeutung von Qualitätssystemen heute und in den 90er Jahren

Qualitätssieherung, Qualitätssysteme und die Zertifizierung von Qualiäitssystemen haben nicht zuletzt dank der neuesten Entwieklungen in Europa und in anderen Teilen dieser Welt eine ganz neue und viel grössere Bedeutung gewonnen. Eine Dimension, welche immer mehr Firmen dazu veranlasst, ihre konkurrenziellen und qualitativen Fähigkeiten entscheidend zu verbessern

Das integrierte Lernszenario für proaktive Produktsicherheit im Maschinenbau – ein innovatives und nachhaltiges Lehrkonzept für die universitäre Ausbildung?

Arbeitsschutz erzielt dann seine größte Wirksamkeit, wenn er bereits im Rahmen der Konzeption und Planung von Maschinen vollumfänglich berücksichtigt wird. Etwaige Versäumnisse hinsichtlich einer sicheren Produktgestaltung in diesem Stadium können unzureichend sichere Produkte und kostenintensive Nacharbeiten zur Folge haben (Klein, 2013). Deshalb benötigen künftige Maschinenbauer und Produktdesigner für ihre spätere berufliche Praxis Fachwissen zur proaktiven sicheren und gesundheitsgerechten Gestaltung von Maschinen. Die voranschreitende digitale Transformation führt jedoch in Wechselwirkung mit weiteren Faktoren dazu, dass sich derartiges Wissen heutzutage ständig entwickelt und erweitert (Korunka & Kubicek, 2013). Fachkräfte sind entsprechend gefordert, ihr Fachwissen im Rahmen ihrer Arbeitsprozesse fortlaufend zu aktualisieren. Dabei wird der Betrieb mehr denn je zum Lernort und setzt zunehmend technologieunterstützte Lernformen ein, die Mitarbeitenden einen selbstgesteuerten Wissenserwerb nach individuellem Bedarf ermöglichen sollen (BMAS, 2017). Selbstgesteuerte Lernprozesse setzen jedoch spezifische Kompetenzen voraus, die zunächst entwickelt und gefördert werden müssen. Zu diesem Zwecke entwickeln die Autoren derzeit ein Lehrkonzept, das es angehenden Produktgestaltenden ermöglichen soll, bereits im Rahmen der universitären Ausbildung sicherheitstechnisches Fachwissen zu erwerben und dabei auch in der heutigen Informationsgesellschaft essentielle Erfahrungen mit selbstgesteuertem Lernen zu sammeln

Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Werkstückspannung beim Vertikal-Drehen

Die Auswertung von Unfallzahlen an Produktionsmaschinen der vergangenen Jahre zeigt, dass nach Jahren sinkender Unfallzahlen eine Stagnation eintritt (Mödden 2018). Der Unfallstatistik der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) ist außerdem zu entnehmen, dass die Ursache für tödliche oder schwere Unfälle sehr häufig freigesetzte Werkstücke sind. In den meisten Fällen lagen mangelhafte Aufspannsituationen vor (Kesselkaul Meyer 2016). Wenn die Möglichkeiten der inhärent sicheren Konstruktion und der technischen Schutzmaßnahmen ausgeschöpft sind und trotzdem Restrisiken verbleiben, muss im Schritt 3 die Benutzerinformation, die als instruktive Sicherheit zusammengefasst wird, darauf hinweisen (Neudörfer 2014, ISO 12100 2011, MRL 2006). Das Problem ist hierbei, dass die Beachtung der instruktiven Sicherheit vom Bediener abhängig ist. Das Vertikal-Drehen auf Fräsbearbeitungszentren ist ein arbeitssicherheitstechnisch besonders kritischer Prozess, weil dafür die Maschine mit vollwertigen Rotationsachsen für das Werkstück ausgerüstet wird. Durch die hohen Drehzahlen der Werkstücke steigen deren kinetische Energie und damit das Gefährdungsrisiko gegenüber der reinen klassischen Fräsbearbeitung stark an. Im Stillstand und bei geringen Drehzahlen hat das Werkstück dagegen in der Regel einen sicheren Stand und vermittelt dem Maschinenbediener unter Umständen eine trügerische Sicherheit. Wird das Werkstück außerdem manuell gespannt, entstehen trotz ausreichender technischer Zuverlässigkeit des Systems 'Werkzeugmaschine-Spannmittel-Werkstück' Unwägbarkeiten, die rein auf das menschliche Handeln also die Mensch-Maschine-Interaktion zurückzuführen sind. Die auf einer bewährten Risikoabschätzung beruhende normungstechnische Konvention erfordert Überwachungsfunktionen und instruktive Sicherheit für die konkrete Werkstückspannung (ISO 16090 2017). Sie setzt also quasi einen idealen und z. B. nicht ermüdenden und immer richtig handelnden Maschinenbediener voraus. Die oben erwähnten Unfallzahlen sind ein Beweis, dass die reale Situation nicht befriedigend ist. Die wesentliche Frage ist: Wie kann die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) als Teil des Maschinendesigns sicherer gestaltet werden? Und auf das konkrete Beispiel bezogen: Wie kann die Instruktion so verbessert werden, dass schwere Unfälle verhindert werden? Um diese Frage zu beantworten, ist es im ersten Schritt notwendig, den Einfluss der menschlichen Unzuverlässigkeit zu quantifizieren, um ihn so sowohl in technisch-physikalische Auslegung als auch in die Bewertung der Maschinensicherheit einfließen zu lassen

Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Werkstückspannung beim Vertikal-Drehen

Die Auswertung von Unfallzahlen an Produktionsmaschinen der vergangenen Jahre zeigt, dass nach Jahren sinkender Unfallzahlen eine Stagnation eintritt (Mödden 2018). Der Unfallstatistik der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) ist außerdem zu entnehmen, dass die Ursache für tödliche oder schwere Unfälle sehr häufig freigesetzte Werkstücke sind. In den meisten Fällen lagen mangelhafte Aufspannsituationen vor (Kesselkaul Meyer 2016). Wenn die Möglichkeiten der inhärent sicheren Konstruktion und der technischen Schutzmaßnahmen ausgeschöpft sind und trotzdem Restrisiken verbleiben, muss im Schritt 3 die Benutzerinformation, die als instruktive Sicherheit zusammengefasst wird, darauf hinweisen (Neudörfer 2014, ISO 12100 2011, MRL 2006). Das Problem ist hierbei, dass die Beachtung der instruktiven Sicherheit vom Bediener abhängig ist. Das Vertikal-Drehen auf Fräsbearbeitungszentren ist ein arbeitssicherheitstechnisch besonders kritischer Prozess, weil dafür die Maschine mit vollwertigen Rotationsachsen für das Werkstück ausgerüstet wird. Durch die hohen Drehzahlen der Werkstücke steigen deren kinetische Energie und damit das Gefährdungsrisiko gegenüber der reinen klassischen Fräsbearbeitung stark an. Im Stillstand und bei geringen Drehzahlen hat das Werkstück dagegen in der Regel einen sicheren Stand und vermittelt dem Maschinenbediener unter Umständen eine trügerische Sicherheit. Wird das Werkstück außerdem manuell gespannt, entstehen trotz ausreichender technischer Zuverlässigkeit des Systems 'Werkzeugmaschine-Spannmittel-Werkstück' Unwägbarkeiten, die rein auf das menschliche Handeln also die Mensch-Maschine-Interaktion zurückzuführen sind. Die auf einer bewährten Risikoabschätzung beruhende normungstechnische Konvention erfordert Überwachungsfunktionen und instruktive Sicherheit für die konkrete Werkstückspannung (ISO 16090 2017). Sie setzt also quasi einen idealen und z. B. nicht ermüdenden und immer richtig handelnden Maschinenbediener voraus. Die oben erwähnten Unfallzahlen sind ein Beweis, dass die reale Situation nicht befriedigend ist. Die wesentliche Frage ist: Wie kann die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) als Teil des Maschinendesigns sicherer gestaltet werden? Und auf das konkrete Beispiel bezogen: Wie kann die Instruktion so verbessert werden, dass schwere Unfälle verhindert werden? Um diese Frage zu beantworten, ist es im ersten Schritt notwendig, den Einfluss der menschlichen Unzuverlässigkeit zu quantifizieren, um ihn so sowohl in technisch-physikalische Auslegung als auch in die Bewertung der Maschinensicherheit einfließen zu lassen

Mit autonomen Landmaschinen zu neuen Pflanzenbausystemen

Ziel des Projektes war es, Szenarien zu künftigen Pflanzenbausystemen auf Basis autonomer Landmaschinen zu entwickeln und Fragestellungen für künftige Gestaltung dieses Forschungsfeldes abzuleiten. Es wurde untersucht, wie derzeitige Entwicklungen in den Bereichen Automatisierung und Digitalisierung genutzt werden können, um heutige Pflanzenbausysteme weiterzuentwickeln und nachhaltiger zu gestalten. In einem ersten Schritt wurde hierfür ein Szenario mit autonomen Großmaschinen entwickelt und bewertet. Es zeigt sich, dass aus rechtlichen und technischen Gesichtspunkten mit Ausnahme der Ernte alle Verfahrensschritte autonom darstellbar sind. Allerdings ergaben sich sowohl ökonomisch als auch pflanzenbaulich keine wesentlichen Verbesserungen im Vergleich zu heutigen Verfahren. In einem zweiten Schritt wurde daher ein Szenario für die Weizenproduktion mit kleinen autonomen Landmaschinen konzipiert. Hierfür wurden die Anforderungen der Maschinen aus dem Pflanzenbau abgeleitet. Als wichtige Kennwerte wurden der Leistungsbedarf, das Gewicht oder die Flächenleistung der Maschinenkonzepte abgeleitet und ökonomisch bewertet. Hierfür wurden auf Basis der künftig zu erwartenden Herstellungskosten der Ma-schinen, der voraussichtlich verfügbaren Feldarbeitstage, die Anzahl erforderlicher Kleinmaschinen sowie deren Kosten abgeleitet. Es zeigte sich, dass die Arbeitserledigungskosten der Kleinmaschinen auf Niveau heutiger Kosten liegen können. Aus pflanzenbaulicher Sicht gilt es künftig zu untersuchen, welche Pflanzen wie auf dem Acker kombiniert werden sollten. Aus technischer und ökonomischer Sicht ist die optimale Maschinengröße einzelner Verfahren zu klären. Weiterhin sollte untersucht werden, ob ein modularer Aufbau der Kleinroboter realisiert werden kann, um einzelne Bauteile in verschiedenen Verfahren einsetzen zu können und die Maschinenkosten weiter zu senken

Sicherheit beim Einsatz gebrauchter Baumaschinen

Was sind Gebrauchtmaschinen im Sinne der arbeitsschutztechnischen Vorschriften? Besonderheiten bei der Verwendung gebrauchter Maschinen, Rechtsgrundlagen, "wesentliche Veränderung" einer Maschine im Sinne des GS