BaSys 4
Die dienstbasierte Produktion
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Das Projekt „Basissystem Industrie 4.0“ (BaSys 4.0) wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., DLR Projektträger, Gesellschaft, Innovation, Technologie (Berlin) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.
Förderkennzeichen: 01 IS 16 022
Bibliografische Angaben und Impressum
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie. Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet abrufbar unter https://portal.dnb.de.
E-Book ISBN 978-3-932298-78-3
Layout und Satz: |
Fotosatz Sauter, Donzdorf |
Datenmanagement: |
Brocom, Kornwestheim |
Coverillustration: |
Justina Trefz, Kornwestheim |
E-Book-Herstellung und Auslieferung: |
Brockhaus Commission, Kornwestheim, www.brocom.de |
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© 2019 LOG_X Verlag GmbH, Ludwigsburg
Inhalt
Vorwort
1. Die Vorgeschichte
Im Zeitraffer
Eine Software-Revolution
2. Mitten hinein: Anwendungen
Der Nutzen für Betriebe
Perspektiven und Potenziale
Dimensionen der Transparenz
3. Der Lösungsraum entsteht
Jetzt wird’s technisch
Ende-zu-Ende-Kommunikation
Die Verwaltungsschale
Die Teilmodelle
Der Weg in die Praxis
4. Die dienstbasierte Produktion
Die wandelbare Produktion
Herausforderungen
… und Lösungsansatz
Ein offenes Betriebssystem
5. Bausteine, Lösungen, Module
Mehr als ein Schlagwort: Der Digitale Zwilling
Big Data möglich machen
Durchgehend dokumentieren
In Container verpackt
Live und in Farbe
6. Ein Blick in die Praxis – und in die Zukunft
Leistung für den Kunden
Von der Praxis zur Vision
Security first: Das Thema Sicherheit
Die nächsten Schritte
Literatur
Autorenporträts
Vorwort
Visionen brauchen eine inhaltliche Basis, sonst bleiben sie Utopie.
Industrie 4.0 ist für die deutsche Wirtschaft – und für die angewandte Forschung – nicht nur eine Vision, sondern ein erstrebenswertes Ziel. Mit einer Basis: „BaSys 4.0“. So hieß das Vorhaben, dessen Ergebnisse in dem vorliegenden eBook präsentiert werden, ursprünglich. Mittlerweile hat man sich auf die Lesart „BaSys 4“ geeinigt, ohne den damit verbundenen Anspruch aufzugeben. Dieser lautet: Die Grundlagen für ein Informationsmodell zu schaffen, in dem so genannte „Digitale Zwillinge“ dargestellt werden können. Bei diesen Modellen und Teilmodellen handelt es sich um wichtige Meilensteine auf dem Weg zur Digitalisierung, zu Industrie 4.0 und letztlich zur schnellen Wandelbarkeit industrieller Prozesse.
Damit schließt sich für uns als Verlag ein inhaltlicher Kreis – und ein neuer Zyklus beginnt. 1996 sind wir mit dem ersten Buch der „DYNAPRO-Trilogie“ gestartet, in der es um die Wandlungsfähigkeit der Produktion ging. Unser Auftrag war damals wie heute, die Inhalte aus der Forschung aufzubereiten, in die industrielle Praxis zu übertragen und für deren Verbreitung zu sorgen. Das Schlagwort heißt Wissenstransfer.
Diesem Auftrag fühlen wir uns nach wie vor verpflichtet und freuen uns deshalb über die Gelegenheit, die sich mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt „Basys 4.0“ bot. Die zu den Inhalten passende digitale Form war schnell gefunden. Mit unseren kompakten eBooks verfügen wir über ein zeitgemäßes und ausbaufähiges Medium, das sich in der Praxis bereits bestens bewährt.
Ziel muss es sein, die Grundlagen der digitalen Transformation von Produktionsbetrieben aufzuzeigen und umsetzbare Lösungsansätze zu vermitteln.
Genau daran orientiert sich das vorliegende eBook zu „BaSys 4“. Die Kernbotschaft: Industrie 4.0 ist auch für mittelständische Betriebe machbar und bietet Perspektiven für eine erfolgreiche Zukunft. Mittel zum Zweck ist ein auf Software basierendes „Betriebssystem für Fabriken“, das hier in seinen Grundzügen dargestellt wird.
Die digitale Transformation der Industrie, ja der gesamten Wirtschaft und Gesellschaft, hält weitere Herausforderungen für einen gezielten Wissenstransfer bereit. Das steht außer Frage. Wir werden uns diesen Aufgaben stellen, gemeinsam mit unseren Partnern aus der Forschung und für unsere Leser in den Unternehmen.
Dass wir dabei nach Kräften bemüht sind, auch komplexe wissenschaftliche Sachverhalte so verständlich wie möglich darzustellen, führt zwangsläufig zu der einen oder anderen Diskussion mit den beteiligten Forschern.
Dr. Thomas Kuhn und Frank Schnicke vom Fraunhofer IESE waren bereit, diese Diskussion auf konstruktive Weise mit uns zu führen, wofür ich ihnen an dieser Stelle herzlich danke. Die Mühe hat sich gelohnt, wie Sie, liebe Leser, bei der Lektüre des vorliegenden eBooks feststellen können.
Viel Spaß beim Lesen.
Ludwigsburg, im November 2019
Gerhard Spengler
Verleger
1. Die Vorgeschichte
Im Zeitraffer
Über die Geschichte der industriellen Revolutionen sind ganze Bibliotheken vollgeschrieben worden. Wir können und wollen uns hier also auf wenige Stichworte beschränken.
Der Beginn des Industriezeitalters wird allgemein mit der Nutzung von Wasser- und Dampfkraft für Herstellungsprozesse gleichgesetzt. Diese Entwicklung setzte am Ende des 18. Jahrhunderts ein und markiert mit zunehmender Mechanisierung die erste industrielle Revolution (siehe Bild 1).
Die zweite Revolution beginnt mit Arbeitsteilung und Massenproduktion in elektrisch angetriebenen, starr verketteten Systemen. Die zugehörigen Technologien wie das Fließband werden meist Henry Ford und der schnell wachsenden Automobilindustrie zugeschrieben, haben ihre Ursprünge jedoch in den Schlachthöfen des amerikanischen Mittelwestens in den 1870er Jahren.
Die Abkehr von starren Systemen hin zu Anlagen mit größerer Flexibilität wurde ermöglicht durch die Entwicklung der ersten programmierbaren Steuerungsgeräte (1969). Konsequenterweise basiert die dritte industrielle Revolution auf der Nutzung von Elektronik und Informationstechnik. Namentlich, um die Automatisierung von Produktionsprozessen weiter voranzutreiben. Einer der wichtigsten Treiber war hier die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS).
Die vierte industrielle Revolution schließlich, die derzeit in vollem Gang ist, basiert auf so genannten cyber-physikalischen Systemen, bei denen digitale und mechanische Technologien in vernetzten Produktionssystemen zusammenwirken. Das prägende Schlagwort dieser Ära heißt „Industrie 4.0“.
Bild 1: Industrielle Revolutionen im Überblick
Eine Software-Revolution
Wenn man einen Vergleich zur Automobilindustrie ziehen will, so liegt auch hier das entscheidende Potenzial für Innovation weniger in der Optimierung von Verbrennungsmotoren, sondern in alternativen Antrieben oder einer veränderten Mobilität durch autonomes Fahren. „Disruptoren“ wie Tesla konzentrieren sich stark auf die Weiterentwicklung der Software und stellen damit alle Hersteller in den Schatten, die sich auf inkrementelle mechanische Innovation konzentrieren. Mehr noch: Basiert die Revolution vor allem auf Software, kann man die Veränderungsgeschwindigkeit hochhalten und auf diese Weise Druck auf den Wettbewerb ausüben.