
Automatisierung 4.0
Description
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"Der Tatsache, dass sich Technik und Industrie stetig und immer schneller weiterentwickeln, müssen sich heute alle Unternehmen stellen. Inzwischen sprechen wir von der vierten industriellen Revolution und es wird immer wichtiger, dass die Unternehmen ihre Maschinen auf einem aktuellen Stand halten, um nicht den Anschluss an die Zukunft zu verpassen. In seinem Buch analysiert der Autor die Herausforderungen und zeigt anhand von anschaulichen Beispielen, wie heutzutage Maschinen fit für die Industrie 4.0 gemacht werden können. Deren zusätzliche Anforderungen betreffen die Konstruktion, die Herstellung, die Instandsetzung und die Automatisierung des Maschinenparks. Die Beispiele, die der Autor einsetzt, um die Aufgabenstellung und die unternehmerische Umsetzung transparent und verstehbar zu vermitteln, entspringen dem täglichen Alltag." Der Wärmebehandlungsmarkt, Oktober 2024 "Die sogenannte vierte industrielle Revolution stellt eine Reihe von zusätzlichen Anforderungen an die Konstruktion und die Automatisierung von Verarbeitungsmaschinen: Produkte und deren Herstellungsverfahren werden nicht nur anspruchsvoller, sondern auch individueller. Ein Schwerpunkt dieses Buches ist die Projektion dieser Anforderungen auf bekannte Konstruktionsprinzipien. Daraus resultierende Funktionen werden an diversen Beispielen verdeutlicht, sodass ein Fahrplan zur Erarbeitung eines Lastenheftes für die Konstruktion einer wandlungsfähigen Verarbeitungsmaschine entsteht." GIESSEREI, Juni 2024 "Erschienen ist die zweite, aktualisierte und erweiterte Auflage des Buches 'Automatisierung 4.0 - Objektorientierte Entwicklung modularer Maschinen für die digitale Produktion' von Thomas Schmertosch, Markus Krabbes, Christian Zinke-Wehlmann. In der 2. Auflage wurde das Kapitel 'Kommunikation' auf den neuesten Stand gebracht sowie Abschnitte zu den Themen 'KI-gestützte Qualitätssicherung' und 'Simulation - der digitale Zwilling' ergänzt. Zudem wurde der aktuelle Forschungsstand zur Interaktion von I40-Komponenten eingearbeitet. Das Buch richtet sich an Studierende der Fachrichtungen Automatisierungstechnik und Mechatronik sowie an Wirtschafts-, Entwicklungs- und Konstruktionsingenieuren." EPP Elektronik, Produktion und Prüftechnik, 28.05.2024 "In diesem Lehrbuch werden die Herausforderungen der vierten industriellen Revolution analysiert und beispielhaft Lösungsszenarien aufgezeigt. Ein Schwerpunkt ist die Projektion der Anforderungen auf bekannte Konstruktionsprinzipien. [...] In der 2. Auflage wurde das Kapitel 'Kommunikation' auf den neuesten Stand gebracht sowie Abschnitte zu den Themen 'KI-gestützte Qualitätssicherung" und 'Simulation - der digitale Zwilling' ergänzt. Zudem wurde der aktuelle Forschungsstand zur Interaktion von I40-Komponenten eingearbeitet." Schaltschrankbau, Mai 2024 "Das Buch behandelt verschiedene Aspekte der Automatisierung, angefangen von den Grundlagen bis hin zu fortgeschrittenen Themen. Es diskutiert die Bedeutung von Industrie 4.0 für die Automatisierung und zeigt auf, wie Unternehmen von neuen Technologien und Trends wie digitaler Zwilling, IoT, künstlicher Intelligenz und Big Data profitieren können. Dabei wird auch auf die Herausforderungen und Chancen eingegangen, die mit der Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsprozessen einhergehen. Die Autoren legen großen Wert auf praxisnahe Beispiele und Anwendungen, um Lesern einen konkreten Einblick in die Umsetzung von Automatisierungslösungen zu geben. Dabei werden auch aktuelle Trends und Entwicklungen in der Automatisierungsbranche beleuchtet." Frank Meinert, frame-engineering.de, Mai 2024 "Die vierte industrielle Revolution stellt eine Reihe von zusätzlichen Anforderungen an die Konstruktion und die Automatisierung. Produkte und Herstellungsverfahren werden anspruchsvoller und individueller. Im Buch werden die Herausforderungen analysiert und an Beispielen Lösungsszenarien gezeigt. Es entsteht ein Fahrplan zur Erarbeitung eines Lastenheftes für die Konstruktion einer wandlungsfähigen Maschine." VDI-Z, Mai 2024More details
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Content
- Intro
- Vorwort
- Die Autoren
- Inhalt
- 1 Automatisierung 4.0 - Anforderungen und Perspektiven
- 1.1 Wahrnehmung von Industrie 4.0
- 1.2 Trends und Anforderungen im Maschinen- und Anlagenbau
- 1.2.1 Endprodukte bestimmen die Richtung
- 1.2.2 Der Engineering-Prozess verändert sich
- 1.3 Neue Anforderungen an Produktionsanlagen
- 1.3.1 Effizienz entscheidet über Erfolg
- 1.3.2 Service schafft Vertrauen
- 1.3.3 Qualität ist bedingungslos
- 1.3.4 Wandelbarkeit macht fit für die Zukunft
- 1.3.5 Sicherheit muss sein
- 1.3.6 Neue Technologien in Erfolge umsetzen
- 1.3.7 Digitale Produktion
- 1.4 Schlussfolgerungen
- 2 Entwurf modularer Maschinen und Anlagen
- 2.1 Definition und Eigenschaften von Modulen
- 2.1.1 Modularität
- 2.1.2 Funktionalität
- 2.1.3 Zustand und Zustandsänderungen
- 2.1.4 Kompatibilität
- 2.2 Modularität im Kontext zu Industrie 4.0
- 2.2.1 Objekte und Entitäten
- 2.2.2 Methoden und Funktionen
- 2.2.3 Botschaften und Dienste
- 2.2.4 Die I4.0-Komponente
- 2.2.4.1 Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0)
- 2.2.4.2 Technische Assets
- 2.2.4.3 Assets in der Informationswelt
- 2.2.4.4 Die Verwaltungsschale
- 2.2.4.5 Interaktion von I4.0-Komponenten
- 2.3 Methoden der Modularisierung
- 2.3.1 Etablierte Entwurfsmethoden
- 2.3.2 Zielanalyse der Anforderungen
- 2.3.2.1 Produktsicht
- 2.3.2.2 Investitionssicht
- 2.3.2.3 Produktionsumfeld
- 2.3.2.4 Herstellersicht
- 2.3.3 Konstruktive Detailanalyse
- 2.4 Modellierung
- 2.4.1 Entwurf einer funktionalen Struktur
- 2.4.1.1 Das Funktions- und Klassendiagramm
- 2.4.1.2 Das Zustandsdiagramm
- 2.4.1.3 Das Interaktionsdiagramm
- 2.4.2 Entwurf einer modularen Konstruktion
- 2.4.2.1 Das Moduldiagramm
- 2.4.2.2 Qualitatives Modulschema
- 2.4.3 Entwurf des Automatisierungssystems
- 2.4.3.1 Hardwarekonzept
- 2.4.3.2 Softwarekonzept
- 2.5 Zusammenführung und Fazit
- 3 Digitale Projektierung von Maschinen
- 3.1 Spezifikation als Ausgangspunkt einer Projektierung
- 3.2 Projektierung nach dem V-Modell
- 3.2.1 Abstraktes und reales Modell
- 3.2.2 Modell-Qualifikation, -Verifikation und -Validierung
- 3.2.3 Rechnerbasierter Entwurf
- 3.2.4 Modellierungsvarianten
- 3.3 V-Modell in der Anwendung
- 3.3.1 Grundstruktur und Eigenschaftssicherung
- 3.3.2 Dekomposition
- 3.3.3 Modularisierung und Objektorientierung
- 3.3.4 Grundstrukturen simulativer Erprobung
- 3.4 Übertragbarkeit des interdisziplinären Mechatronikansatzes
- 3.4.1 Simulative Erprobung großer Systeme
- 3.4.2 Lebenszyklusmodellierung
- 3.4.3 Grenzen simulationsgestützter Evaluierung
- 3.4.4 Ausblick
- 4 Qualitätssicherung neu denken
- 4.1 Begriffsübersicht
- 4.2 Was macht Qualität 4.0 aus?
- 4.3 Qualitätsmanagement und Modularisierung
- 4.3.1 Messen von Qualität
- 4.3.2 Analyse von Qualität
- 4.3.3 Im Detail: digitale Bildverarbeitung als Qualitätssicherungsverfahren
- 4.4 Qualität 4.0 in die Anwendung bringen
- 5 Modulare Automatisierung in der Praxis
- 5.1 Sukzessive Modularisierung
- 5.1.1 Szenarien einer sukzessiven Modularisierung
- 5.1.2 Dezentralisierte Hardware ist möglich
- 5.1.3 Dezentralisierte Hardware ist eingeschränkt möglich
- 5.1.4 Dezentralisierte Hardware ist nicht möglich
- 5.1.5 Heterogene Automatisierungstechnik
- 5.1.6 Zusammenfassung
- 5.2 Echtzeitfähigkeit dezentraler Systeme
- 5.2.1 Reaktionszeit - Definition und Anforderungen
- 5.2.2 Jitter - die große Unbekannte
- 5.2.3 Kurze Reaktionszeiten in dezentralen Strukturen
- 5.2.3.1 Erhöhung der Systemleistung
- 5.2.3.2 Interrupt-basierte Systeme
- 5.2.3.3 Intelligente Feldgeräte
- 5.2.3.4 Spezialentwicklungen
- 5.2.3.5 Intelligente I/O-Module
- 5.2.4 Zusammenfassung und Lösungsbeispiele
- 5.2.4.1 Dickenmessung sammelgehefteter Broschüren
- 5.2.4.2 Fehlbogenkontrolle
- 5.3 Maschinensicherheit
- 5.3.1 Anwendung der Maschinenrichtlinie in modularen Systemen
- 5.3.2 Sicherheitstechnik im Überblick
- 5.3.3 Sichere Steuerungstechnik
- 5.3.4 Sicherheitstechnik ergänzen oder integrieren?
- 5.3.5 Zusammenfassung
- 5.4 Kommunikation ist (fast) alles
- 5.4.1 Industrielle Kommunikation im Überblick
- 5.4.2 Ethernet-basierte Feldbusse - Eigenschaften und Arbeitsweise
- 5.4.3 OPC UA im Industrial Ethernet
- 5.4.4 Single Pair Ethernet
- 5.4.5 Sichere Kommunikation - Safety
- 5.4.6 Sichere Kommunikation bis in die Cloud - Security
- 5.4.7 Zusammenfassung
- 5.5 Adaptiv und intuitiv: HMI 4.0
- 5.5.1 Bedeutung und grundsätzliche Aufgaben
- 5.5.2 Konstruktive Gestaltung
- 5.5.3 SCADA-System
- 5.5.3.1 Systemeinordnung
- 5.5.3.2 Engineering von SCADA-Applikationen
- 6 Automatisierung 4.0 im Überblick
- Stichwortverzeichnis
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