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atp magazin 11-12/2020: Charging … Industrie 4.0 goes Open Source

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Autor: Jonas Völker

atp magazin 11-12/2020: Charging … Industrie 4.0 goes Open Source

Das neue atp magazin ist da! In Ausgabe 11-12/2020 erfahren Sie, welches (noch) versteckte Potenzial in der Verwaltungsschale steckt, geben einen Überblick über ihre Entwicklungshistorie und machen deutlich, welche Erfolgsaussichten sie hat.

Die Verwaltungsschale (VWS) ist ein zentrales Element von Industrie 4.0 und meint die technische Realisierung des Digital Twins einer Komponente. Sie bildet die Informationsschicht des RAMI 4.0 und soll ein Gerät über die gesamte Lebensdauer begleiten. Insbesondere zum Entwurfszeitpunkt einer Automatisierungsanlage kann die Asset Administration Shell (AAS) außerdem dazu dienen, alle relevanten Daten für das Engineering der Anlage bereitzustellen.

Was sich momentan noch etwas sperrig anhört, könnte der digitalen Transformation der produzierenden Industrie einen unerwarteten Energieschub geben und den Hype um Industrie 4.0 neu aufladen. „Es geht um die optimierte Vernetzung der Prozessschritte, um mehr Gestaltungsmöglichkeiten in Produktion, Produkten und Systemen sowie um Effizienz und Mehrwerte“, wie es Hartmut Rauen, stellvertretender Hauptgeschäftsführer des VDMA im Editorial dieser Ausgabe anführt.

Genau dafür soll auch die Ende September vom ZVEI und VDMA gegründete Industrial Digital Twin Association (IDTA) sorgen, die gemeinsam mit Anwendern und Herstellern die Aktivitäten rund um die Verwaltungsschale koordinieren und als Open-Source-Lösung „Made in Germany“ weiterentwickeln möchte.

Werfen Sie einen Blick ins Inhaltsverzeichnis!

Die Interview-Highlights:

“Die Verwaltungsschale lädt Industrie 4.0 neu auf” (Gunther Koschnick)

Mit der Gründung der Industrial Digital Twin Association (IDTA) wollen ZVEI und VDMA gemeinsam mit Anwendern und Herstellern die Aktivitäten rund um die Verwaltungsschale koordinieren und als Open-Source-Lösung weiterentwickeln. Im atp-Interview erklärt Gunther Koschnick, ZVEI-Fachverbandsgeschäftsführer Automation, warum dafür eine eigene Plattform notwendig ist und wieso die Verwaltungsschale den Hype rund um Industrie 4.0 neu befeuert.

Hier geht’s zur Vorschau!

”Security funktioniert nicht mit Checklisten“ (Max Perner)

Mit dem rasant ansteigenden Vernetzungsgrad moderner Smart Factories öffnen sich für Cyberangreifer immer neue Einfallstore. Warum Security dennoch nicht immer eine Gratwanderung zwischen bestmöglicher Performance und höchster Sicherheit ist, macht Max Perner, Software Developer bei infoteam Software AG, im atp-Interview deutlich.

Die peer-reviewten Hauptbeiträge:

An industrial perspective on robot learning

Selbstlernende Roboter sind attraktiv: sie versprechen verkürzte Inbetriebnahmezeiten, einfache Programmierung und hohe Produktivität. Angesichts der vielen zu optimierenden Parameter und Trajektorien scheitern radikale Black-Box-Ansätze. Die Autoren schlagen vor, die Suche nach dem Optimum durch eine Aufteilung in Teilprobleme, die Verwendung von sinnvollen Startbedingungen oder das Imitieren von Lehrern zu erleichtern. Von dort aus kann dann in wenigen Versuchen das Optimum gefunden werden.

Eine Online-Plattform für Digitale Zwillinge

Im Maschinen- und Anlagenbau werden zunehmend Simulationsmodelle eingesetzt, die den gesamten Lebenszyklus von Planung, Inbetriebnahme, Betrieb und Service abdecken. Für die Simulationsmodelle – hier Digitaler Zwilling genannt – können von Komponentenherstellern bereitgestellte Teilmodelle verwendet werden. Der Beitrag beschreibt die Online-Plattform TwinStore, die die Verwaltung und Kombination der Teilmodelle in Bibliotheken unterstützt. Daraus können dann die Digitalen Zwillinge erstellt werden.

Optimierung in verteilten Produktionssystemen

Wie können wir modular aufgebaute, hochflexible Produktionssysteme optimal steuern? Ganz sicher nicht durch aufwendige Programmierung und Optimierung für jede benötigte Kombination. Eine dezentrale Optimierung mit selbstlernenden Algorithmen klingt verheißungsvoll. Der Beitrag zeigt, dass das sogar mit einer normalen SPS erreicht werden kann. Jeder Aktor bekommt einen Lernagenten. Diese ermitteln mit einem Potentialspiel den besten Weg, um die globale Zielfunktion zu maximieren. Das Anlagenbeispiel zeigt, dass die SPS damit noch nicht mal ausgelastet ist.

Robotergestützte dermatologische In-vivo-Messungen

Hautpflegeprodukte werden zur Qualitätssicherung im Labor auf Unterarmen aufgetragen und durch Feuchtigkeitsmessungen ausgewertet. Dieser bisher manuelle Prozess soll durch einen kollaborativen
Roboter durchgeführt werden. Dazu muss die Kamera die Lage des Unterarms erfassen, fünf Messpunkte definieren und diese senkrecht zur Hautoberfläche anfahren. Der Beitrag beschreibt, wie die Körperoberfläche durch ein Bildverarbeitungsmodell rekonstruiert und daraus der Verfahrweg berechnet wird.

Geschwindigkeitssprünge an Vorschubachsen

Aus der Grundlagenvorlesung Mechanik: Rasche Änderungen von Geschwindigkeiten erfordern hohe Kräfte. Bei Werkzeugmaschinen würde das starke und schwere Antriebe erfordern und Schwingungen
mit sich bringen. Der Beitrag schlägt stattdessen einen Impulsaktor vor, der wie ein Hammerschlag im richtigen Moment starke Impulskräfte erzeugen kann. Mit geeigneten Regelungen lassen sich die
gewünschten „zackigen“ Bahnprofile erreichen.

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