Industrie 4.0 at Universität Bochum

CityCITY: Bochum

CountryCOUNTRY: Germany

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Was ist ein technisches Asset? Was sind Beispiele für technische Assets in der Produktionstechnik?

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Was versteht man unter einem „System“? Wodurch ist ein System festgelegt?


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Was ist ein Digitaler Schatten?

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Was ist ein „Simulator“?

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Was versteht man unter „Kinematik“? Was versteht man unter „Dynamik“? Was ist der Unterschied zwischen „Kinematik“ und „Dynamik“?

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Mit welchem Verfahren analysieren Sie typischerweise die Reaktion von Bauteilen auf Belastung?

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Worin unterscheidet sich der „Minimalkoordinatenansatz“ vom „Maximalkoordinatenansatz“ der Starrkörperdynamik?

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Was versteht man unter „Digitale Fabrik“? Was ist das Ziel der „Digitalen Fabrik“?

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Was versteht man unter „Virtuelle Inbetriebnahme“? Was sind typische Ziele der Virtuellen Inbetriebnahme?

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Welcher Kernansatz wird aus der Belastungsanalyse des Tätigkeitsspektrum der industriellen Produktion abgeleitet?

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Wie Unterscheiden sich Unterstützung und Substitution?

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Welche Vor-und Nachteile entstehen durch Unterstützung?

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Industrie 4.0

Was ist ein technisches Asset? Was sind Beispiele für technische Assets in der Produktionstechnik?

Technisches Asset: „Ein technischer Gegenstand ist ein Artefakt, das speziell zur Ausführung einer
bestimmten Rolle in einem bestimmten System gedacht ist.” [VDI/VDE2015]

Beispiele: Roboter, Fräsmaschine, etc.

Industrie 4.0

Was versteht man unter einem „System“? Wodurch ist ein System festgelegt?


Definition: „Ein System ist eine abgegrenzte Anordnung von
Komponenten, die miteinander in Beziehung stehen.”

Festgelegt durch: 

Systemgrenze

Systemein- und -ausgangsgrößen

Komponenten, Subsysteme und

Systemelemente

Ablaufstruktur

Aufbaustruktur

Zustandsgrößen

Zustandsübergänge

Industrie 4.0

Was ist ein Digitaler Schatten?

Digitaler Schatten: „Der Digitale Schatten als ein Handlungsfeld von Industrie 4.0 ist das hinreichend genaue
Abbild der Prozesse in der Produktion, der Entwicklung und angrenzenden Bereichen mit dem Zweck, eine
echtzeitfähige Auswertungsbasis aller relevanten Daten zu schaffen. Im Einzelnen gehört dazu die
Beschreibung der notwendigen Datenformate, der Datenauswahl und der Datengranularitätsstufe.”
[WGP2015]

Digitaler Schatten: „Der Digitale Schatten als ein Handlungsfeld von Industrie 4.0 ist das hinreichend genaue
Abbild der Prozesse in der Produktion, der Entwicklung und angrenzenden Bereichen mit dem Zweck, eine
echtzeitfähige Auswertungsbasis aller relevanten Daten zu schaffen. Im Einzelnen gehört dazu die
Beschreibung der notwendigen Datenformate, der Datenauswahl und der Datengranularitätsstufe.”
[WGP2015]

Industrie 4.0

Was ist ein „Simulator“?

Definition: „Ein Simulationswerkzeug (nachfolgend auch
Simulator genannt) ist ein „Softwareprogramm, mit dem ein
Modell zur Nachbildung des dynamischen Verhaltens eines
Systems und seiner Prozesse erstellt und ausführbar
gemacht werden kann.” [VDI3633]

Industrie 4.0

Was versteht man unter „Kinematik“? Was versteht man unter „Dynamik“? Was ist der Unterschied zwischen „Kinematik“ und „Dynamik“?

Definition: Die Kinematik ist die Lehre von der
geometrischen und analytischen Beschreibung der
Bewegungszustände von Punkten und starren Körpern. Sie
berücksichtigt nicht die Kräfte und Momente als Ursache der
Bewegung.

Definition: Die Dynamik untersucht die Bewegung von
Massenpunkten, Massenpunktsystemen, Körpern und
Körpersystemen als Folge der auf sie wirkenden Kräfte und
Momente unter Berücksichtigung der Gesetze der
Kinematik.

Unterschiede:
Bei der Dynamik wird die Ursache der Bewegung mit berücksichtigt und nicht nur, wie bei der Kinematik, die Bewegungsmöglichkeit

Industrie 4.0

Mit welchem Verfahren analysieren Sie typischerweise die Reaktion von Bauteilen auf Belastung?

FEM-Analysen

Industrie 4.0

Worin unterscheidet sich der „Minimalkoordinatenansatz“ vom „Maximalkoordinatenansatz“ der Starrkörperdynamik?

Maximalkoordinaten: Das System wird an allen Verbindungsstellen freigeschnitten mit eigenem Koordinatensystem für jeden Teilkörper. 6 Achsen = DGL 30×30

Minimalkoordinaten: In Minimalkoordinaten werden die
Bewegungsgleichungen nur für die Freiheitsgrade des Systems aufgestellt. Es
müssen keine Zwangsbedingungen aufgestellt werden und somit auch keine
Zwangskräfte berechnet werden. Dies ist typisch für den Lagrange-Ansatz.

6 Achsen = DGL 6×6

Industrie 4.0

Was versteht man unter „Digitale Fabrik“? Was ist das Ziel der „Digitalen Fabrik“?

Die Digitale Fabrik ist der Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen, Methoden und
Werkzeugen – u. a. der Simulation und der dreidimensionalen Visualisierung –, die durch ein durchgängiges
Datenmanagement integriert werden.

Ihr Ziel ist die ganzheitliche Planung,
Evaluierung und laufende
Verbesserung aller wesentlichen
Strukturen, Prozesse und Ressourcen
der realen Fabrik in Verbindung
mit dem Produkt.

Industrie 4.0

Was versteht man unter „Virtuelle Inbetriebnahme“? Was sind typische Ziele der Virtuellen Inbetriebnahme?

Der realen Inbetriebnahme vorgelagerter Gesamttest des
Automatisierungssystems (AS) mithilfe eines Simulationsmodells der Anlage

Ziele:

Finden von Fehlern im Steuerungsprogramm,

Testen der Bedienoberflächen,

Testen und Validieren des dynamischen Verhaltens der Anlage,

Berücksichtigung von Sonderfällen,

Validierung der geplanten Anlagenparameter,

Gezielte Simulation von Störungssituationen

Industrie 4.0

Welcher Kernansatz wird aus der Belastungsanalyse des Tätigkeitsspektrum der industriellen Produktion abgeleitet?

Eine Überlastung des Menschen muss verhindert werden:
Belastung ist gut, Überlastung ist schlecht!

Industrie 4.0

Wie Unterscheiden sich Unterstützung und Substitution?

Unterstützung: Der Mensch hat die Hoheit, seine Performance wird durch verschiedene Arten der Unterstützung verbessert

Substitution: Der Mensch wird durch technische Systeme ersetzt

Industrie 4.0

Welche Vor-und Nachteile entstehen durch Unterstützung?

Vorteile:

  • Die Stärken beider “Parteien” können genutzt werden
  • weniger (Muskel-Skelett-)Erkrankungen
  • Steigerung der Produktivität
  • Steigerung der Leistung der Mitarbeiter

Nachteile:

  • Zu viel Unterstützung schadet (Abbau der Muskulatur, fehlende Aufmerksamkeit)
  • “Überassistenz” – Verlust der Kompetenzen (Bsp. Navigationsgeräte)
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