Elemente der "Fabrik der Zukunft" - Teil 2: Smart Plant - der Digitale Zwilling des Fabrikgesamtsystems - De Gruyter
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INTELLIGENTE FABRIK INDUSTRIE 4.0
Elemente der „Fabrik der Zukunft“
Teil 2: Smart Plant – der Digitale Zwilling des Fabrikgesamtsystems
Simon F. Schäfer*, Die Anforderungen an zukünftige Fabriken wachsen im Zuge der im-
Nils T. Gorke, mer komplexeren Vernetzung von Wertschöpfungsprozessen stetig.
Cihan Cevirgen, Dieser erhöhte Druck erfordert eine digitale Transparenz, um mit den
Yeong-Bae Park und gesteigerten Herausforderungen, insbesondere im Zielfeld Nachhaltig-
Peter Nyhuis keit, mitzuhalten. Die Themen Digitale Fabrik, Industrie 4.0 und Buil-
ding Information Modeling sind zunehmend im Einsatz in den jewei-
ligen Planungsdomänen einer Fabrik und leisten ihren eigenen Beitrag
zur Beherrschung der Komplexität und Verbesserung der Planungs-
ergebnisse. Offen ist, wie diese Elemente strukturiert zusammen-
geführt werden können, damit eine gesamtheitliche Lösung geplant,
gestaltet und gesteuert werden kann. Der vorliegende Beitrag geht die-
ser Frage nach und postuliert eine Vision der „Fabrik der Zukunft“. In
diesem zweiten Teil dieser Beitragsreihe werden die Gemeinsamkeiten
der Elemente abgeleitet und zum Digitalen Zwilling verknüpft.
Einleitung men auf einen in einem Handlungsrah- Bezüglich der Denkweise werden bei
men vergleichbaren Nenner zu bringen. der DF im Wesentlichen in einer räumli-
Anknüpfend an die im ersten Teil dieser Das nächste Cluster ist die Denkweise, chen Planungsebene Produktionssysteme
Beitragsreihe erarbeiteten Grundlagen welche die Grundhaltung des Elements u. a. durch Technologien wie Virtual/Aug-
[1] werden im Folgenden in die Konzepte in der Planung und / oder Betrieb einer mented Reality (VR / AR) digital model-
Digitale Fabrik (DF), Industrie 4.0 (I 4.0) Fabrik widerspiegelt. Zuletzt beschreibt liert [8], wohingegen bei der I 4.0 ganze
und Building Information Modeling (BIM) der Zeitrahmen den zeitlichen Horizont, Systeme auf Prozessebene abgebildet und
jeweils paarweise mithilfe eines Venn- in dem die jeweiligen Elemente für eine miteinander verknüpft werden [9]. Diese
Diagramms gegenübergestellt und zuerst Fabrik im Rahmen von Planungsaktivitä- Unterscheidung zeigt, dass das Konzept
in ihren grundlegenden Eigenschaften ten Wirkung erzielen. Nach den grund- I 4.0 einer ganzheitlichen Systembetrach-
voneinander abgegrenzt sowie Gemein- legenden Unterscheidungen werden die tung unterliegt, wohingegen bei der DF
samkeiten identifiziert. Die sich in der Schnittmengen mit ihrem dazugehörigen die ganzheitlich planungsbezogene Denk-
Gegenüberstellung ergebenden Cluster Potential für die Planung, Gestaltung und weise vorherrscht. Erst durch das gezielte
werden nachfolgend kurz erläutert. Steuerung einer Fabrik betrachtet. Anstoßen einer bestimmten Fragestellung
Als erstes wird der Anwendungshori- (z. B. Verbesserung der Materialflüsse)
zont betrachtet. Dieser bietet die Grund- Gegenüberstellung Digitale werden die dafür nötigen Informationen
lage dafür, die beiden betrachteten The- Fabrik und Industrie 4.0 aus einer zugrundeliegenden Datenbank
in ein Modell integriert, um zur Lösung
In der ersten Gegenüberstellung werden einer Aufgabenstellung beizutragen,
die Themenfelder DF und I4.0 betrachtet während durch die I 4.0 auch die Daten-
* Korrespondenzautor (Bild 1). Im Anwendungshorizont un- erhebung und -verarbeitung zum Einsatz
Dr.-Ing. Simon F. Schäfer terscheiden sich beide Themen grund- zukünftiger KI-gestützter Systeme vor-
Ingenics AG legend: Die DF kommt im Rahmen der bereitet wird (Big Data).
Schillerstraße 1/15, 89077 Ulm
Prozessplanung in einer virtuellen Weitere Unterschiede zeigen sich im
Tel.: +49 (0) 151 46756203
E-Mail: simon.schaefer@ingenics.com Umgebung insbesondere in der Fabrik- Zeitbezug: Die bei der I 4.0 charakteris-
planung zum Einsatz [2 – 4]. Die I 4.0 tische cyber-physische Verschmelzung
wiederum erlaubt durch den Einsatz von befähigt Fabriken kontinuierlich einen
Hinweis
Bei diesem Beitrag handelt es sich um
CPS eine Verschmelzung zwischen der noch höheren Automatisierungsgrad zum
einen von den Mitgliedern des ZWF- virtuellen und realen Welt. Damit hat die Beispiel durch die Selbstoptimierung von
Advisory Board wissenschaftlich I 4.0 einen erheblichen Einfluss auf den Prozessen zu erreichen und damit die Ef-
begutachteten Fachaufsatz (Peer-Review). Fabrikbetrieb [5 – 7]. fizienz sowie die Reaktionsfähigkeit zum
Open Access.©2022 Simon F. Schäfer, Nils T. Gorke, Cihan Cevirgen, Yeong-Bae Park und
Peter Nyhuis, publiziert von De Gruyter. Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative
Jahrg. 117 (2022) 3 Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz. 151INDUSTRIE 4.0 INTELLIGENTE FABRIK
Gebäudeleittechnik. Die I 4.0 hingegen
stellt einen wesentlichen Teil der Produk-
tions-IT (BDE, MES, u. a.) dar und ist als
solcher Grundlage weiterer „4.0“-Anwen-
dungen, wie z. B. der Instandhaltung 4.0
(Predictive Analytics) zur vorausschau-
enden Maschinenwartung.
Hinsichtlich der Denkweise zeigt sich,
Bild 1. Gegenüber-
dass sich die Intelligenz bei BIM durch das
stellung Digitale
Fabrik und Indus- übergeordnete Koordinationsmodell und
trie 4.0 die Zusammenführung von grafischen
und nicht grafischen Informationen in
einer gemeinsamen Informationsdaten-
bank [13] als „zentrale Intelligenz“ aus-
prägt. Im Gegensatz dazu findet sich die
im Falle der Industrie 4.0 die Intelligenz
dezentral in einzelnen CPS-Lösungen,
welche jedoch zusammengeschaltet und
vernetzt sind (Konnektivität) [14]. Bei der
I 4.0 entsteht das „große Ganze“ somit als
Summe der dezentralen, intelligenten Ein-
Kunden zu steigern [10, 11]. Die DF wie- Implementierung weitreichender Smart zelteile (CPS / CPPS), während BIM erst in
derum tritt in diesem Kontext als „Enab- Factory-Applikationen sein. der Zusammenführung der ausgeplanten
ler“ zur Lösung eines Problems in der Pla- und parametrisierten Gebäudeelementen
nung einer Fabrik auf, indem bspw. durch Gegenüberstellung BIM intelligent wird.
punktuell eingesetzte Ablaufsimulationen und Industrie 4.0 Der Zeitbezug zeigt sich bei den beiden
Verbesserungspotentiale für die Zukunft Themen durch den Vergleich der Ver-
aufgedeckt werden können, ohne diese Im direkten Vergleich von BIM und I 4.0 änderbarkeit der Daten: Die I 4.0 exis-
sofort in die Fabrik zu überführen [12]. (Bild 2) zeigt sich, dass der jeweilige An- tiert rund um untereinander vernetzte
Bei Betrachtung der Schnittmenge wird wendungshorizont der beiden Themen Lösungen, welche in Echtzeit – eine der
deutlich, dass im Kern die Idee der Smart sich vor allem auf das spätere Gebäude wesentlichen Eigenschaften der I 4.0
Factory (oder auch Produktion 4.0) getrof- bzw. den Gebäudebetrieb sowie die Pro- [15] – Daten austauschen. Die Datenlage
fen wird. Mit der DF können rechnerba- duktion bezieht. BIM liefert durch die wird also stets aktualisiert und ist somit
siert die Produkte und deren Fertigung gezielte Modellierung vor allem die Ein- dynamisch. Das BIM als Informations-
virtuell abgebildet und simuliert werden. gangsdaten für das spätere Facility Ma- datenbank wird vor allem während der
In Verbindung mit der Konnektivität und nagement sowie die Grundlagen für die Planungsphase aufgebaut und parame-
Intelligenz von I 4.0 kann die reale Fabrik
in eine smarte Produktionsumgebung
überführt werden. Durch die Smart Facto-
ry wird es möglich, die gesamte Planung
als auch den Betrieb der Fabrik abzubil-
den, um daraus organisatorische Eingriffe
in die Fabrik vorzudenken und umzuset-
zen. Diese Verknüpfung erlaubt die Ent-
wicklung eines Industrie-4.0-DMU (Digi-
taler Zwilling der Produktion), mit dessen
Möglichkeiten sich ganze Prozessketten Bild 2. Gegenüber-
virtuell in Betrieb nehmen, reale Produk- stellung BIM und
tionssysteme kontrollieren, Anpassungen Industrie 4.0
in der Fabrik simulieren und in die realen
Produktionsprozesse überführen lassen.
Im gleichen Maße wie das Fabrik DMU
(s. u.) die frühzeitige geometriebezogene
Absicherung Fabrik ermöglicht, wird das
Industrie-4.0-DMU als Testumgebung
der intelligenten Produktionssysteme zu-
künftig der Schlüssel für die tiefgehende
152 Jahrg. 117 (2022) 3INTELLIGENTE FABRIK INDUSTRIE 4.0
trisiert; im Betrieb jedoch nur punktuell
überarbeitet. Die Datenlage und der Zeit-
bezug sind daher mit Bezug auf das Faci-
lity Management als statisch anzusehen.
Der gemeinsame Nutzen von I 4.0
und BIM liegt im Betrieb der Fabrik,
d. h. in der kontinuierlichen Steuerung
und Überwachung der Produktion im
Zusammenspiel mit dem Gebäude als Bild 3. Gegenüber-
funktionierende Einheit. Hierbei stehen stellung BIM und
insbesondere Stoff- und Energieströme Digitale Fabrik
im Fokus. BIM liefert hierfür die sta-
tische Datengrundlage sowie die not-
wendige Gebäudesensorik im Sinne der
Gebäudeleittechnik sowie die „gewartete
und funktionierende Hardware“ durch
die Unterstützung des Facility Manage-
ments. Innerhalb dieses Rahmenwerks
verortet sich die I 4.0 als direkte Schnitt-
stelle zur Produktion und Logistik sowie
angrenzender Funktionen der Wert-
schöpfungskette, wie etwa der Supply rung auf die Bauwerks- bzw. Fabrikpla- Der gemeinsame Nutzen von BIM und
Chain oder der Instandhaltung 4.0 in nung. Während bei BIM das Bauwerk, die der DF liegt in der Planung von Fabriken
Form der Produktions-IT. Zusammen bil- technische Gebäudeausstattung und die und Fabrikgebäuden sowie der zugehöri-
den die beiden Elemente die gesamtheit- Bauwerkssimulation fokussiert werden gen Betriebsmittelanordnung. Durch die
liche Gebäude- und Anlagensteuerung [17], liegt der Anwendungshorizont der 3D-basierte, geometrische Modellierung
ab. Durch die gemeinsame Auswertung DF in der Fabrik- und der Produktions- können schon in frühen Planungspha-
und die aggregierte Darstellung können technikplanung sowie der Prozesssimula- sen Informationen hinsichtlich Gebäu-
Rückschlüsse auf den optimalen Be- tion [2]. Auch der Inhalt der Modellierung dekubatur, Betriebsmittelanordnungen
triebspunkt der Fabrik getroffen werden. unterscheidet sich: Durch BIM werden sowie Materialflüsse u. v. m. zwischen
Ebenso sind Untersuchungen zu alterna- Informationen bezüglich geometrischer unterschiedlichen Planungsbeteiligten
tiven Zuständen denkbar, was durch die und nicht-geometrischer Informationen ausgetauscht werden. Durch die Nutzung
neue Anwendung des Flexibilitäts-DMU in parametrisierten Gebäudeelementen einheitlicher und standardisierter Daten-
zukünftig systematisch ermöglicht und hinterlegt. Hingegen sind bei der Digita- austauschformate sowie Schnittstellen
untersucht werden sollte. Gerade vor len Fabrik Informationen über Prozesse wird eine digitale Durchgängigkeit er-
dem Hintergrund der Nachhaltigkeit mit und Flüsse in den Modellen verankert. reicht, wodurch eine redundante Daten-
der erforderlichen digitalen Transparenz Die Denkweise der Planung durch BIM haltung, systemtechnische Insellösungen
(z. B. zur Auswertung und Reporting- liegt auf dem Betrieb des Bauwerks sowie oder auch der Datenaustausch via un-
fähigkeit) und der notwendigen Ver- in der Koordinationsfunktion der unter- abhängigen Speichermedien obsolet
zahnung von Produktions- und Energie- schiedlichen Planungsgewerke [18]. Als sind.
flexibilität (vgl. [16]), zur Erhöhung des Beispiel kann hier die Kostenmodellie- In Neubau- oder Restrukturierungpro-
Einsatzes erneuerbarer Energien, wird rung genannt werden. Hingegen wird jekten können die zukünftigen Fabriken,
dieses DMU als Digitaler Schatten der Fa- durch die DF-Wert auf die ganzheitliche Gebäude und Produktionsanlagen über
brik ein elementarer Baustein des künfti- Darstellung sowie auf die Kooperations- Virtual Reality abgesichert oder durch
gen Fabrikbetriebs sein. funktion zwischen allen Betriebsmitteln Augmented Reality während des Pla-
Gemeinsam steht die Schnittstelle des und Prozessen gelegt [19]. Eine beispiel- nungsprozesses in Brownfield-Projekten
BIM und der I 4.0 für das Smart Building hafte Anwendung sei hier die Prozess- am vorgesehenen Einsatzort virtuell po-
und stellt somit ein wesentliches Element modellierung. sitioniert werden. Zusätzlich lassen sich
für die Produktion der Zukunft dar. Im Kontext der Fabrikplanung ori- Punktwolken von Bestandsdaten durch
entiert sich bei der Methodik BIM der neueste Scanner-Technologien einfach
Gegenüberstellung BIM Zeithorizont auf den Bauwerksentste- verorten und in die Planungsprogramme
und Digitale Fabrik hungsprozess und beantwortet daher die importieren. Mittels Simulationen ist es
Fragen „Wie und Wann“ etwas auszufüh- möglich, beispielsweise Klimadaten, Ma-
Zuletzt werden die beiden Themen BIM ren ist. Im Gegensatz dazu orientiert sich terialflussabhängigkeiten, Energiekenn-
und DF untersucht (Bild 3). Die Unter- die DF am Planungsergebnis und beant- werte und -verbräuche in die Planung
schiede zwischen BIM und der Digitalen wortet damit die Frage „Was“ umgesetzt zu integrieren. Zur Absicherung der
Fabrik betreffen vor allem die Fokussie- werden soll. Planung eignet sich für beide Planungs-
Jahrg. 117 (2022) 3 153INDUSTRIE 4.0 INTELLIGENTE FABRIK
fälle die Methode Fabrik-DMU, bei der die
Teilmodelle der einzelnen Planungsdis-
ziplinen in ein Gesamtmodell zusammen-
gefügt und anschließend hinsichtlich
Baubarkeitsfehler, Kollisionen und Auf-
baureihenfolgen zu analysieren sind. Die
grundlegende Ausweitung des Planungs-
umfangs der DF auf das reale Bauwerks-
modell – und damit der erste Vorgriff auf Bild 4. Übergeord-
die BIM-Methodik – wurde in der Auto- nete Schnittmengen-
mobilindustrie bereits vor dem allgemei- betrachtung und
nen Bekanntwerden von BIM umgesetzt Ableitung des Smart
Plant
[20]. Das Fabrik-DMU kann daher als
Vorläufer der aktuellen Erschließung der
BIM-Methodik durch die Fabrikplanung
[13] angesehen werden. Zukünftig ist
darüber hinaus die Summe der planeri-
schen Einzelaktivitäten, der Integration
unterschiedlicher Informationen in die
Teilmodelle der Planungsbeteiligten und
die anschließende Zusammenführung al-
ler planerischen Ergebnisse, eine Schnitt-
menge von BIM und DF, als Smart Plan- auch die Produktion und bildet alle we- Bedarf auf den Betrieb der Fabrik zu
ning zu verstehen. sentlichen Aspekte der Fabrikplanung, übertragen. Er erreicht somit die bidirek-
des Gebäude- und Anlagenbetriebs sowie tionale Verknüpfung von realem Vorbild
Zusammenführung als Vision der Prozess- und Arbeitsorganisation ab und virtueller Spiegelung. Das beschrie-
für die Fabrik der Zukunft und verknüpft sowohl statische als auch bene Zukunftsbild geht hierbei über den
dynamische Daten. In der Folge ent- bisherigen Horizont Digitaler Zwillinge
Durch die getrennte Betrachtung der drei steht erstmals ein holistischer Digitaler hinaus und beschreibt die umfassende
Elemente konnte gezeigt werden, dass Zwilling des Fabrikgesamtsystems – das Zusammenführung des Fabrikgesamt-
jeder Bereich für sich einen wesentlichen Smart Plant. systems von Gebäude, Produktion und
Beitrag zur Verbesserung der Planung Dieses umfassende Gegenstück zu der intelligenter Steuerungssystematik.
bzw. des Betriebs von Fabriken liefert. real existierenden Fabrik bietet einen Zur Umsetzung dieser Vision einer
Bei der paarweisen Gegenüberstellung vollständig transparenten Überblick so- Fabrik der Zukunft empfiehlt es sich,
und Kombination der Eigenschaften, wohl des aktuellen, dynamischen Sys- kurzfristig auf bereits im Einsatz befind-
konnten – als Erweiterung des bereits er- temzustands als auch des lückenlosen, liche Systematiken aufzubauen und diese
probten Fabrik-DMU – die neuen Anwen- statischen Parametersets aller der Pro- schrittweise zum Digitalen Zwilling des
dungen des Flexibilitäts-DMUs sowie des duktionsstätte zugeordneten Betriebs- Fabrikgesamtsystems zu erweitern:
Industrie-4.0-DMUs abgeleitet werden. mittel, technischen Ausstattungen sowie
Durch diese Erweiterungen können Gebäudeelemente. Erweiterung der Parametrisierung von
die immer wichtigeren, neuen Planungs- Die Kombination des Systemzustands Fabrik- und Gebäudeelemente im BIM
bereiche der intelligenten Sensorik und aus BIM und I 4.0 mit dem realen System- n Fabrikplanung in BIM ist bereits erfolg-
Vernetzung (Smart Factory) sowie der verhalten inkl. aller Stoff- und Energie- reich im Einsatz und kann kurzfristig
Kombination von Produktions- und Ener- ströme, modelliert mit den Werkzeugen angepasst werden.
gieflexibilität im Fabrikbetrieb (Smart und Methoden der DF, führt zu einer n Stoff- und Energieflüsse (z. B. Speiche-
Building) nicht nur systematisch geplant, simulationsfähigen Spiegelung der Fa- rung von Vorgänger- / Nachfolger-Be-
sondern auch frühzeitig überprüft und brik als Gesamtsystem von Produktion ziehungen) können in die Parametri-
hinsichtlich der Funktionalität verbes- und Gebäude und erweitert somit das sierung aufgenommen werden.
sert werden. Als konsequenter nächster unidirektionale Abbild der Fabrik (Digi- n Mögliche Betriebszustände, wie z .B.
Schritt ist eine Zusammenführung aller taler Schatten) (Bild 5). Arbeits- und Rüstzeiten, werden ge-
drei Ansätze anzustreben (Bild 4). Der Digitale Schatten ist Basis für speichert.
Durch die weitere Kombination und Auswertungen und vorausschauende, n IFC könnte dadurch zum Datenformat
Verknüpfung des Smart Plannings, des manuelle Eingriffe wie Predictive Ana- des Digitalen Zwillings werden.
Smart Buildings sowie der Smart Factory lytics. Der Digitale Zwilling ergänzt den
entsteht erstmals ein vollständig digita- Digitalen Schatten um die Möglichkeit, Verknüpfung der erweiterten BIM-Para-
les Abbild der Fabrik als Gesamtsystem. alternative Systemzustände, Fahrweisen metrisierung mit dem durch DF geplan-
Dieses umfasst sowohl das Gebäude als und Optimierungen zu testen und bei ten und modellierten Systemverhaltens.
154 Jahrg. 117 (2022) 3INTELLIGENTE FABRIK INDUSTRIE 4.0
sie Potentiale bieten. Die Zusammen-
führung der drei Schnittstellen (DMUs)
führt zur Identifizierung des Zielfeldes
mit der Vision des Smart Plant als zen-
trales Instrument zur Planung und zum
Betrieb der Fabrik der Zukunft. Bisherige
Bild 5. Abgren- isolierte Lösungen und Ansätze, die sich
zung und Ein- an einer solchen Verkettung von Metho-
satzbereiche von den versuchen, sind häufig Teillösungen,
Digitalem Schat- die keine gesamtheitliche Betrachtung
ten und Digita-
erlauben. Auch dieser Beitrag bietet
lem Zwilling
noch keine vollständige und einsatz-
fähige Lösung. Vielmehr wird hier ein
Ansatz vorgestellt, der Anforderungen
und Eigenschaften einer solchen Lösung
definiert sowie einen groben Stufenplan
zur möglichen Realisierung vorschlägt.
Eine Umsetzung und Integration in die
operative Planung und den Betrieb stel-
n Simulationsmodelle werden innerhalb Bilanzierung etwa im Bereich der Nach- len sich hierbei als der wesentliche zu-
der DF bereits seit Jahren erfolgreich haltigkeit. künftige Forschungsbedarf dar.
modelliert und eingesetzt. Herausfor-
derung war und ist immer die Daten- Zusammenfassung
basis des Modells. Literatur
n Die statische Datengrundlage des BIM Die Abgrenzung der einzelnen Elemente 1. Schäfer, S. F.; Gorke, N. T.; Cevirgen, C.;
wird damit zur Eingangsgröße eines sowie die detaillierte Betrachtung der Park, Y.-B.; Nyhuis, P.: Elemente der „Fabrik
dynamischen Simulationsmodells der Schnittstellen machen deutlich, in wel- der Zukunft“ – Teil 1: Digitale Fabrik, In-
dustrie 4.0 und BIM. ZWF 117 (2022) 1 – 2,
DF. cher Nähe die drei diskutierten Themen
S. 20 – 24
zueinanderstehen. Diese Nähe wurde DOI: 10.1515/zwf-2022-1002
Das entstandene Simulationsmodell wird bislang in der Praxis sowie in der Wis- 2. Bracht, U.; Geckler, D.; Wenzel, S.: Digitale
mit den Echtzeitdaten des Betriebs aus senschaft häufig nur unzureichend be- Fabrik – Methoden und Praxisbeispiele. Ba-
der I 4.0 verknüpft und erweitert. leuchtet und definiert. Diese Beitrags- sis für Industrie 4.0 (VDI-Buch). Springer-
n Die vernetzten Daten bieten damit reihe bietet einen Ansatz, die drei Ele- Verlag, Berlin, Heidelberg 2018
nicht nur eine Live-Darstellung des mente BIM, Industrie 4.0, Digitale Fabrik 3. Dombrowski, U.; Karl, A.; Ruping, L.:
Produktionssystems, sondern auch durch eine Betrachtung der Gemeinsam- Herausforderungen der Digitalen Fabrik im
Kontext von Industrie 4.0. ZWF 113 (2018)
die Möglichkeit zur Untersuchung al- keiten und Unterschiede in einen Bezug
12, S. 845 – 849
ternativer Fahrweisen und Optimie- zueinander zu setzen. Mit Hilfe dieser DOI: 10.3139/104.112030
rungen. Betrachtung ist es möglich, den nächst- 4. Plinta, D.; Krajčovič, M.: Production System
konsequenten digitalen Evolutionsschritt Designing with the Use of Digital Factory
Im letzten Schritt wird zusätzlich auch in der Planung und dem Betrieb von Fa- and Augmented Reality Technologies. In:
noch die durch BIM geplante Gebäude- briken zu definieren: Das Smart Plant Szewczyk, R.; Zieliński, C.; Kaliczyńska,
technik mit integriert. als holistischer Digitaler Zwilling des Fa- M. (Hrsg.): Progress in Automation, Robot-
n WBS (Whole Building Simulation) brikgesamtsystems. ics and Measuring Techniques. Springer
International Publishing, Cham 2015,
oder ähnliche Verfahren können auto- Während die Unterschiede helfen, die
S. 187 – 196.
matisiert und in enger Verzahnung Elemente voneinander zu unterscheiden DOI: 10.1007/978-3-319-15796-2_19
der Produktions- und Gebäudedaten und den jeweiligen Einsatz zu spezifi- 5. Bauernhansl, T.; Dombrowski, U. (Hrsg.):
(z. B. Abwärme durch aktuelle Maschi- zieren, dienen die Gemeinsamkeiten vor Einfluss von Industrie 4.0 auf unsere
nenauslastung) durchgeführt werden. dem Hintergrund der Planung und des Fabriken und die Fabrikplanung – Eine
n Die Gebäudesteuerung wird mit der Betriebs der Fabrik der Entwicklung des Broschüre des Fachbeirats Deutscher Fach-
Produktionssteuerung verknüpft. Zukunftsbildes. Die Schnittstellen der kongkress Fabrikplanung. Technische Uni-
drei Konzepte werden in Analogie zum versität Braunschweig, Institut für Fabrik-
betriebslehre und Unternehmensforschung,
In der Zusammenführung ist der ho- bereits etablierten Fabrik-DMU jeweils
Braunschweig 2016
listische Digitale Zwilling des Fabrik- als Digital Mock-up (DMU) bezeichnet. 6. Mertens, P.; Barbian, D.; Baier, S.: Digita-
gesamtsystems verfügbar und dient zur Sie zeigen, wie die Kombination von lisierung und Industrie 4.0 – eine Relati-
Optimierung der Fahrweisen und des Be- jeweils zwei der drei Elemente als eine vierung. Springer Fachmedien Wiesbaden,
triebspunkts sowie der digitalen Trans- gemeinsame Anwendung funktionieren Wiesbaden 2017
parenz hinsichtlich Auswertung und können und für welche Aufgabenfelder DOI: 10.1007/978-3-658-19632-5
Jahrg. 117 (2022) 3 155INDUSTRIE 4.0 INTELLIGENTE FABRIK
7. Javaid, M.; Haleem, A.; Pratap Singh, R.; 18. Arayici, Y.: Towards Building Information Yeong-Bae Park, M. Sc., geb. 1994, studierte
Rab, S.; Suman, R.: Upgrading the Manufac- Modelling for Existing Structures. Struc- am Karlsruher Institut für Technologie
turing Sector via Applications of Industrial tural Survey 26 (2008) 3, S. 210 – 222 (M. Sc.) sowie an der Technischen Universität
Internet of Things (IIoT). Sensors Interna- DOI: 10.1108/02630800810887108 Ilmenau (B. Sc.) Wirtschaftsingenieurwesen
tional (2021) 2, S. 100129 19. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik mit den Schwerpunkten Produktion, Logistik
DOI: 10.1016/j.sintl.2021.100129 (Hrsg.): VDI 4499 Blatt 1: Digitale Fabrik – und Informationstechnik. Seit 2019 arbeitet
8. Adelmann, R.: Augmented Reality in der in- Grundlagen. VDI e. V., Frankfurt a. M. 2008 er am Institut für Fabrikanlagen und Logistik
dustriellen Praxis. In: Orsolits, H.; Lackner, M. 20. König, A.: Entwicklung eines digitalen Fa- (IFA) der Leibniz Universität Hannover als
(Hrsg.): Virtual Reality und Augmented brikgesamtmodells und dessen Integration Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fach-
Reality in der Digitalen Produktion. Springer in die Fabrikstrukturplanung eines Auto- gruppe Fabrikplanung. In Forschungs- und
Fachmedien, Wiesbaden 2020, S. 7–32 mobilherstellers. Digitales Fabrikgesamt- Industrieprojekten befasst sich Herr Park mit
DOI: 10.1007/978-3-658-29009-2_2 modell für die Fabrikstrukturplanung. Zugl.: der Beschreibung, Bewertung und Gestaltung
9. Siepmann, D.: Industrie 4.0 – Fünf zen- Clausthal, Techn. Univ., Diss., 2013. Band von Kommunikationskonzepten in Fabriken
trale Paradigmen. In: Roth, A. (Hrsg.): Ein- 30: Innovationen der Fabrikplanung und im Kontext von Industrie 4.0.
führung und Umsetzung von Industrie 4.0. -organisation. Shaker Verlag, Düren 2013 Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Nyhuis, geb. 1957,
Springer-Gabler-Verag, Berlin, Heidelberg studierte Maschinenbau an der Leibniz Uni-
2016, S. 35 – 46 Die Autoren dieses Beitrags versität Hannover und arbeitete im Anschluss
10. Arnold, C.; Kiel, D.; Voigt, K.-I.: How the als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am In-
Dr.-Ing. Simon F. Schäfer, geb. 1987, studierte
Industrial Internet of Things Changes Busi- stitut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA).
Wirtschaftsingenieurwesen. Er war nach An-
ness Models in Different Manufacturing In- Nach seiner Promotion zum Dr.-Ing. wurde
stellung bei der Volkswagen AG (Fabrikplanung)
dustries. International Journal of Innovation Wissenschaftlicher Mitarbeiter am IMAB der er habilitiert, bevor er als Führungskraft im
Management 20 (2016) 8, S. 1640015 TU Clausthal (zuletzt Vertretung der Professur). Bereich Supply Chain Management in der
DOI: 10.1142/S1363919616400156 Derzeit ist er Project Manager bei der Ingenics Elektronik- und Maschinenbaubranche tätig
11. Levina, A.; Kalyazina, S.; Ershova, A.; AG (Ulm) und verantwortet neben der Projektlei- war. Seit 2003 leitet er das Institut für Fabrik-
Schuur, P.: IIOT Within the Architecture of tung mehrerer Kundenprojekte auch die Weiter- anlagen und Logistik (IFA) der Leibniz Uni-
the Manufacturing Company. In: Proceedings entwicklung der Fabrikplanung an der Schnitt- versität Hannover. Im Jahr 2008 übernahm
of the International Scientific Conference – stelle zu BIM, Smart Factory und Green Factory. er die Funktion eines geschäftsführenden
Digital Transformation on Manufacturing, Er ist zudem berufen in den VDI-Richtlinienaus- Gesellschafters des IPH.
Infrastructure and Service (DTMIS‘20). ACM, schuss 2552 11.8 (Fabrikplanung mit BIM).
New York, NY, USA 2020, S. 1 – 6 Dipl. Wirtsch.-Ing. Nils Thorben Gorke, geb. Abstract
DOI: 10.1145/3446434.3446467 1986, arbeitet bei der Volkswagen AG – Ab-
12. Dangelmaier, W.; Laroque, C.: Immersive The demands on future factories are grow-
teilung Planung Fabrikstruktur. Derzeit ist
3D-Ablaufsimulation von richtungsoffenen ing steadily in the course of the increas-
er Projektleiter eines Teilprojektes für den
Materialflussmodellen zur integrierten ingly complex networking of value creation
Werksumbau Emden als Beitrag zur Elektro-
processes. This increased pressure requires
Planung und Absicherung von Fertigungs- mobilität. Weiterhin ist er verantwortlich für
increased digital transparency in order to
systemen. In: Engelhardt-Nowitzki, C.; die Umsetzung der Methodik BIM in aktuellen
keep up with the increased challenges, espe-
Nowitzki, O.; Krenn, B. (Hrsg.): Management Fabrikplanungsprojekten sowie für die Weiter-
cially in the target field of sustainability. The
komplexer Materialflüsse mittels Simulation. entwicklung der Schnittstellen SmartBuilding
topics Digital Factory, Industry 4.0 and Build-
Gabler Verlag, Wiesbaden 2008, S. 253 – 267 und Greenbuilding. In dem VDI-Richtlinienaus-
ing Information Modeling are increasingly
DOI: 10.1007/978-3-8349-9646-6_16 schuss 2552 11.8 ist er ebenfalls berufen.
used in the respective planning domains of
13. Rieke, L.; Schäfer, S. F.; Hingst, L.; Hook, J.; Cihan Cevirgen, M. Sc., geb. 1990, studierte
a factory and make their own contribution to
Nyhuis, P.: Einsatz von BIM in der Fabrikpla- an der Technischen Universität Braunschweig,
der Leibniz Universität Hannover und der mastering the complexity and improving the
nung. Weiterentwicklung durch der digitalen
University of California Santa Barbara Wirt- planning results. It remains to be seen how
Fabrikplanung durch eine interdisziplinäre
schaftsingenieurwesen mit den Schwerpunkten these elements can be brought together in a
Planungsmethodik. wt Werkstattstechnik
Produktionstechnik und Produktionswirtschaft. structured way so that a holistic solution can
online 111 (2021) 11 – 12, S. 881 – 886
Seit 2018 arbeitet er am Institut für Fabrikanla- be planned, designed and controlled. This
DOI: 10.37544/1436-4980-2021-11-12-111
gen und Logistik (IFA) der Leibniz Universität paper explores this question and postulates
14. Gronau, N.: Der Einfluss von Cyber-Physical
Hannover als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in a vision of the „factory of the future“. In this
Systems auf die Gestaltung von Produk-
der Fachgruppe Fabrikplanung. In Forschungs- second part, the commonalities of the ele-
tionssystemen. Industrie 4.0 Management
und Industrieprojekten beschäftigt sich Herr ments are derived and linked to form the
31 (2015) 3, S. 16 – 20
Cevirgen mit der Einführung von Industrie 4.0 digital twin.
15. Bauernhansl, T.; Krüger, J.; Reinhart, G.;
Schuh, G.: WGP-Standpunkt Industrie 4.0. in Fabriken und der Durchführung von Mach-
WGP e. V. (Hrsg.), Darmstadt 2016 barkeitsstudien in der Fabrikplanung. Schlüsselwörter
16. Schäfer, S. F.: Im Green Brownfield sind Fabrik der Zukunft, Digitaler Zwilling, Fabrik-
neue Denkweisen gefragt. Ingenics Magazi- planung, Fabrikbetrieb, BIM, Industrie 4.0,
ne (2021) 6, S. 16 – 19 Bibliography Digitale Fabrik, Nachhaltigkeit
17. Borrmann, A.; König, M.; Koch, C.; Beetz, J.: DOI 10.1515/zwf-2022-1029
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156 Jahrg. 117 (2022) 3Sie können auch lesen
