Bücher der Reihe Intelligente Technische Systeme - Loesungen Aus Dem Spitzencl

Das Buch beschreibt die Ergebnisse des Querschnittsprojekts ¿Selbstoptimierung¿ des vom BMBF geförderten Spitzencluster-Projekts ¿Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe¿ (kurz: it¿s OWL).Die Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnik eröffnet neue Perspektiven für intelligente technische Systeme, die hohen Kundennutzen stiften. Diese Systeme sind in der Lage, sich ihrer Umgebung und den Wünschen ihrer Anwender im Betrieb anzupassen. Für den Innovationssprung von der Mechatronik hin zu selbstoptimierenden Systemen wird Expertise aus den Gebieten Maschinelles Lernen, mathematische Optimierungsverfahren, Regelungstechnik und Condition Monitoring benötigt.Zielsetzung des Cluster-Querschnittsprojekts Selbstoptimierung war ein Instrumentarium zur Planung und Entwicklung von selbstoptimierenden Produkten und Produktionssystemen. Dieses soll die Entwickler in den Unternehmen bei der Realisierung von Ansätzen der Selbstoptimierung praxisgerecht unterstützen. Das vorliegende Buch stellt das erarbeitete Instrumentarium mit den entsprechenden Schwerpunkten im Detail vor. Dabei werden die wesentlichen Grundlagen der jeweiligen Fachgebiete gezeigt und die methodische Umsetzung anhand von Praxisbeispielen aus dem Spitzencluster erläutert.

Im Rahmen des Spitzenclusters it's OWL sind in den letzten 5 Jahren technisch innovative Lösungen entstanden, die den Unternehmen einen Wettbewerbsvorsprung ermöglichen. Dieses Know-how abzusichern und gegen Plagiatoren zu schützen, ist Gegenstand des Projekts Prävention gegen Produktpiraterie gewesen.Entstanden sind durchgängige Methodenketten zur Erarbeitung von ganzheitlichen Schutzkonzeptionen, die weit über die isolierten Ansätze konstruktiver Gestaltung des Produktes oder Markierungstechniken hinausgehen.Die Autoren zeigen die Systematik auf und belegen anhand von Praxisbeispielen, wie sie anzuwenden ist: Von der Analyse der Bedrohung, über die Festlegung von Schutzmaßnahmen bis hin zur Gestaltung von Bauteilen mit Hilfe moderner additiver Fertigungsverfahren, die Reverse Engineering erschweren.Das Buch zielt auf Praktiker in der Industrie, die sich mit dem Schutz ihrer Produkte befassen.

Die Publikation befasst sich mit der Optimierung einer Wäscherei hinsichtlich ihrer Ressourceneffizienz. Ressourcen umschließen hierbei die menschliche Arbeitskraft, der Umsatz von Chemikalien und Wasser, sowie den Energieverbrauch. Die Grundlagen der Wäschereitechnik und die eingesetzten wissenschaftlichen Methoden bilden die Grundlage für die exemplarische Umsetzung einer ressourceneffizienten Wäscherei. Diese Umsetzung erfolgt in vier Pilotprojekten, die sich mit unterschiedlichen aktuellen Herausforderungen der Wäschereitechnik beschäftigten.Ergebnisse des ReSerW-Projekts im Rahmen des Spitzenclusters intelligente technische Systeme OWL (it¿s OWL).

In diesem Buch wird ein Konzept und die Algorithmenentwicklung für ein hierarchisch organisiertes Lastmanagement behandelt. Die Hierarchieebenen sind dabei das Gerät, der Haushalt und das Ortsnetz. Dabei wird ein anreizbasiertes Lastmanagement über einen variablen, 24h im Voraus bekannten Stromtarif verfolgt. Während auf den unteren Hierarchieebenen das primäre Ziel ist, die Kosten zu minimieren, also die Lasten dann zu betreiben, wenn das Energieangebot groß ist, ändert sich die Zielpriorität mit steigender Hierarchieebene hin zur Lastspitzenvermeidung. Ohne dieses zweite Ziel wäre das Ergebnis der vielen Optimierungsprozesse jeweils identisch und es träte eine hohe Lastspitze zum billigsten Zeitpunkt auf. Es wird gezeigt, wie die ablaufende hierarchische Mehrzieloptimierung zu einer deutlichen Lastverschiebung hin zu billiger Energie erfolgt, aber trotzdem eine sehr gute Vergleichmäßigung der Last in diesem Bereich stattfindet.

Das vorliegende Buch berichtet über einen innovativen Ansatz, die Reaktionsgeschwindigkeit fertigender Unternehmen zu verbessern, indem cloudbasierte Simulationen automatisiert Alternativen für veränderte Maschinenbelegungen und optimierte Bearbeitungsprozesse generieren und vorbewerten. Neben der Darstellung der zahlreichen Technologien und in diesem Anwendungsgebiet erforderlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse werden auch grundlegende Voraussetzungen für Geschäftsmodelle andiskutiert und jeweils benötigte Rückwirkungen auf die technischen Teilsysteme ersichtlich.Vor dem Hintergrund von sich schnell verändernden Rahmenbedingungen wird die Fähigkeit fertigender Unternehmen auf kurzfristige Auftragsschwankungen zu reagieren in zunehmenden Maß entscheidend für den zukünftigen Fortbestand und Erfolg produzierender Unternehmen. Ein Beitrag der Industrie 4.0 diese Kompetenz weiter zu stärken besteht in vernetzten Fertigungsanlagen und intelligenten Systemen zur Unterstützung von Planungsprozessen, auf deren Grundlagen jede Auftragsänderung im Unternehmen abgebildet wird.

Dieses Buch beschreibt basierend auf dem gleichnamigen Innovationsprojekt im Spitzencluster it¿s OWL die Entwicklung intelligenter Verfahren und Systeme, um auch unter variablen Produktionsbedingungen eine zuverlässige Massenfertigung von Kupferbondverbindungen sicherzustellen.Dabei wird der gesamte Prozess der Ultraschall-Verbindungsbildung modelliert. Dies beinhaltet u. a. ein Reibmodell mit gekoppeltem Anbindungsmodell, den Ultraschall-Erweichungseffekt und den Verschleiß des Bondwerkzeugs. Zudem wird das Konzept einer selbstoptimierenden Bondmaschine vorgestellt, welche Prozessparameter in Abhängigkeit von Störgrößen wie Verschleiß anpasst.Das Ultraschallbonden mit Aluminiumdraht ist ein etabliertes Fertigungsverfahren zur Kontaktierung von Leistungshalbleitern. Zukünftige Leistungshalbleiterchips erfordern jedoch einen Technologiewechsel zu Kupferdraht. Die Prozessparameter unterscheiden sich dabei deutlich von den bekannten Aluminiumprozessen, ihre Wechselwirkungen sind weitestgehend unbekannt.

Das vorliegende Buch fasst die Projektergebnisse der Nachhaltigkeitsmaßnahme "Marktorientierung" zusammen. Marktorientierung als Maßnahme zur Nachhaltigkeit sichert den Erfolg technologischer Neuentwicklungen, als Grundlage von Innovationen. Innovationen müssen evidente und latente Bedürfnisse befriedigen und einen Mehrwert zu bestehenden und konkurrierenden Lösungen bieten. Daher ist es unabdingbar, die Kundenpräferenzen bereits im Innovationsprozess zu erfassen und in der Produktentwicklung zu berücksichtigen. Ergebnisse der Forschung führen zur Entwicklung einer Methodik, mit der Kundenpräferenzen für neuartige technische Lösungen erhoben werden können, die noch nicht real existieren. Unternehmen erhalten damit praxisorientierte Hilfestellungen, um technologische Vorteile in Nutzenvorteile zu überführen. Mit den Ergebnissen können bereits frühzeitig im Innovationsprozess notwendige Anpassungen vorgenommen werden. Kern des Projektes ist ein Planmodul, das speziell für dieses Ziel konzipiert wurde. Die zweite Version (MarktLab 2.0) ist darauf gerichtet, ggf. auch frühzeitig Informationen zu gewinnen und in einem Marktmodell die Möglichkeit zu haben, alternative Lösungsansätze quasi "im Labor" zu testen. Online können ausgewählte Kunden zu Produktentwicklungen befragt werden, Alternativen der Entwicklung sogar schon mit Abgabepreisen dargestellt werden und eine Präferenzrangfolge erhoben werden. Soweit nötig wird dazu auf virtuelle Realität als Darstellungsform zurückgegriffen.

Das Buch beinhaltet die Ergebnisse des dreijährigen Verbundprojekts "Separator i4.0" des BMBF-Spitzenclusters it's OWL. Gegenstand des Projekts war die nachhaltige Einbindung von Expertenwissen in die zukunftsweisende Weiterentwicklung und Optimierung von Separationsprozessen. Durch die Entwicklung neuartiger intelligenter Komponenten aus dem Bereich der Sensorik wird es zukünftig möglich sein, Separatoren und die zugehörigen Prozesszusammenhänge zu verstehen und diese ökologisch/ökonomisch optimal auszulegen und zu betreiben. Hierzu wurde ein Instrumentarium bestehend aus Methoden und Lösungen erarbeitet, das darüber hinaus auf analoge Problemstellungen komplexer maschinenbaulicher Anlagen anwendbar sein wird.

Dieses Fachbuch beschreibt die Aktivitäten des Spitzenclusters it¿s OWL und konzentriert sich hier auf die Nachhaltigkeitsmaßnahmen Internationalisierung und Unternehmensgründungen, die einen entscheidenden Teil zur langfristigen und umfassenden Stärkung des Spitzenclusters und der Region OstWestfalenLippe beitragen. Es gibt somit eine Antwort darauf, wie eine geschaffene Entwicklungsdynamik über eine definierte Dauer hinaus Wirkung ausübt und in dem vorliegenden Fall die Wettbewerbsfähigkeit einer Region nachhaltig unterstützt. Die Perspektive der Autoren erlaubt einen praktischen Einblick in die Tätigkeiten des Spitzenclusters it¿s OWL und erweitert somit das Verständnis von Experten und Fachkräften.