06. Aspekte der Digitalisierung

• Digitalisierung beschreibt in engen Sinne die (technologische) Umwandlung von analogen Daten in digitale Daten

  —> Voraussetzung für relevante neue Technologien, bpsw. Robotik, Big Data, Virtual und Agumented Reality

• beschreibt im weiteren Sinn einen Kulturwandel, der neue oder veränderte Geschäftsmodelle, Prozesse etc. durch Anwendung neuer Technologien ermöglicht

• typische Bereiche:

  • Identifikation (Objekte, Personen, Berechtigung, …)

  • Lokalisierung (Waren, Standorte, …)

  • Interaktion (Gesten, Sprache, …)

  • …

Industrie 4.0:

technische Integration von CPS in die Produktion und die Logistik & Anwendung IoT (Internet of things) und Dienste in industriellen Prozessen

einschließlich der sich daraus ergebenen Konsquenzen für Wertschöpfung, die Geschäftsmodelle sowie die nachgelagerten Dienstleistungen und Arbeitsorganisation

—> Aufgreifen bestehender Konzepte der Produktiosautomatisierung (fortschreitende Vernetzung, Datenbestände, CIM)

—> Weiterentwicklung in Richtung flexible Verknüpfung vernetzter Datenebene mit Fabrikabläufen

—> selbstoptimierende Systeme

—> Cyber-physische Systeme als Kern

• Identifikation und Ortung

• Sensorik und eingebettete Systeme

• Datenübertragung - und Datenverarbeitungstechnologien

• Internet und Cloud-Computing

• Big Data und Datenanalyse

• AutoID-Technologien = automatischen Identifikationstechnologien

• Datenerfassung als Grundlage der (innerbetrieblichen) Logistik

• Wesentliche Aufgaben

  • Identifikation

  • Ortung/Lokalisierung

  • Zustandsüberwachung

• Herausforderung: Zunahme von Objekten und zugeordneten Informationen

—> Basistechnologie mit funkbasierten Systemen oder bildbasierten Systemen

• optisch und elektronisch lebare Schrift aus unterschiedlich breiten, parallelen Strichen und Lücken

• numerische oder alphanumerische Zeichen

• optischen Lesegeräten, wie z.B. Scannern oder Kameras, maschinell eingelesen und elektronisch weiterverarbeitet

• RFID dient der berührungslosen, automatischen und eindeutigen Identifikation von Gütern

• die hierfür notwendigen “Transponder” sind kleine Chips, die wie Etiketten an Waren angebracht werden oder in Gegenständen integriert werden und berührungslos und ohne Sichtkontakt gelesen werden könne

• elektronische Produkt-Code EPC zur Umsetzung von Identifikationsnummer

Aktive Transponder Semi-aktive Transponder:

• eigene Stromversorgung

• Kopplung mit Sensorik möglich (bspw. Temperaturüberwachung)

• teuer und wartungsaufwändiger als passive Transponder

Passive Transponder:

• dauerhafte Anwendung (bspw. Pooling von Ladungsträgern)

• Einweg-Anwendung (bspw. Einzelteileverfolgung)

Überblick der RFID-Systeme:

• Nutzung von IT-Ressourcen (bspw. Serverkapazitäten, gebündelte Informationen), die nicht auf dem lokalen Rechnern des Nutzers vorgehalten, sondern durch einen Cloud-Computing-Anbieter als Service virtuell zur Verfügung gestellt werden

• Der Zugriff auf die IT-Ressourcen durch den Nutzer erfolgt über das Internet

• C-C basiert auf der Visualisierung von IT-Ressourcen

• Virtualisierung = Zugriff auf der IT-Ressourcen an einem beliebigen Ort. Der Ort ist dabei für den Nutzer unbemerkt und unerheblich, als ob der Zugriff auf der hauseigenen IT-Ressourcen erfolgen würde

• Cloud-Computing-Service = meist parallel arbeitende Rechner

  in der so entstehenden “Wolke” von Rechnern können verschiedene Cloud-Computing-Nutzer (gleichzeitig) auf verschiedene Anwendungen zugrifen und diese verwenden

  Nutzer können hierbei unter anderem private Endnutzer und Unternehmer sein

• typische Servicemodelle:

  • Infrastructure as a Service (IaaS): virtualisierte Computerhardware

  • Software as a Service (SaaS): analog Software on Demand

  • Function as a Service (FaaS): häufig genutzte Funktionen

  • Platform as a Service (PaaS): Programmierumgebung mit Rechner- und Datenkapazität)

• Privatnutzer -> meist Möglichkeiten zum Daten-Backup, zur Datensynchronisation zwischen (mobilen) Geräten oder zur Verwaltung und gemeinsamen Nutzung von Kalendern

• Privatwirtschaft Cloud-Computing-Service -> meist großflächiges Hosting

• Daten, die über das normale Maß in Bezug auf Datenmenge, Heterogenität der Daten und der Frequenz des Datenanfalls hinausgehen

• Datensammlung und -verdichtung

—> Eigenschaften der Datenmengen (4 V-Model):

• Volume -> ein größeres Datenvolumen

• Velocity -> Geschwindigkeit und die damit verbundenen Herausforderungen bei der Erzeugung, Übertragung und Verarbeitung von Daten

• Variety -> Datenvielfalt, die aus unterschiedlichen Datenquellen, -typen und -formaten resultiert

• Veracity -> Korrektheit, Sinnhaftigekeit und Vertrauenswürdigkeit

• Big Data Analytics: Dienste zur Auswertung von Daten (mathematisch, stochastisch, Mustererkennung,…)

• Echtzeiterkennung

• Feinkörnigkeit und kurze Latenzzeiten (Verzögerungen)

—> Beispielhafte Anwendungsszenarien:

• Mustererkennung (bspw. pot. Kreditkartenbetrug)

• Real Time Montoring, bspw. von komplexen Anlagen und Transportmitteln (oder CPS)

• Empfehlungssysteme

• Electronic Data Interchange = elektronischer Datenaustausch

• firmeninterner und firmenexterner Computer zu Computer Austausch von Geschäftsideen und technischen Daten, früher “hartverdrahtet”, mittlerweile via Internet

• kooperationsindividuelle Standards möglich, typische Standards:

• Verwendung von vereinbarten Standards (bspw. SGML) zum Datenaustausch, mittlerweile haben sich branchenweite (bspw. VDA, ODETTE - EDI-Standard der europäischen Automobilindustrie) oder branchenübergreifende (EDIFACT) Standards etabliert

—> Verbesserte Auftragsabwicklung

• normierter Datenaustausch

• typische Geschäftsvorfälle, die direkt zwischen Computern von Kunden und Lieferanten übertragen werden:

  • Bestellung

  • Lagerstandsbericht

  • Lieferabruf und Feinabruf (für JIT-Lieferung)

  • Lierferavis (Ankündiguung einer Lieferung bevor die Ware geliefert wird)

  • Wareneingangsmeldung

  • Rechnung

  • Zahlungsanweisung

• Daten und Identifikationsnummern

  • Produkthistorie z.B. Charge, Produktionsdatum, codiert z.B. durch GS1-128 Strichcode (frühere Bezeichnung: EAN 128-Strichcode) (Details zum GS-1-128 Transportetikett)

  • Ladeeinheit (NVE (SSCC) Nummer Versandeinheit - Serial Shipping Container Codes)

  • Ablieferort, Zieladresse (GLN Global Lokationsnummer)

• Global Trade Item Numer (GTIN), früher EAN (European Articel Number):

  • Ländernummer (2 oder 3 stellig)

  • Herstellernummer (4 oder 5 Stellen)

  • Atrikelnummer (5 Stellen)

  • Prüfziffer (1 Stelle)

• Tracing & Tracing = Sendungsverfolgung (inner- und außerbetrieblich)

• Tracking = Verfolgung von der Quelle bis zur Senke

• Tracing = Rückverfolgung von Endabnehmer bis zum Punkt der Urerzeugung

Merkmale:

• 3D Druck (synonyme Begriffe: additive Fertigungsverfahren oder generative Fertigungsverfahren) ermöglichet die Herstellung von räumlichen Werkstücken ohne Werkzeug hergestellt

• Herstellung von Bauteilen aus bspw. flüssigem Kunststoff, Keramik- oder Metallpulver, Sand

• typische Formen

  • Schmelzdruckverfahren

  • Selektives Lasersintern

• dezentrale Herstellung von Kundenspezifischen Produkten nach Bedarf

Auswirkung auf die (internationale) Distributionslogistik:

• Dezentrale Produktion erlaubt kurze Transportwege und schnelle Lieferzeiten

• Aufwendige Verpackungen sind nicht mehr nötig, weil die Waren weniger oder gar nicht mehr transportiert werden müssen

• kurze Lieferzeit ermöglicht Anpassungen und Konfigurationen nach Kundenwunsch werkzeuglose Fertigung vereinfacht die Herstellung kundenindividueller Produkte

• Produktion nach Bedarf benötigt keine Lagerhaltung

• Handling in verschiedenen Lager- und Distributionsstufen, Ein- und Auslagerung

• Umpacken entfallen