Digitalisierung der Produktion

Innovative Lösungen des Fraunhofer IESE für Digitalisierung und Industrie 4.0 in der Produktion entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Die industrielle Welt steht vor ständig neuen Herausforderungen. Insbesondere die Folgen der seit Jahren anhaltenden Pandemie haben dies aufgezeigt und beschleunigt – vom Fachkräftemangel und der Unsicherheit in der Lieferkette über den Wunsch der Kunden nach mehr Individualisierung bis hin zum wachsenden Druck, nachhaltiger und flexibler produzieren zu müssen. Viele Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen suchen daher nach neuen Möglichkeiten, ihre Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig zu steigern. Digitalisierung und Automatisierung sind hier die entscheidenden Game Changer, um auf dem Weg zu Industrie 4.0 diese Herausforderungen zu meistern. 

Am Fraunhofer IESE wurde zum Beispiel mit der Open-Source-Industrie-4.0-Middleware BaSyx eine Lösung für die Zukunft geschaffen, die es Unternehmen ermöglicht, individuell das Potenzial von Digitalisierung und Industrie 4.0 auszuschöpfen.

Typische Anwendungsszenarien sind:

  • Steigerung der Flexibilität / Wandelbarkeit in der Produktion
  • Reduzierung von ungeplanten Stillstandzeiten und -kosten
  • Erhöhung der Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen
  • Stabile Versorgung mit Vorprodukten
  • Steigerung der Produktionsqualität
  • Reduzierung von Inbetriebnahmekosten

Wie kann Ihr Unternehmen angestrebte Digitalisierungsmaßnahmen in der Produktion umsetzen?

 Wie können Sie Ihre Wettbewerbsposition verbessern oder sogar neue Geschäftsmodelle entwickeln?

Das Fraunhofer IESE unterstützt produzierende Industrieunternehmen, Maschinen- und Anlagenbauer, Softwarehersteller, Systemintegratoren und Engineeringdienstleister ganzheitlich beim Software-, Systems- und Innovation-Engineering. Unsere Expert*innen realisieren innovative, skalierbare Lösungen für Digitalisierung und Industrie 4.0 in der Produktion und entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Dabei gehen wir immer von Ihrer individuellen Situation aus. Als unabhängige Einrichtung bewerten wir zudem neutral und objektiv. Wir liefern passgenaue Lösungen zu individuellen Fragestellungen und Herausforderungen unserer Kunden, wie zum Beispiel:

  • Wie erschaffen und nutzen Sie Digitale Zwillinge, um Ihre Systeme flexibel zu vernetzen und virtuell zu testen?
  • Wie modernisieren Sie Ihre Altsysteme in der Produktion als Grundlage für Industrie 4.0?
  • Wie etablieren Sie eine auf Verwaltungsschalen basierende B2B-Plattform zum Datenaustausch entlang der Lieferkette über Unternehmensgrenzen hinweg?

Gerne besprechen wir Ihre Aufgabenstellung bei einem Telefonat oder Termin – kontaktieren Sie uns!

Digitalisierung in der Produktion
© iStock.com/ipopba

Was sind Ihre Herausforderungen in der Branche?

Die Automatisierung in der Produktion, gepaart mit verlässlichen und hochpräzisen Anlagen, war viele Jahre lang Garant für den Erfolg der deutschen Wirtschaft. Die Digitalisierung in der industriellen Fertigung und die sich daraus ergebenden Innovationsimpulse setzen diesen Trend fort. Digitale Zwillinge ermöglichen einen einfachen und flexiblen Zugang zu Daten und Diensten und eröffnen neue Möglichkeiten zur Optimierung und Flexibilisierung, bis hin zu ganz neuen Geschäftsmodellen. Die aktuellen Trends und Herausforderungen in der Fertigungs- und Logistikindustrie zu meistern erfordert einen starken sowie verlässlichen Forschungs- und Entwicklungspartner mit Know-how. Das Fraunhofer IESE ist dieser Partner und unterstützt Sie mit seiner stetig gewachsenen Kompetenz und seinen individuellen Lösungen für die digitale Transformation Ihrer Produktion und Prozesse über den gesamten Lebenszyklus hinweg – egal, vor welchen Herausforderungen Sie dabei stehen.

Warum findet KI in der Produktion zunehmend Anwendung?

Dependable AI

Dependable AI / Verlässliche KI Keyvisual - Fraunhofer IESE

KI in der Produktion

Während Künstliche Intelligenz (KI) durch Smartphones, Fitnesstracker oder sonstige Smart Assistants Einzug in die eigenen vier Wände gehalten hat, hat die verarbeitende Industrie gerade erst begonnen, ernsthaft über die Integration von KI nachzudenken. Die Produktionslinie der Zukunft wird sich jedoch in hohem Maße auf KI stützen, wenn es darum geht, eine nachhaltige und intelligente Produktion zu ermöglichen. Effizienz und Flexibilität in der Produktion können durch KI-gestützte Prozessoptimierung, vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) und Qualitätssicherung gesteigert werden. KI wird der Vision einer vollautomatischen Fabrik den Weg ebnen, die flexibel Waren in kleinen Produktionsmengen herstellt – bis hin zu »Losgröße 1«.

Viele Unternehmen in Deutschland haben die wettbewerbsentscheidende Bedeutung von Künstlicher Intelligenz bereits erkannt, jedoch ist die Umsetzung im eigenen Unternehmen nicht immer einfach. Insbesondere bei kritischen Anwendungsfeldern, wie dem autonomen Fahren, der Produktionsautomatisierung oder der Medizintechnik, sehen sich die Unternehmen häufig großen Herausforderungen gegenüber.

Gerade in diesen Branchen ist es von essenzieller Bedeutung, dass KI-Systeme sicher, verlässlich und vertrauenswürdig sind. Um diese Qualitäten zu garantieren und das Risiko eines KI-Systems transparent und beherrschbar zu machen, nutzen wir unsere langjährige Erfahrung aus dem Systems- und Software-Engineering.

Das Fraunhofer IESE berät und unterstützt Unternehmen beim Engineering verlässlicher KI-Systeme und begleitet sie über den gesamten Lebenszyklus hinweg: beginnend mit der KI-Potenzialanalyse, dann von der KI-Strategie über die KI-Entwicklung bis zur KI-Absicherung bzw. zum KI-Testing/Auditing und zur Erfüllung der gesetzlichen und normativen Vorgaben.

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Referenzprojekte im Bereich Dependable AI

Produktion und HR

ExamAI

Untersuchung sicherer Kontroll- und Testverfahren für KI-Systeme im Kontext Mensch-Maschine-Kooperation in Industrieproduktion und Personalmanagement.

IESE-Blog

SPELL

Die Abkürzung steht für »Semantische Plattform zur intelligenten Entscheidungs- und Einsatzunterstützung in Leitstellen und Lagezentren«. Wie der Name bereits erahnen lässt, soll in dem Projekt Künstliche Intelligenz für Leitstellen und Lagezentren zur Anwendung kommen, um diese bei der Koordination von Einsätzen zu unterstützen und somit einen wichtigen Schritt in Richtung der Digitalen Transformation im Notfall- und Katastrophenmanagement zu leisten. 

Automotive & Mobility, Nutzfahrzeuge, Maschinen- und Anlagenbau

MInD

In dem Projekt forscht das Fraunhofer IESE gemeinsam mit den Projektpartnern an einer Methodik zur qualitätsgerichteten Entwicklung und Absicherung von Systemen.

Wie können Systeme in der Produktion flexibel vernetzt und virtuell getestet werden?

Digitale Zwillinge und Virtual Engineering

Fokusthema: Virtual Engineering, Fraunhofer IESE

Virtualisierung von Produktionsanlagen

Bei den Herstellern von Maschinen und Anlagen hat die steigende Komplexität von Maschinensoftware sowie die fortschreitende Modularisierung moderner Produktionsanlagen dazu geführt, dass im Vorfeld immer umfangreichere Simulationen erforderlich sind. Die Tatsache, dass internationale Reisetätigkeiten in Unternehmen zur Inbetriebnahme oder zu Servicezwecken deutlich zurückgegangen sind, verstärkt diesen Trend. Funktionstests von Produktionsanlagen in der Industrie 4.0 werden zukünftig mit umfassenden Modellen zur Simulation und zur virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt. Die Fabrik der Zukunft wird zweimal aufgebaut – erst virtuell, dann physisch. Ein digitales Abbild, das kontinuierlich mit Live-Daten gespeist wird, gibt während der gesamten Lebensdauer der Maschine als Digitaler Zwilling Auskunft über deren Zustand, was letztendlich Einsätze vor Ort zur Ausnahme machen wird.

Auch für die industrielle Fertigung bzw. für Produktionsprozesse ergeben sich immense Vorteile: Der Digitale Zwilling ist der Erfolgsfaktor für das Virtual Engineering. Nutzen auch Sie Digitale Zwillinge zur Digitalisierung Ihrer Fertigungsprozesse, um Ihre Systeme flexibel zu vernetzen und virtuell zu testen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Digitale Zwillinge bilden den aktuellen Systemzustand ab, bieten einheitliche Schnittstellen zu Daten und Diensten und können die Reaktionen eines Systems auf Änderungen vorhersagen. Ein Digitaler Zwilling ermöglicht virtuelle Tests, verkürzt Entwicklungszeiten und damit die Time-to-Market neuer Produkte. Das Virtual Engineering umfasst die Aktivitäten zur Erstellung und Nutzung digitaler Stellvertreter. So unterstützt Virtual Engineering Entwickler und Ingenieure dabei, einen Digitalen Zwilling optimal in Prozesse zu integrieren.

Digitaler Zwilling und Virtual Engineering: Was sind die Chancen?

Digitale Fertigungsprozesse

Nutzen Sie unsere Open-Source Industrie-4.0-Lösung BaSyx, um mit Verwaltungsschalen einen virtuellen Datenraum zu schaffen. Der Digitale Zwilling für Ihre Prozesse, Ressourcen und Produkte digitalisiert Ihre Fertigung. Realisieren Sie einen virtuellen Kontrollraum, der den Zustand Ihrer Produkte, Geräte und Prozesse auf einen Blick darstellt sowie prädiktive Wartung, Produktverfolgung mit automatisierter Dokumentation oder Produktion kleiner Losgrößen ermöglicht. Mit BaSyx digitalisieren Sie Ihre Fertigung und nutzen eine offene Plattform. So lösen Sie die Herausforderungen von heute und legen gleichzeitig das Fundament für die Zukunft.  

Schnellere Time-to-Market

Zeit ist Geld! Häufig gewinnt nicht der, der das beste Produkt am Markt platzieren konnte, sondern der, der es als erster platziert hat. Neben der eigentlichen Entwicklung und Umsetzung sind es aber oft Tests und die Fehlersuche, die die Fertigstellung verzögern. Digitale Zwillinge realisieren digitale Abbilder von Systemen als virtuelle Testumgebungen. Änderungen sowie die Integration von Systemen und Neuentwicklungen können damit getestet werden. Mit einem Digitalen Zwilling können Sie auch seltene Situationen, wie Hardware-, Bedien- oder Übertragungsfehler, zuverlässig reproduzieren.

Integration von IT und OT

Viele Systeme sind mittlerweile vernetzt und kommunizieren miteinander. Dennoch ist die Kommunikation oft eingeschränkt: Der Einsatz verschiedener Protokolle und Formate verhindert häufig einen direkten Datenaustausch. In einer Produktion kann daher zum Beispiel ein Enterprise-Resource-Planning(ERP)-System nicht ohne weiteres auf Daten aus der Fertigung zugreifen. Für eine digitale Produktion sind diese Daten jedoch notwendig, da Prozesse immer häufiger automatisiert dokumentiert werden müssen und flexible Produktionsprozesse den Zustand sowie die Auslastung einer Anlage zu jedem Zeitpunkt kennen müssen. Der Digitale Zwilling realisiert ein vollständiges Abbild der Produktion, das sowohl den aktuellen Zustand der Anlage umfasst, als auch kontrollierte Änderungen an dieser zulässt.

Wir unterstützen Sie bei der:

  • Realisierung einer maßgeschneiderten, virtuellen Middleware als Basissystem (BaSyx) für Ihre Produktionsanlagen zur effizienten Wandelbarkeit Ihrer Produktionsprozesse
  • Vernetzung und Integration bestehender Technologien, um die Realisierung von Industrie-4.0-Anwendungen zu gewährleisten
  • Entwicklung und Umsetzung von Digitalen Zwillingen
  • Erstellung von Datenmodellen
  • Einbindung und Kopplung von Simulationsmodellen
  • Integration der IESE-Modelle in Ihre vorhandenen Lösungen

Gerne besprechen wir Ihre Aufgabenstellung bei einem Telefonat oder Termin – kontaktieren Sie uns!

 

Lesen Sie mehr zu Virtual Engineering und Digitalen Zwillingen:

 

Referenzprojekte im Bereich Virtual Engineering

Industrie 4.0

Projekt BASYS 4

Im Projekt BaSys 4 entwickeln wir die Open-Source Industrie-4.0-Middleware Eclipse BaSyx zur Umsetzung Digitaler Zwillinge.

Maschinen- und Anlagenbau / Industrie 4.0

BasyPaaS
mit Ellenberger

Mit BaSys 4.0 zu Production as a Service: Realisierung einer Produktion mit Fertigungsinseln als Digitale Zwillinge.

Kollaborationspartner


»Mit BaSyx wird die Inbetriebnahme einer neuen Produktionslinie um etwa 30 Prozent schneller.«

 


Gerhard Schaller
Director Digitalization Operations für die ZF Division Electrified Powertrain

 

Maschinen- und Anlagenbau

FaBOS

Das Fraunhofer IESE ist im Forschungsprojekt FabOS daran beteiligt, ein offenes, verteiltes, echtzeitfähiges und sicheres Betriebssystem für die Produktion in einer Industrie 4.0 »Smart Factory« zu schaffen.

Maschinen- und Anlagenbau / Industrie 4.0

HÄFNER Success Story

HÄFNER Präzisionsteile Oberrot GmbH führt mit dem Fraunhofer IESE einen Retrofit mit Digitalen Zwillingen durch, um eine ganzheitliche Fabrikübersicht zu ermöglichen. 

Wie schützen Sie Ihre sicherheitskritischen Anwendungen in der Produktion – auch entlang von Herstellungs- und Lieferketten?

Datensicherheit (Security) und Datensouveränität

Visualisierung des Themas Datensicherheit
© iStock.com/oatawa

Cybersecurity in der Produktion

In jüngster Vergangenheit gab es einen deutlichen Anstieg erfolgreicher Cyberangriffe auf die Produktionsanlagen deutscher Maschinen- und Anlagenbauer. Gleichwohl wird Cybersecurity in der Produktion immer noch vernachlässigt, obwohl die Gefahren für Unternehmen immens sind. Hacker-Angriffe werden zu einer immer größeren Bedrohung für Unternehmen. Mehr als die Hälfte aller Unternehmen in Deutschland war nach Angaben des Digitalverbands Bitkom in den vergangenen Jahren Opfer von digitaler Wirtschaftsspionage, Sabotage oder Datendiebstahl.  

Eine zentrale US-Ölpipeline, das irische Gesundheitssystem, der weltgrößte Fleischproduzent und die Vereinten Nationen – sie alle haben etwas gemeinsam: Sie wurden Opfer von Cyberangriffen. Und das ist nur die Spitze des Eisbergs in einer Reihe von Attacken, die für mediale Aufmerksamkeit gesorgt haben.

Aber auch »sicherheitskritische Systeme« sind zunehmend über lokale Netzwerke oder sogar über das Internet miteinander vernetzt. Dies führt zu Sicherheitsbedenken nicht nur bei den Beteiligten im Produktionsumfeld. Auch die entlang von Herstellungs- und Lieferketten transportierten Daten im Kontext datenzentrierter Geschäftsmodelle erfordern einen flexiblen, gesicherten Umgang. Der Grund ist, dass diese traditionell geschlossenen Systeme nun Kommunikationsschnittstellen freilegen, was sie für alle Arten von Angriffen anfällig macht, die über das Internet sogar von entfernten Standorten ausgeführt werden können.

Das Fraunhofer IESE verfügt über Expertenteams, deren Fokus sowohl auf Sicherheitstechnologie als auch auf Safety Engineering liegt. Diese Experten unterstützen Sie mit 360° Security Engineering für Ihr IT-Sicherheitskonzept und bieten Ihnen einen Safety-Security-Co-Engineering-Service, damit Sie sicher sein können, dass Ihre sicherheitskritischen Systeme gut vor Cyberangriffen geschützt sind.

Dazu verwenden wir beispielsweise:

  • Potenzial-, Risiko- und Sicherheitsanalysen
  • Auditierung und Bewertung der IT-Sicherheit einschließlich Netzwerkpenetrationstests
  • Software Security Assessment und Compliance Checks
  • Unterstützung durch Lösungen zur (automatischen) Dokumentenklassifikation
  • Umsetzung der Datensouveränität (mit Fraunhofer MYDATA Control Technologies)
  • Pilotierung und Entwicklung umfassender Sicherheitskonzepte

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Lesen Sie, wie Sie mit autonomen Systemen Ihre Digitalisierung unterstützen können:

 

  • Security Engineering
    Mit Datensicherheit (Security) und Datensouveränität bei der Digitalisierung durchstarten

Referenzprojekte im Bereich Datensicherheit

Automotive & Mobility, Nutzfahrzeuge

SECREDAS

Mehr Sicherheit beim autonomen Fahren. Im Projekt erhöht ein Forscherkonsortium unter Beteiligung des Fraunhofer IESE die Sicherheit solcher Systeme.

Kundenstimme


»Mit Open-Source-Projekten wie Eclipse BaSyx lassen sich schon heute erste Prototypen realisieren, was den Schritt zur produktreifen Implementierung von Industrie-4.0-Konzepten beschleunigt.«

 


SAP AG

 

Pressemitteilung

OPEN-POCT

Im Projekt OPEN-POCT entwickeln das Fraunhofer IMM aus Mainz und das Fraunhofer IESE gemeinsam ein optimiertes Testökosystem zum Nachweis des Coronavirus.

Wie etablieren Sie Ihr Digitales Ökosystem? Wie nutzen Sie eine Plattform als B2B-Marktplatz für Produktion und Daten?

Digitale Ökosysteme

Digitale Ökosysteme, Fraunhofer IESE

Digitale Ökosysteme bzw. Plattformen als B2B-Marktplätze 

Digitale Ökosysteme bzw. Plattformen wie Netflix, Airbnb, Booking.com oder Amazon Marketplace sind im B2C-Geschäft bekanntlich sehr erfolgreich und haben ihre jeweilige Branche schon disruptiv beeinflusst. Auch in Deutschland gibt es viele Chancen und Potenziale, um erfolgreiche Digitale Ökosysteme zu etablieren – insbesondere im Geschäft zwischen Unternehmen (B2B), zum Beispiel im Kontext von Datenmarktplätzen für die Produktion und entlang von Lieferketten oder Marktplätzen für Vorprodukte der industriellen Fertigung.

Die Frage ist nur: Wie starten oder optimieren Sie Ihr Platform Business bzw. Ihr digitales B2B-Ökosystem? Ein absoluter Erfolgsfaktor ist die integrierte und sauber abgestimmte Betrachtung von geschäftlichen, technischen und rechtlichen Aspekten. Das Fraunhofer-Referenzmodell für Digitale Ökosysteme sorgt für einen Überblick über die relevanten Aspekte.

Das beginnt bei der Organisation, die das Digitale Ökosystem initiiert und betreibt, und reicht über alle involvierten Partner und die Nutzer-Community bis hin zum direkten und indirekten Wettbewerb. Dabei gilt es, für alle im Modell aufgeführten Punkte eine integrierte Betrachtung von geschäftlichen, technischen und rechtlichen Aspekten einzunehmen.

Egal in welcher Phase Ihres Digitalen Ökosystem-Vorhabens Sie sich befinden – das Fraunhofer IESE ist der ideale Partner für Ihr Unternehmen.

Als Institut für Innovation-, Systems- und Software-Engineering ist das Fraunhofer IESE wie niemand sonst in der Lage, Sie bei Digitalen Ökosystemen ganzheitlich zu unterstützen – von der initialen Absicht über den gesamten Lebenszyklus eines Digitalen Ökosystems hinweg. Dabei decken wir ein sehr großes Spektrum an Leistungen ab. Wir können dem Top-Management bei strategischen Entscheidungen helfen, beim Design und bei der Konstruktion des Digitalen Ökosystems und der digitalen Plattform unterstützen und Fragen zur technischen Realisierung mit den Entwicklern klären.

Ausgerichtet auf Ihre Bedürfnisse bieten wir verschiedene Arten der Zusammenarbeit an:

  • Wir übernehmen Aufgaben komplett für Sie.
  • Wir unterstützen Sie aktiv bei Ihren Aufgaben, arbeiten mit Ihnen zusammen und leiten Ihr Team an.
  • Wir vermitteln Ihnen unsere Methoden, sodass Sie sie selbstständig anwenden können.

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Lesen Sie mehr zu unseren Lösungsangeboten und dem Leistungsportfolio zu Digitalen Ökosystemen:

 

Referenzprojekte im Bereich Digitale Ökosysteme

Medizin und Gesundheit

ATMP

Im Forschungsprojekt ATMP werden Konzepte für die digitale, KI-gestützte, roboter-assistierte automatische Herstellung von Arzneimitteln wie Zell- und Gentherapeutika sowie Impfstoffen entwickelt. 

Weitere Referenzprojekte im Bereich Digitalisierung der Produktion

Kundenstimme


»Unsere Kollegen vom Fraunhofer IESE haben hervorragende Arbeit geleistet, um unsere Herausforderungen zu verstehen und ihren Ansatz an unsere Anforderungen anzupassen.«

 

Dr. Magnus Albert,
SICK AG

Maschinen- und Anlagenbau

SICK AG

Die SICK AG hat mit dem Fraunhofer IESE als Partner eine Methode entwickelt, um modulare Funktionsblöcke und die daraus realisierte Software in sicherheitskritischen Sensorsystemen wiederzuverwenden.

Energie

Siemens Gas and Power

Data Science optimiert Kraftwerksregelung: Neue Erkenntnisse aus Daten zu gewinnen – das war das Ziel des gemeinsamen Projekts des Fraunhofer IESE und der Siemens Gas and Power GmbH & Co. KG.

Maschinen- und Anlagenbau

CCIT

Das Fraunhofer Cluster of Excellence »Cognitive Internet Technologies« (CCIT) arbeitet an zentralen Schlüsseltechnologien für das kognitive industrielle Internet.

Maschinen- und Anlagenbau

Gebr. Pfeiffer SE

Das Fraunhofer IESE unterstützte Gebr. Pfeiffer bei der Entwicklung und Umsetzung von intelligenten Algorithmen zum Mühlenschutz und zur prädiktiven Instandhaltung.

Automotive & Mobility

Caruso Dataplace

Die Caruso GmbH hat mit Unterstützung des Fraunhofer IESE ihren offenen und neutralen Daten- und Service-Marktplatz für den Automotive Aftermarket entwickelt.

 

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