Digital integrierte Produktion

Trends für Forschung und Entwicklung 2022 / 2023

Gäbe es eine Initiative, die das Produktionswort des Jahres kürt, dann wäre der aktuelle Gewinner vermutlich: Wandlungsfähigkeit. Flexibilität bei gleichzeitig hoher Resilienz wird für fertigende Unternehmen zunehmend zur Grundvoraussetzung für wirtschaftliche Existenz. Ohne sie lassen sich nicht nur Krisensituationen, sondern auch alltägliche Kundenerwartungen kaum noch bewältigen. In diesem Kontext werden Digitalisierung und Vernetzung unverzichtbare Schlüssel zum Erfolg. Lesen Sie hier mehr zur aktuellen Situation der Produktion.

Wir haben uns bei unseren Industriepartnern umgehört und sie gefragt, welche Herausforderungen und Bedarfe Fertigungsunternehmen ganz konkret in den nächsten Jahren beschäftigen werden. Das Ergebnis: Technologien für fünf Themenfelder, die für uns in den nächsten Jahren oberste Priorität haben.

Datenmanagement, -vernetzung und -­analyse

Nullen und Einsen in der Fabrik

Egal, mit wem man spricht im industriellen Umfeld, alle reden von der Herausforderung, Daten zu erfassen und geeignet zu speichern, sicher zu übertragen und intelligent auszuwerten. Hinter all dem steht das Ziel, mit datengetriebenen Lösungen Prozesse effizienter zu gestalten oder neue Geschäftsmodelle zu generieren. Doch wie soll das funktionieren? 

Unsere Lösungen für dieses Themenfeld:

  • IIoT-Architekturen, die aus Rohdaten aussagefähige Daten extrahieren
  • Cloud- und Edge-Technologien zur Anwendung in der Produktion
  • Datendurchgängigkeit auf Basis von PDM, PLM und weiteren Technologien 
  • Digitale Zwillinge für alle Unternehmensbereiche und Technologieebenen
  • Unternehmenscockpits, die domänenübergreifend Daten zusammenführen

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Fertigungssysteme und Produktionssteuerung

Fertigung ohne Takt und Band

Das wichtigste Argument für eine datengetriebene, ­vernetzte Fertigung liegt in ihrem Potenzial, Flexibilität in die Produktion zu bringen. Lange Zeit waren ­starre Produktionsstrukturen alternativlos, wenn schnelle Durchläufe gefragt waren. Jetzt werden sie obsolet. Statt hochinte­grierter, fest verketteter Anlagen favorisieren Produktions­fachleute zunehmend modulare Anlagen­systeme, die flexibel kombiniert werden. 

Unsere Lösungen für dieses Themenfeld:

  • Agiles Prozessmanagement für flexible Produktionsorganisation
  • Virtuelle und physische Adapter und Sensoren als Basis für Vernetzung
  • Modulare Shopfloor IT zur Synchronisierung heterogener Produktionssysteme
  • Intraprozesslogistik mit fahrerlosen Transportsystemen
  • Teilautonome Prozessketten bis hin zu selbstorganisierender Produktion
  • Virtuelle Inbetriebnahme mit digitalen Prozess-, Fabrik- und Anlagenzwillingen

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Intelligente mechatronische Anlagentechnik

Wenn die ­Maschine ihren Zustand meldet

Auch wenn das zentrale Anliegen von digital integrierter Produktion oder Industrie 4.0 die Vernetzung von Industrie-anlagen ist – die einzelne Maschine bleibt ein zentraler Ansatzpunkt für Optimierung. Das aus mehreren Gründen: Vernetzung erfordert Schnittstellen, die zunächst an der individuellen Anlage realisiert werden müssen. Und auch bei Themen wie der Ressourceneffizienz geht auf der Anlagenebene die Entwicklung stetig weiter.

Unsere Lösungen für dieses Themenfeld:

  • Sensorik für Anlagen für Erstausstattung und Retrofit
  • Bearbeitungsstrategien und -technologien für neue Werkstoffe
  • Kraftgeregelte und handgeführte Robotik für Bearbeitung und Handling
  • Innovative Fertigungsverfahren wie Additive Fertigung oder Spritzguss mit metallischen Werkstoffen
  • Sensorintegration in additiv gefertigte Bauteile

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Wissen und Assistenz in der Produktion

Der Mensch im Mittelpunkt

Auch wenn Künstliche Intelligenz und autonome Lösungen zunehmend die Fertigung erobern: Ohne qualifizierte Mitarbeitende geht in der Produktion nichts. Und die sind vor dem Hintergrund des demographischen Wandels und des Fachkräftemangels immer schwerer zu kriegen. Daher ist es umso wichtiger, Menschen in der Produktion bestmöglich zu unterstützen, ihr Wissen zu übertragen und ihre Arbeitsfähigkeit möglichst lange zu erhalten.

Unsere Lösungen für dieses Themenfeld:

  • Semantische Datenstrukturen als Basis für intelligente Interpretation
  • Entscheidungsvorbereitung auf Basis automatisierter Datenauswertung
  • Interaktive Assistenzsysteme mit kontextsensitiver Benutzendenführung
  • Ergonomie- und Kraftunterstützung mit körpergetragener Robotik
  • Wissens- und Kompetenzmanagement mit effektiven, systematischen Lösungen
  • Serious Games und Lernfabriken zur Qualifizierung für die digitale Transformation

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Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit

Greenwashing war gestern

Nachhaltigkeit ist für eine wachsende Zahl von Unternehmen nicht mehr nur ein Argument, das sich gut im Marketing macht, sondern wirtschaftliche Notwendigkeit. In einer Zeit, die geprägt ist von Lieferengpässen bei Rohmaterial und rapide steigenden Energiepreisen, gewinnt der effiziente Umgang mit den knappen und teuren Ressourcen an Bedeutung. Auch Zero Emission und CO2-Neutralität rücken zunehmend in den Fokus. 

Unsere Lösungen für dieses Themenfeld:

  • Energie- und Ressourceneffizienz durch optimale Prozessparameter
  • Lebenszyklusgestaltung anhand von Nachhaltigkeitskriterien
  • Remanufacturing und Refurbishing für Materialeffizienz und Abfallvermeidung
  • Konzepte der Kreislaufwirtschaft für eine nachhaltige Güterproduktion
  • Nachhaltigkeitsbenchmarking und -cockpits für zukunftsfähige Unternehmensgestaltung

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Ganzheitliche Antworten auf aktuelle Herausforderungen

Neben den oben genannten Trendthemen treiben wir auch einzelne Querschnittsthemen interdisziplinär voran. In unseren fünf Geschäftsfeldern können wir alle Aspekte solcher Trendthemen entlang der gesamten Prozesskette abbilden, vom Produktionsmanagement über Produktentwicklung und Fertigung bis zur Instandhaltung von Investitionsgütern. So greifen die verschiedenen Kompetenzen unserer Forschungsbereiche optimal zum Nutzen unserer Auftraggeber ineinander.

Industrie 4.0

Was ist Industrie 4.0?

»Digital integrierte Produktion« – unsere Antwort auf die Herausforderungen der Industrie 4.0

Additive Fertigung

Wie kann Additive Fertigung Ihnen helfen?

Entwicklungszeiten können drastisch verkürzt und hochkomplexe Baugteilgeometrien kosteneffizient gefertigt werden. 

Smart Maintenance

Wie hilft Smart Maintenance langfristig Ihrer Produktion?

Prozesse und Technologien im Bereich »Maintenance, Repair and Overhaul«  können energieeffizient und ressourcenschonend gestaltet werden.

Künstliche Intelligenz

Was ist Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz fürs Fraunhofer IPK?

Vor allem steht der Mensch im Mittelpunkt der Produktion.

Produzieren in Zeiten von Corona

Sie benötigen Unterstützung bei Ihren Herausforderungen?

Wir unterstützen SIe, sich schnell auf die veränderten Rahmenbedingungen einzustellen.

Digitale Zwillinge

Digitale Zwillinge sollen Ihre Produktion flexibilisieren? 

Wir entwickeln maßgeschneiderte Lösungen, die das volle Potenzial Digitaler Zwillinge ausnutzen.