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Förderlicher Entwurf cyber-physischer Produktionssysteme

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Handbuch Industrie 4.0

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Zusammenfassung

Durch Automatisierungs- und Modularisierungsstrategien steigern Cyber-Physische Produktionssysteme, Effektivität, Effizienz sowie Flexibilität und Adaptivität in der Produktion. Eine erhöhte Komplexität der Systeme ist die Folge. Aufgrund dieser Komplexitätssteigerung, sich häufig wandelnden Prozess- und Systemeigenschaften sowie einer zunehmenden Intransparenz der hochautomatisierten (Teil-)Systeme, reichen die aktuellen Kompetenzen der Operateure nicht mehr aus. Dennoch müssen sie in der Lage sein, kritische Situationen, in Kooperation mit dem technischen System erfolgreich zu bewältigen. Um diese Kooperation zu ermöglichen, ist ein förderliches Systemdesign notwendig, das auf den Menschen und seine Kompetenzen zugeschnitten ist. Ein solches Conducive Design verfolgt das Ziel, Operateure zu befähigen, angemessene Einschätzungen und Handlungen zu generieren und nahtlos in das CPPS einzufügen.

Dieser Artikel widmet sich der Analyse von Herausforderungen und Möglichkeiten der Berücksichtigung der Wirkungsweise einer Mensch-Maschine-Kooperation bei der Entwicklung und im Einsatz von CPPS in der Landwirtschaft und der Prozessindustrie. Dazu werden im ersten Abschnitt die Rolle von Modularisierungs- und Automatisierungsstrategien in diesen Domänen vergleichend beschrieben. Im zweiten Abschnitt werden Eigenschaften von CPPS, Anforderungen an modulare Plattformen sowie die Rolle des Menschen in diesen Systemen erläutert. Die Betrachtung der unterschiedlichen Ausprägungen dieser Strategien wird im dritten Abschnitt zeigen, dass Conducive Design unabhängig davon ein notwendiger Faktor für das Lösen der Herausforderungen ist. Im vierten Abschnitt werden daraus Konsequenzen für die Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion abgeleitet. Abschließend werden die Ergebnisse zusammengefasst und die Anforderungen an das Conducive Design von CPPS hervorgehoben.

Gegenstand sind die Forschungsaktivitäten im Graduiertenkolleg 2323 Conducive Design of CPPS der Technischen Universität Dresden.

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Danksagung

Die Autoren danken der Deutsche Forschungs­gemeinschaft (DFG) für die Förderung im Rahmen des Graduiertenkollegs 2323 „Förderliche Gestaltung cyber­physischer Produktions­systeme“ (Projektnummer 319919706).

Author information

Authors and Affiliations

  1. Professur für Prozessleittechnik und Arbeitsgruppe Systemverfahrenstechnik, Technische Universität Dresden, Dresden, Deutschland

    Leon Urbas

  2. Graduiertenkolleg 2323 CD-CPPS, Technische Universität Dresden, Dresden, Deutschland

    Florian Pelzer & Sebastian Lorenz

  3. Professur für Agrarsystemtechnik, Technische Universität Dresden, Dresden, Deutschland

    Thomas Herlitzius

Authors
  1. Leon Urbas
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  2. Florian Pelzer
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  3. Sebastian Lorenz
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  4. Thomas Herlitzius
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Corresponding author

Correspondence to Leon Urbas .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Technische Universität München, Garching, Deutschland

    Birgit Vogel-Heuser

  2. Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Dortmund, Deutschland

    Michael ten Hompel

  3. Fraunhofer Institute for Manufacturing, Stuttgart, Deutschland

    Thomas Bauernhansl

Section Editor information

  1. Lehrstuhl AIS, TUM, Garching, Deutschland

    Birgit Vogel-Heuser

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Urbas, L., Pelzer, F., Lorenz, S., Herlitzius, T. (2024). Förderlicher Entwurf cyber-physischer Produktionssysteme. In: Vogel-Heuser, B., ten Hompel, M., Bauernhansl, T. (eds) Handbuch Industrie 4.0. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-58528-3_132

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-58528-3_132

  • Published:

  • Publisher Name: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-662-58527-6

  • Online ISBN: 978-3-662-58528-3

  • eBook Packages: Computer Science and Engineering (German Language)

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