Automatisierung 4.0 - Objektorientierte Entwicklung modularer Maschinen für die digitale Produktion

von: Thomas Schmertosch, Markus Krabbes

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2018

ISBN: 9783446457010

Sprache: Deutsch

244 Seiten, Download: 9672 KB

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Mehr zum Inhalt

Automatisierung 4.0 - Objektorientierte Entwicklung modularer Maschinen für die digitale Produktion

	Vorwort	6
	Inhalt	10
	1 Automatisierung 4.0 – Anforderungen und Perspektiven	14
	1.1 Wahrnehmung von Industrie 4.0	14
	1.2 Trends und Anforderungen im Maschinen- und Anlagenbau	19
	1.2.1 Endprodukte bestimmen die Richtung	19
	1.2.2 Der Engineering-Prozess verändert sich	20
	1.2.3 Effizienz entscheidet über Erfolg	22
	1.2.4 Service schafft Vertrauen	27
	1.2.5 Qualität ist bedingungslos	28
	1.2.6 Wandelbarkeit macht fit für die Zukunft	30
	1.2.7 Sicherheit muss sein	31
	1.2.8 Neue Technologien in Erfolge umsetzen	37
	1.2.9 Digitale Produktion	40
	1.3 Schlussfolgerungen	42
	1.4 Literatur	43
	2 Entwurf modularer Maschinen und Anlagen	46
	2.1 Definition und Eigenschaften von Modulen	47
	2.1.1 Modularität	47
	2.1.2 Funktionalität	50
	2.1.3 Zustand und Zustandsänderungen	51
	2.1.4 Kompatibilität	54
	2.2 Modularität im Kontext zu Industrie 4.0	56
	2.2.1 Objekte und Entitäten	57
	2.2.2 Methoden und Funktionen	60
	2.2.3 Botschaften und Dienste	61
	2.2.4 Die I4.0-Komponente	63
	2.2.4.1 Das Referenz-Architektur-Modell Industrie 4.0 (RAMI 4.0)	64
	2.2.4.2 Technische Assets	65
	2.2.4.3 Assets in der Informationswelt	68
	2.2.4.4 Die Verwaltungsschale	70
	2.2.4.5 Interaktion von I4.0-Komponenten	74
	2.3 Methoden der Modularisierung	77
	2.3.1 Etablierte Entwurfsmethoden	78
	2.3.2 Zielanalyse der Anforderungen	79
	2.3.2.1 Produktsicht	81
	2.3.2.2 Investitionssicht	84
	2.3.2.3 Standortsicht	87
	2.3.2.4 Herstellersicht	90
	2.3.3 Konstruktive Detailanalyse	92
	2.4 Modellierung	98
	2.4.1 Entwurf einer funktionalen Struktur	98
	2.4.1.1 Das Funktions- und Klassendiagramm	98
	2.4.1.2 Das Zustandsdiagramm	102
	2.4.1.3 Das Interaktionsdiagramm	105
	2.4.2 Entwurf einer modularen Konstruktion	108
	2.4.2.1 Das Moduldiagramm	108
	2.4.2.2 Qualitatives Modulschema	115
	2.4.3 Entwurf des Automatisierungssystems	118
	2.4.3.1 Hardwarekonzept	118
	2.4.3.2 Softwarekonzept	121
	2.5 Zusammenführung und Fazit	124
	2.6 Literatur	129
	3 Digitale Projektierung von Maschinen	132
	3.1 Spezifikation als Ausgangsunkt einer Projektierung	132
	3.2 Projektierung nach dem V-Modell	133
	3.3 V-Modell in der Anwendung	138
	3.4 Übertragbarkeit des interdisziplinären Mechatronikansatzes	148
	3.5 Literatur	151
	4 Modulare Automatisierung in der Praxis	152
	4.1 Sukzessive Modularisierung	152
	4.1.1 Szenarien einer sukzessiven Modularisierung	154
	4.1.2 Dezentralisierte Hardware ist möglich	155
	4.1.3 Dezentralisierte Hardware ist eingeschränkt möglich	158
	4.1.4 Dezentralisierte Hardware ist nicht möglich	159
	4.1.5 Heterogene Automatisierungstechnik	163
	4.1.6 Zusammenfassung	164
	4.2 Echtzeitfähigkeit dezentraler Systeme	164
	4.2.1 Reaktionszeit – Definition und Anforderungen	165
	4.2.2 Jitter – die große Unbekannte	173
	4.2.3 Kurze Reaktionszeiten in dezentralen Strukturen	177
	4.2.3.1 Erhöhung der Systemleistung	179
	4.2.3.2 Interrupt basierte Systeme	181
	4.2.3.3 Intelligente Feldgeräte	183
	4.2.3.4 Spezialentwicklungen	185
	4.2.3.5 Intelligente I/O-Module	186
	4.2.4 Zusammenfassung und Lösungsbeispiele	190
	4.2.4.1 Dickenmessung sammelgehefteter Broschüren	190
	4.2.4.2 Fehlbogenkontrolle	194
	4.3 Maschinensicherheit	195
	4.3.1 Anwendung der Maschinenrichtlinie in modularen Systemen	195
	4.3.2 Sicherheitstechnik im Überblick	198
	4.3.3 Sichere Steuerungstechnik	203
	4.3.4 Sicherheitstechnik ergänzen oder integrieren?	208
	4.3.5 Zusammenfassung	212
	4.4 Kommunikation ist (fast) alles	213
	4.4.1 Industrielle Kommunikation im Überblick	213
	4.4.2 Ethernet-basierte Feldbusse – Eigenschaften und Arbeitsweise	218
	4.4.3 OPC UA im Industrial Ethernet	223
	4.4.4 Sichere Kommunikation – Safety	228
	4.4.5 Sichere Kommunikation bis in die Cloud – Security	231
	4.4.6 Zusammenfassung	235
	4.5 Literatur	235
	5 Automatisierung 4.0 im Überblick	238
	Index	242

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