Realitätsnahe Modellierung und Analyse der Verfügbarkeit von Produktionssystemen in Industrie 4.0

Abstract

Die schnelle Verbreitung des Internets und die rasante Entwicklung der Logistik haben die Globalisierung und Internationalisierung beschleunigt. Durch die Entwicklung und Verbreitung moderner Technologien befindet sich die Industrie an einem Wendepunkt. Um seine internationale Führungsposition und seinen Wettbewerbsvorteil zu sichern, hat Deutschland die Strategie „Industrie 4.0“ umgesetzt. Daraufhin reagierte China mit der Strategie „Made in China 2025“ und Amerika mit „Strategy for American Leadership in Advanced Manufacturing“. Automatisierung, Digitalisierung und Globalisierung machen die Grenzen zwischen Herstellern und Kunden transparenter. Die Globalisierung ermöglicht es den Kunden, auf dem internationalen Markt problemlos eine Vielzahl von Produkten auszuwählen und die gewünschten Produkte mit vergleichbaren Eigenschaften, dem niedrigsten Preis und ausreichender Qualität zu finden. Kunden überzeugen nicht mehr nur die universellen Produkte, sondern auch die Produkte, die zu ihrer eigenen Persönlichkeit passen und ihre Individualität zeigen. Der Trend zur Personalisierung wird immer deutlicher. Darüber hinaus ermutigen die expandierenden sozialen Netzwerke und Online-Echtzeitnachrichten die Industrie, dem Feedback und den Meinungen der Kunden mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Die Bedeutung der Kundenzufriedenheit und die Rolle der Kunden auf dem Markt nehmen deutlich zu. Vor dem Hintergrund der Globalisierung suchen die internationalen Wettbewerber nach neuen Strategien und Methoden, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Verschiedene Maßnahmen zur Steigerung von Effizienz und Effektivität wurden untersucht und umgesetzt. Es wurden verschiedene Aspekte analysiert, um die Kundenzufriedenheit zu erhöhen und die Produktionskosten zu senken und damit die Rentabilität zu steigern. Durch die Anwendung der automatisierten Technik und Technologie wird der Automatisierungsgrad des industriellen Sektors erhöht und standardisiert. Der erhöhte Automatisierungsgrad und die zunehmende Digitalisierung ermöglichen es der Industrie, kundenspezifische Produkte herzustellen. Auch die Produktqualität kann gewährleistet werden. Um auf dem internationalen Markt Fuß zu fassen und internationale Kunden zu gewinnen, muss die Industrie die kundenspezifischen Anforderungen und Wünsche erfüllen. Daher entstand die Herausforderung, variantenreiche kundenspezifische Produkte in kleinen Losgrößen effizient zu produzieren. Um die Effizienz zu steigern, sollen neue Konzepte von Produktionssystemen in der Industrie 4.0 untersucht werden. In der Literatur werden vielseitige Produktionssysteme, digitale Produktion etc. vorgeschlagen, um dem Trend der Individualisierung und den zukünftigen Herausforderungen zu begegnen. Traditionelle Produktionssysteme basieren auf der Strategie der "Massenproduktion". Aufgrund der hohen Stückzahlen werden die Herstellungskosten gesenkt. Diese Produktionssysteme sind jedoch ineffizient, wenn es darum geht, personalisierte Produkte in kleinen Losgrößen herzustellen. Daher können sie die Anforderung der Individualisierung nicht erfüllen. Im Zukunftsforschungsprojekt Industrie 4.0 wurden neue Konzepte von Produktionssystemen vorgeschlagen. Kernlösung für die Erfüllung der Individualisierung ist die flexible und wandlungsfähige Produktion. Heute besteht die Notwendigkeit, das Konzept vor der Anwendung systematisch zu analysieren, um die möglichen Herausforderungen und Risiken zu untersuchen. Die Literatur hat sich mit dem Design und den Konzepten beschäftigt. Einige haben die vereinfachten Produktionssysteme modelliert. Viele Aspekte können jedoch nicht zusammen betrachtet werden. Es gibt noch keine Methode, um Produktionssysteme unter Berücksichtigung umfassender Aspekte systematisch zu modellieren und realistische, anwendungsreife Ergebnisse zu erhalten. Eine realitätsnahe Modellierung der Verfügbarkeit von Produktionssystemen in der Industrie 4.0 wird dann mögliche Fragestellungen zur Reduzierung von möglichen Verlusten, Schäden und Risiken untersuchen. Im Anschluss daran können konkrete Maßnahmen zur Optimierung der Produktionssysteme vorgeschlagen werden. Für die Auswahl einer geeigneten Methode zur Modellierung von Produktionssystemen in der Industrie 4.0 werden die Fähigkeiten der vorhandenen Methoden zur Modellierung der spezifischen Eigenschaften von Produktionssystemen in der Industrie 4.0 in Bezug auf Netzwerkfähigkeit, Kommunikation, künstliche Intelligenz und Anpassungsfähigkeit bewertet. Die Auswertungen zeigen, dass das Petrinetz für die Modellierung der Produktionssysteme in der Industrie 4.0 sehr gut geeignet ist. Das Hauptziel der Arbeit ist es, die Verfügbarkeit von Produktionssystemen in der Industrie 4.0 mit Petrinetz realistisch zu modellieren. Durch die Modellierung der Produktionssysteme können die möglichen Probleme im Konzept untersucht werden, um mögliche Verluste, Schäden und Risiken zu reduzieren. Anschließend kann eine konkrete Maßnahme zur Optimierung der Produktionssysteme vorgeschlagen werden.