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The importance of digitization in supply chains is growing by leaps and bounds. Many companies are converting their operations or planning to do so. What are the right actions to take? Not every plan to use Industry 4.0 technologies is expedient and cost effective. The Fraunhofer IFF has developed an Industry 4.0 CheckUp, which enables companies in any industry to analyze their digitization capability systematically and plan effective actions individually.
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Fachkräftemangel, alternde Belegschaft und deren Folgen stellen zunehmend Anforderungen an unsere künftigen Arbeitsplätze. Die Forscher und Forscherinnen am Fraunhofer IFF in Magdeburg entwickeln neue Technologien für die sichere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. So wird der Roboter zu einem Assistenten des Menschen und entlastet ihn z.B. bei hochpräzisen oder körperlich schweren Tätigkeiten.
Industrielle Montageprozesse sind meist geprägt durch eine große Variantenvielfalt auf Grund einer zunehmenden Individualisierung der Produkte. Ohne Anleitung ist es schwierig, komplexe Baugruppen manuell zusammenzusetzen. Gerade bei Losgröße 1 stellt die Nullfehlerproduktion eine besondere Herausforderung dar. Die Experten des Fraunhofer IFF setzen auf optische Technologien zur Montageassistenz und haben Technologien zur optischen Montageprüfung auf Grundlage von Modellinformationen entwickelt.
Neue Technologien für die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration ermöglichen eine direkte Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer IFF entwickeln Assistenzroboter, die sich an den Menschen und seine Alltags- und Arbeitswelten flexibel anpassen und ihn bei seinen Aufgaben aktiv unterstützen. Zur Überwachung der gemeinsamen Arbeitsräume von Mensch und Roboter sind zahlreiche Sicherheitssysteme entstanden – von dynamischen optischen Schutzzonen, über besonders sichere Roboterkinematiken ohne Scher- und Klemmstellen bis hin zu einer taktilen, künstlichen Haut für Roboter.
Energie und Rohstoffe zählen heute zu den größten Preistreibern in der Industrie. Diese voraussichtlich auch langfristig weiter steigenden Kosten entwickeln sich zu einem bedeutenden Wettbewerbsfaktor für die deutsche Wirtschaft. Wollen Unternehmen wettbewerbsfähig bleiben, müssen sie ihre Produktion effizient auslegen. Wo die Stellschrauben sind, an denen sich zu drehen lohnt, analysieren die Expertinnen und Experten vom Fraunhofer IFF in Magdeburg und erarbeiten dann z.B. eine energieverfügbarkeitsorientierten Produktionsplanung und -steuerung, die den Verbrauch von Energie und Ressourcen im Produktionsprozess minimiert.
Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IFF entwickeln Lösungen für transparente Logistik- und Produktionsprozesse in Unternehmen und rüsten die Produktionsabläufe für die Industrie 4.0. Im Automobilbau sind z.B. je nach Fahrzeugmodell viele unterschiedliche Ausstattungsvarianten erhältlich. Die Bauteile sind äußerlich für die Werker in der Montage kaum zu unterscheiden. Sicherheitsrelevante Bauteile werden daher bislang mit einem Barcode versehen, der manuell gescannt werden muss. Im Zuge der Digitalisierung entlastet RFID die Mitarbeitenden von dieser Routineaufgabe und prüft gleichzeitig automatisiert, ob alle erforderlichen Bauteile ordnungsgemäß verbaut sind.
Mit den neuen digitalen Kommunikationstechnologien wie LPWAN und 5G beginnt auch für die Logistikbranche ein neues Zeitalter. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IFF entwickeln auf Basis dieser Kommunikationsstandards neue Technologien und intelligente logistische Objekte für die digitale Logistik. Die smarte Palette z.B. vereint verschiedene Funktionalitäten der Sensordatenerfassung, Analyse und Kommunikation auf einem logistischen Ladungsträger. Herzstück der Palette ist ein integriertes Funk- und Sensormodul, mit dem sie zum Teil des Internet-of-Things (IoT) wird. Auf diesem Weg können Frachttransporte in der Logistik transparent und sicher gemacht werden.
Wie sehen die Energiequellen der Zukunft aus? Alternativen zu den fossilen Brennstoffen und zur Atomkraft sehen die Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer IFF in Magdeburg allein in den erneuerbaren Ressourcen. Sie forschen nicht nur im Bereich der Windenergie, der Biomasseverwertung oder der Flusswasserkraft, sondern widmen sich auch neuen Speichertechnologien für die Energiewende.
Die Experten und Expertinnen des Fraunhofer IFF forschen an intelligenten Lösungen für das Energienetz der Zukunft. Beispielsweise sollen Elektrofahrzeuge künftig als kleine, dezentrale Pufferspeicher fungieren. Ist aufgrund der Wetterlage gerade mehr Energie vorhanden als genutzt wird, können die Ladezyklen von Elektroautos, die sich zu dem Zeitpunkt an Ladesäulen befinden, an das Überangebot angepasst werden. Umgekehrt können die E-Fahrzeuge Energie aus ihren Batterien wieder abgeben, wenn gerade zu wenig Strom im Netz vorhanden ist. Dies hilft, Schwankungen in den regionalen Stromnetzen zu vermeiden und erneuerbare Energien in die Versorgungsnetze zu integrieren.
Solarstrom, Windkraft und Co. – die zunehmende Nutzung regenerativer Energiequellen führt zu großen Schwankungen bei der Energieerzeugung. Die Forscher und Forscherinnen des Fraunhofer IFF prüfen, wie sich ein dynamisches Energiemanagement im Unternehmensalltag etablieren lässt und entwickeln Technologien, um die industriellen Prozesse in kleinen und mittelständischen Unternehmen flexibel zu gestalten: So können Produktionsreststoffe im Betrieb optimal zur Energiegewinnung genutzt werden und Produktionszyklen könnten sich künftig nach der Verfügbarkeit von Energie richten.
Die Vorteile eines durchgängigen Digital Engineering: stark verkürzte Entwicklungszeiten, reduzierte Kosten und ausgereiftere Konstruktionen. Die Experten und Expertinnen des Fraunhofer IFF in Magdeburg ermöglichen durch ihre Methoden des Digital Engineering, dass Forschung und Entwicklung für die Planung von Produkt und Produktionsanlage zeitlich parallel laufen.
Die Daten aus dem Digital-Engineering-unterstützten Entwicklungsprozess verwenden die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des Fraunhofer IFF in Magdeburg für Wartung, Reparatur und Schulung. Ein mobiles Assistenzsystem erleichtert z.B. die Inspektion von Industrieanlagen, indem es Checklisten, Zustandsdaten oder letzte Prüfberichte einblendet.
Spektralanalysen sind ein häufig eingesetztes Mittel für die Analyse der Inhaltsstoffe oder der Unterscheidung von Objekten anhand ihrer stofflichen Zusammensetzung. blicherweise braucht man für solche Messungen eine spezielle Hyperspektralkamera. Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IFF haben die Scan-Technologie HawkSpex® Mobile entwickelt, die Spektralanalysen nun mit einem herkömmlichen Smartphone erlaubt. Durchgeführt wird die Analyse mit dem Smartphone-Display und der Front-Kamera. das Display beleuchtet das Objekt nacheinander mit den Farben Rot, Grün und Blau; die Front-Kamera erfasst das reflektierte Licht. Ein neu entwickelter, selbstlernender Algorithmus analysiert auf Basis von statistischen Referenzdaten das jeweilige Lichtspektrum. So lassen sich etwa nachlackierte Karosserieteile an Autos entdecken, der Frischegrad von Lebensmitteln bestimmen und anhand einer Hautanalyse Empfehlungen für den richtigen Sonnenschutzfaktor geben.
Mit seiner Panorama- und Boden-Projektionsfläche von über 450 Quadratmetern eignet sich der Elbedome besonders für die Darstellung großer Objekte wie Maschinen, Anlagen, Fabriken oder ganzer Städte. Produzierende Unternehmen nutzen diese Form großdimensionaler Visualisierung, um Planungsstände zu bewerten und Entscheidungsfindungsprozesse voranzutreiben.
Der Elbedome ist gleichzeitig Erlebnis-, Lern- und Kreativraum und kann die Kommunikation mit Kunden wirksam verbessern. Als virtuelle Trainingsumgebung können Mitarbeitende nachhaltig geschult und Erfahrungen von Experten transferiert werden. Der Elbedome stellt genug Raum für die Beteiligten von industriellen Planungen zur Verfügung oder kann als Marketinginstrument bis zu 30 Besucher zugleich in virtuelle Welten eintauchen lassen.
Das stereoskopische Projektionssystem ermöglicht die Wahrnehmung der virtuellen Welten im Elbedome als dreidimensional. Die Nutzer haben durch die holografische Darstellung das Empfinden, sich inmitten der Projektion zu befinden.
Als Technologiepartner für produzierende Unternehmen erforschen und entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IFF in Magdeburg anwendungsorientierte Technologien, Verfahren und Produkte für intelligente Arbeitssysteme, für eine ressourceneffiziente Produktion und Logistik, für konvergente Infrastrukturen und für den Bereich Digital Engineering und Industrie 4.0.
Das Virtual Development and Training Centre VDTC des Fraunhofer IFF im Wissenschaftshafen in Magdeburg. Die Forscherinnen und Forscher sind auf das Digital Engineering zum durchgängigen Planen, Testen und Betreiben technischer Systeme spezialisiert.
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb 
