Automation 2022

doi:10.51202/9783181023990

Automation 2022

Automation creates Sustainability

Series: VDI-Berichte

Volume 2399 Published 2022

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doi.org/10.51202/9783181023990
ISBN print: 978-3-18-092399-4
ISBN online: 978-3-18-102399-0
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Zusammenfassung

Inhalt

Vorwort . . . . . . .1

Fertigungsautomation – Digitaler Zwilling: Vom Konzept zur Anwendung

Anwendungsfälle und Ansatz zur Erstellung des Digitalen Zwillings aus Sicht eines Komponentenherstellers . . . . . . 5

Interaktion zwischen Steuerungen auf der Basis von OPC UA FX und deren Konfiguration

durch Verwaltungsschalen . . . . . . . . . . 19

Fertigungsautomation – Einsatz der Verwaltungsschale

Framework for bringing wireless communication into the context of Industrie 4.0 . . . . . . . . . 31

Verwaltungsschale-basierter Ansatz für die Umsetzung vonauftragsgesteuerter Produktion . . . . . .45

Verwaltungsschalen zum anlagenweiten Testen wandelbarer Produktionsanlagen . . . . . . . .59

Dienste-Design für modulare Fertigungsanlagen mit individuellen Produkten – Variantenvielfalt der Dienste . . . . 75

Prozessautomation – Safety und Integrated Engineering

Typenbasiertes Engineering für modulare Anlagen: Fallstudie zur Umsetzung eines modularen Neutralisationsprozesses . . . . . 89

Datenbasierte Überwachung von reproduzierbaren, chemischen Batchprozessen für modellbasierte Sicherheitsf...

Schlagworte

Fertigungsautomation digitaler Zwilling Prozessautomation KI Modellierung Simulation autonome Systeme industrielle Kommunikation Gebäudeautomation Process automation IT-Security Safety and integratetd Engineering digital plant sustainability advanced control machine learning

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I–XVI Titelei/Inhaltsverzeichnis I–XVI
1–4 Vorwort 1–4
5–30 Fertigungsautomation – Digitaler Zwilling: Vom Konzept zur Anwendung 5–30
- 5–18 Anwendungsfälle und Ansatz zur Erstellung des Digitalen Zwillings aus Sicht eines Komponentenherstellers V. Stegmaier, W. Schaaf, N. Jazdi, M. Weyrich V. Stegmaier, W. Schaaf, N. Jazdi, M. Weyrich 5–18
- 19–30 Interaktion zwischen Steuerungen auf der Basis von OPC UA FX und deren Konfiguration durch Verwaltungsschalen C. Diedrich, T. Werner, M. Riedl C. Diedrich, T. Werner, M. Riedl 19–30
31–74 Fertigungsautomation – Einsatz der Verwaltungsschale 31–74
- 31–44 Framework for bringing wireless communication into the context of Industrie 4.0 G. Cainelli, L. Underberg, L. Rauchhaupt G. Cainelli, L. Underberg, L. Rauchhaupt 31–44
- 45–58 Verwaltungsschale-basierter Ansatz für die Umsetzung von auftragsgesteuerter Produktion C. Urban, A. Belyaev, C. Diedrich C. Urban, A. Belyaev, C. Diedrich 45–58
- 59–74 Verwaltungsschalen zum anlagenweiten Testen wandelbarer Produktionsanlagen S. Schäfer, D. Schöttke, T. Kämpfe, V. Denkov, B. Tauber S. Schäfer, D. Schöttke, T. Kämpfe, V. Denkov, B. Tauber 59–74
75–88 Fertigungsautomation – Konzepttransfer in die Fertigungsautomation 75–88
- Dienste-Design für modulare Fertigungsanlagen mit individuellen Produkten – Variantenvielfalt der Dienste P. Habiger, G. Hildebrandt, R. Drath, A. Fay P. Habiger, G. Hildebrandt, R. Drath, A. Fay
89–114 Prozessautomation – Safety und Integrated Engineering 89–114
- 89–100 Typenbasiertes Engineering für modulare Anlagen: Fallstudie zur Umsetzung eines modularen Neutralisationsprozesses J. Lorenz, A. Klose, I. Viedt, J. Mädler, V. Khaydarov, L. Urbas J. Lorenz, A. Klose, I. Viedt, J. Mädler, V. Khaydarov, L. Urbas 89–100
- 101–114 Datenbasierte Überwachung von reproduzierbaren, chemischen Batchprozessen für modellbasierte Sicherheitsfunktionen P. Langlitz, F. Lenhart, M. Roser P. Langlitz, F. Lenhart, M. Roser 101–114
115–160 Prozessautomation – Security 115–160
- 115–132 Security-Entscheidungen „by Design“ in das Engineering prozesstechnischer Anlagen integrieren – Konzept der „Automation Security by Design Decisions“ S. Fluchs, E. Tastan, R. Drath, M. Mertens, J. Ritter, A. Horch, A. Fay S. Fluchs, E. Tastan, R. Drath, M. Mertens, J. Ritter, A. Horch, A. Fay 115–132
- 133–148 AutomationML-basierte Modellierungsansätze für ein Security-Engineering- Informationsmodell E. Tastan, R. Drath, S. Fluchs E. Tastan, R. Drath, S. Fluchs 133–148
- 149–160 IT-Security für Automatisierungssysteme mit Ethernet-APL-Feldgeräten K.-H. Niemann, S. Merklin K.-H. Niemann, S. Merklin 149–160
161–174 Prozessautomation – Digital Plant & Sustainability 161–174
- Materialverfolgungsbasierter Softsensor für die Überwachung von Treibhausgasemissionen in der Prozessindustrie C. Song, J. Schlake, S. Emmrich C. Song, J. Schlake, S. Emmrich
175–218 Prozessautomation – Advanced Control 175–218
- 175–186 Anforderungen aus der dynamischen Nutzung von grünem Wasserstoff in Power-to-X-Wertschöpfungsketten I. Viedt, M. Mock, J. Lorenz, J. Mädler, L. Urbas, A. Klose, H. Lange, D. Erdmann, L. Scholz, A. Markaj, A. Fay I. Viedt, M. Mock, J. Lorenz, J. Mädler, L. Urbas, A. Klose, H. Lange, D. Erdmann, L. Scholz, A. Markaj, A. Fay 175–186
- 187–204 Steuerung und Regelung von Abwasserkanalnetzen – ein praxisgerechter Ansatz zur modell-prädiktiven Regelung M. Schütze, J. Alex M. Schütze, J. Alex 187–204
- 205–218 Nonlinear Model Predictive Control: from Digital Twin to Real-World Application in Polymerization Process B.-M. Pfeiffer, C. Leingang, C. Busse, M. Oppelt, O. Lorenz, A. Cano B.-M. Pfeiffer, C. Leingang, C. Busse, M. Oppelt, O. Lorenz, A. Cano 205–218
219–230 Prozessautomation – KI in der Prozessautomation 219–230
- Kognitive Automations-Architektur für Cyber-Physische-Produktionssysteme (CPPS) A. Mankowski, D. Antonow, N. Moriz, H. Trsek A. Mankowski, D. Antonow, N. Moriz, H. Trsek
231–262 Prozessautomation – KI in der Prozessautomation 231–262
- 231–244 Data Mining in der Prozesstechnik als Key-Enabler intelligenter Digitaler Zwillinge für eine datengetriebene Optimierung der Prozessführung M. Krüger, B. Vogel-Heuser, K. Land, G. Grim, J. Lorenzer, M. Hanf M. Krüger, B. Vogel-Heuser, K. Land, G. Grim, J. Lorenzer, M. Hanf 231–244
- 245–262 Künstliche Neuronale Netze (KNN) zur Plausibilisierung verfahrenstechnischer Prozessdaten T. Unglaube, L. Däubler, A. Aljandali T. Unglaube, L. Däubler, A. Aljandali 245–262
263–288 Methoden und Synergien – Verwaltungsschale und deren Anwendung 263–288
- 263–276 Konzept und Realisierung für die automatisierte Erstellung von Verwaltungsschalen in Unternehmen basierend auf bestehenden Daten aus verschiedenen Informationssystemen I. Garmaev, T. Miny, T. Kleinert, A. Schüller, P. Bitterlich I. Garmaev, T. Miny, T. Kleinert, A. Schüller, P. Bitterlich 263–276
- 277–288 Supporting Product Lifecycle Information Management and Distributed Engineering with an Integration Model M. Freund, C. Barth, P. Juhlin, S. Lehnhoff, M. Winter, G. Fachinger M. Freund, C. Barth, P. Juhlin, S. Lehnhoff, M. Winter, G. Fachinger 277–288
289–328 Methoden und Synergien – Modulare Anlagen und Orchestrierung 289–328
- 289–306 Vergleichende Untersuchung der Orchestrierung modularer Anlagen in der Prozessindustrie, der Fertigungsindustrie und der produktionsnahen Logistik M. Blumenstein, A. Fay, L. Beers, A. Stutz, M. Maurmaier M. Blumenstein, A. Fay, L. Beers, A. Stutz, M. Maurmaier 289–306
- 307–318 Orchestrierung hybrider Anlagen – auf dem Weg zur Integration von PackML Komponenten in Modulare Anlagen S. Grüner, M. Hoernicke S. Grüner, M. Hoernicke 307–318
- 319–328 Selbstorganisation von Softwarekomponenten für produktive Aufgaben M. Riedl, H. Zipper M. Riedl, H. Zipper 319–328
329–342 Methoden und Synergien – Security 329–342
- Vertrauensbasierte Integration von Geräten mittels OPC UA Device Provisioning F. Volkmann, N. Baur, S. Höme, A. Palmin, M. Madsen F. Volkmann, N. Baur, S. Höme, A. Palmin, M. Madsen
343–370 Methoden & Synergien – Modellierung und Simulation 343–370
- 343–354 FAIRness in der Automatisierungstechnik am Beispiel Modellierung und Simulation M. Stüber, G. Frey M. Stüber, G. Frey 343–354
- 355–370 Strukturgraph der Produktion – Ein Konzept für Prozessdatenintegration und -analyse mit Anwendungsbeispielen W. Li, M. Winter, C. Roos, T. Kleinert W. Li, M. Winter, C. Roos, T. Kleinert 355–370
371–398 Methoden & Synergien – Sustainability 371–398
- 371–386 Konzeption eines vereinheitlichenden Energieinformationsmodells zur Integration unterschiedlicher Energieprofile L.-T. Reiche, A. Fay, M. Runge, K.-H. Niemann L.-T. Reiche, A. Fay, M. Runge, K.-H. Niemann 371–386
- 387–398 Nachhaltigkeit in der Wasserstoffwirtschaft – Eine Methode zur Bewertung von Wasserstoff-Wertschöpfungsketten J.-P. Beck, A. Fay J.-P. Beck, A. Fay 387–398
399–438 KI & Autonome Systeme – Machine Learning in der Produktion 399–438
- 399–412 Chancen und Herausforderungen für Künstliche Intelligenz in kleinen und mittelständischen Unternehmen D. Vranješ, P. Topalis, O. Niggemann D. Vranješ, P. Topalis, O. Niggemann 399–412
- 413–424 Bring your Machine Learning Intelligence to the Edge – An Example on Edge Analytics for Cement Strength Prediction M. Platenius-Mohr, J. Schlake, M. Vach, R. Koorts M. Platenius-Mohr, J. Schlake, M. Vach, R. Koorts 413–424
- 425–438 Approach to Data Pre-processing for Predictive Quality of Hydraulic Test Results in a Dynamic Manufacturing Environment C. Neunzig, D. Möllensiep, S. Fahle, B. Kuhlenkötter, M. Möller, J. Schulz C. Neunzig, D. Möllensiep, S. Fahle, B. Kuhlenkötter, M. Möller, J. Schulz 425–438
439–478 KI & Autonome Systeme – Machine Learning im Engineering 439–478
- 439–452 Methoden der künstlichen Intelligenz für die automatisierte Planung von modularen Produktionsprozessen R. Heesch, N. Widulle, A. Köcher, A. Nordhausen, L. M. Vieira da Silva, J. Putzke, O. Niggemann R. Heesch, N. Widulle, A. Köcher, A. Nordhausen, L. M. Vieira da Silva, J. Putzke, O. Niggemann 439–452
- 453–464 Auf dem Weg zur Digitalisierung von R&I – Evaluierung von Few Shot Learning Techniken zur einfachen Erkennung bisher unbekannter Elemente M. Gärtler, B. Schmidt M. Gärtler, B. Schmidt 453–464
- 465–478 Digitale Zwillinge als Enabler für Agentensysteme zur Realisierung autonomer Wertschöpfungsnetzwerke mit erhöhter Produktivität E. Bayrhammer, B. Vogel-Heuser, F. Ocker, H. Avgoustinos, R. Thrift E. Bayrhammer, B. Vogel-Heuser, F. Ocker, H. Avgoustinos, R. Thrift 465–478
479–504 KI & Autonome Systeme – Hitze erkennen und behandeln 479–504
- 479–490 Hot Spot Detection in Electrical Equipment using the Inverse Pixel Count Algorithm R. Gitzel, T. Kozel R. Gitzel, T. Kozel 479–490
- 491–504 Automatisierung des manuellen Löschvorgangs bei Holzbränden F. Stoller, A. Fay, F. Kümmerlen F. Stoller, A. Fay, F. Kümmerlen 491–504
505–532 KI & Autonome Systeme – Automatische Extraktion 505–532
- 505–520 Verwendung Neuronaler Netze zur automatisierten Analyse und Modellierung elasto-plastischer Materialeigenschaften von metallischen Zugproben H. S. Steude, D. Vranješ, J. L. Augustin, O. Niggemann, M. Lange-Hegermann, D. Höche H. S. Steude, D. Vranješ, J. L. Augustin, O. Niggemann, M. Lange-Hegermann, D. Höche 505–520
- 521–532 Automatisierte Modell- und Testgenerierung aus textuellen Anforderungen R. Gröpler, V. Sudhi, L. Kutty R. Gröpler, V. Sudhi, L. Kutty 521–532
533–560 KI & Autonome Systeme – Datengenerierung 533–560
- 533–544 Eine Simulationsumgebung für flexible Cyber-Physische Produktionssysteme zur Generierung realistischer Datensätze für maschinelle Lernverfahren N. Widulle, J. Ehrhardt, M. Krantz, A. Liebert, A. Nordhausen, O. Niggemann N. Widulle, J. Ehrhardt, M. Krantz, A. Liebert, A. Nordhausen, O. Niggemann 533–544
- 545–560 Anwendungsoptimierte Modelladaption des Digitalen Zwillings eines modularen Produktionssystems während der Betriebsphase D. Dittler, T. Müller, V. Stegmaier, N. Jazdi, M. Weyrich D. Dittler, T. Müller, V. Stegmaier, N. Jazdi, M. Weyrich 545–560
561–614 KI & Autonome Systeme – Sicherheit von KI und autonomen Systemen 561–614
- 561–580 Validierung von sicherheitsrelevanten KI-Systemen in der Pharmabranche A. Charizanis, M. Müller, M. Weyrich, H. Mettler A. Charizanis, M. Müller, M. Weyrich, H. Mettler 561–580
- 581–594 Strategisches Drohnenverkehrsmanagement: Konzept für eine automatisierte Fluggenehmigung und -freigabe von Drohnenflügen T. Grebner, A. Fay T. Grebner, A. Fay 581–594
- 595–614 Erweiterte Risikobeurteilung für Maschinen und Betriebsmittel mit künstlicher Intelligenz W. Varro W. Varro 595–614
615–636 KI & Autonome Systeme – Batch Phasen Erkennung 615–636
- 615–624 Hidden Markov Models und Active Learning zur automatisierten Kennzeichnung von Batchphasen in der Prozessindustrie G. Just, V. Khaydarov, L. Urbas, B. Klöpper, F. D. Bähner G. Just, V. Khaydarov, L. Urbas, B. Klöpper, F. D. Bähner 615–624
- 625–636 Phasenidentifikation von Batch-Prozessen durch aktives Lernen C. Song, M. Gärtler, B. Klöpper C. Song, M. Gärtler, B. Klöpper 625–636
637–650 Industrielle Kommunikation – Drahtlose Kommunikation 637–650
- Performance Evaluation of a Campus Network emphasizing the ICT-OT-relation L. Underberg, G. Cainelli, T. Neugebauer L. Underberg, G. Cainelli, T. Neugebauer
651–690 Industrielle Kommunikation – OPC UA in der Anwendung 651–690
- 651–666 Konfigurierbare Controller-Controller-Kommunikation für modulare Produktionssysteme A. Stutz, T. Kempin, M. Maurmaier, M. Blumenstein, A. Fay A. Stutz, T. Kempin, M. Maurmaier, M. Blumenstein, A. Fay 651–666
- 667–678 Gestaltung einer Forschungsinfrastruktur für die Anwendung digitaler Werkzeuge in Cyber-Physischen Produktionssystemen I. Gräßler, M. Hieb, D. Roesmann I. Gräßler, M. Hieb, D. Roesmann 667–678
- 679–690 Sichere interoperable Maschine-zu-Maschine- Kommunikation basierend auf OPC UA Field Exchange S. Höme, T. Fischer, G. Biehler, S. Kerschbaum S. Höme, T. Fischer, G. Biehler, S. Kerschbaum 679–690
691–702 Digitale Geschäftsmodelle – Umsetzungsansätze für digitale 691–702
- Geschäftsmodelle Stärkung der Cyber-Resilienz in KMU C. Siegwart, F. Scherhag, K. Pervölz, G. Frey C. Siegwart, F. Scherhag, K. Pervölz, G. Frey
703–XVIII Gebäudeautomation 703–XVIII
- 703–714 Prognostizierte Energieverbräuche durch Deep Learning als Basis zur Integration in ein Smart Grid am Beispiel des Flughafen Köln Bonn M. Stange, M. Both, J. Müller M. Stange, M. Both, J. Müller 703–714
- 715–728 Verbesserte Workflow-Prozesse in der Gebäudetechnik und Gebäudeautomation im Kontext der Transformationspfade Energiewende und Digitalisierung P. Knoll, M. Becker P. Knoll, M. Becker 715–728
- 729–XVIII Prototypische Implementierung von Capability- und Feasibility-Checks in I4.0-Verwaltungsschalen der technischen Gebäudeausrüstung N. Maisch, R. Ulmer, J. Müller, S. Schmitt, D. Uecker, F. Schnicke, M. Conradi N. Maisch, R. Ulmer, J. Müller, S. Schmitt, D. Uecker, F. Schnicke, M. Conradi 729–XVIII

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