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Informationssysteme im Maschinenbau

Themenfelder


 

Industrie 4.0-Szenario

Um "Industrie 4.0" in der Praxis zu realisieren, muss ein ganzer Stapel von Technologien zusammenarbeiten. Die klassische Automatisierungspyramide oder die Industrie 4.0-Referenzarchitektur RAMI 4.0 sind Modelle für einen solchen Technologie-Stapel.

Der Technologiestapel reicht von der Ebene der Werkstücke und Fertigungseinrichtungen bis zur Ebene der betrieblichen Software und in modernen Szenarien noch darüber hinaus, wenn die überbetriebliche Vernetzung hinzukommt. Technische Einrichtungen, Programmierung und Vernetzungstechnologien auf den unteren Ebenen des Technologiestapels (die sogenannte Operational Technology oder OT) gehören zum Kompetenzbereich von Ingenieuren, während für die Realisierung der höheren Ebenen (die Information Technology oder IT) Kompetenzen aus der Informatik und Wirtschaftsinformatik erforderlich sind.

In Zusammenarbeit mit dem Wittenstein-Labor für Mechatronik an der Fakultät Elektrotechnik der Hochschule Kempten haben wir ein beispielhaftes Industrie-4.0-Szenario aufgebaut. Das Industrie-4.0-Szenario deckt von der Automatisierungsanlage des Wittenstein-Labors bis zur Enterprise-Ressource-Planning-Software alle Ebenen der Automatisierungspyramide ab, wobei anstelle eines Manufacturing Execution Systems eine Internet of Things-Integrationsplattform zum Einsatz kommt.

Eingesetzte Komponenten

KepWare OPC UA-Server, ThingWorx Platform, ERP System SAP S4/Hana, eigenentwickelte Software in JavaScript, Java und SPS, PostGreSQL

Sponsoren

PTC: KepServer Lizenz, ThingWorx Lizenz


Automatisierung und Integration von Konstruktion/CAD, Office
- und weiteren Anwendungen mit VBA

Um Maschinen und andere technische Produkte herstellen zu können, müssen Einzelteile und Komponenten erdacht, modelliert und zu Baugruppen und Endprodukten zusammengefügt werden. Diese Phase der Produktentenwicklung, die Konstruktion, wird durch CAD-Systeme (computer-aided design) unterstützt. Im CAD-System werden Einzelteile und Baugruppen einer Maschine zunächst in 3D erstellt und anschließend die zweidimensionalen Zeichnungen mit allen Bemaßungen und Fertigungshinweisen daraus abgeleitet.

Die Konstruktion neuer Produkte ist eine kreative Tätigkeit, die viel Erfahrung und Knowhow erfordert. Doch nicht alle Produkte und Komponenten werden von Grund auf neu konstruiert. Das Tagesgeschäft eines Maschinenbau-Konstrukteurs besteht zu einem großen Anteil auch aus kundenspezifischen Anpassungen vorhandener Konstruktionen, die nicht unerheblich zu den Kosten eines Produkts beitragen. Deshalb ist es von großem Vorteil, diese Tätigkeiten so weit wie möglich zu automatisieren. Viele CAD-Systeme können über Programmierschnittstellen (API) gesteuert werden, doch die Schnittstellen sind oft wenig dokumentiert. Im Labor entwickeln wir Ansätze und wiederverwendbaren Beispielcode für den Einstieg in die CAD-Automatisierung mit VBA.

Die Script-Sprache VBA ist integriert in die Office-Anwendungen von Microsoft (Excel, Word, PowerPoint, Visio, Outlook, Access), auch Software weiterer Anbieter wie Acrobat Pro und diverse Softwareprodukte von SAP bietet Programmierschnittstellen für VBA und ermöglicht damit die Automatisierung von Arbeiten mit diesen Softwareanwendungen. Als vollwertige Programmiersprache kann VBA über offene Standard-Schnittstellen wie etwa REST APIs eine Vielzahl von Anwendungen ansprechen. Dies eröffnet weitreichende Möglichkeiten, diese Anwendungssysteme miteinander zu integrieren und auf dieser Basis mit vergleichsweise wenig Aufwand wirkungsvolle Werkzeuge und Automatismen zu entwickeln und die Digitalisierung von Arbeitsabläufen voranzutreiben.

eingesetzte Komponenten

CAD-Software SolidWorks, Catia, Office-Software, SAP, Adobe Acrobat Pro, REST APIs, VBA


Produktentwicklung und Product Lifecycle Management

Während des Lebenszyklus eines Produkts von Konzeption und Entwicklung über Fertigung und Service bis zur Entsorgung entstehen sehr viele Dokumente und Dateien in unterschiedlichen Formaten, wie etwa Konstruktionszeichnungen, Maschinenprogramme, technische Spezifikationen und vieles mehr, die oft schon aufgrund gesetzlicher Bestimmungen über viele Jahre aufbewahrt und verwaltet werden müssen. Produktänderungen ziehen Änderungen in vielen dieser Dateien nach sich, die aufeinander abgestimmt und koordiniert werden müssen. PLM-Systeme verfügen über vielfältige Schnittstellen zu kaufmännischen wie auch technischen Softwaresystemen und vereinen Funktionen für Dokumentenmanagement, Kollaboration und für die Automatisierung von Workflows in sich. Im Labor für Informationssysteme haben wir ein PLM-System installiert, an dem Abläufe und Mechanismen des PLM nachvollzogen werden können.

eingesetzte Komponenten

PLM-Software ARAS, CAD-Software SolidWorks, CAD-Integration, Office Integration

Sponsoren

ARAS Corp., XPLM


ERP-Systeme: Geschäftsprozesse mit SAP

ERP-Systeme sind Informationssysteme, die darauf ausgerichtet sind, alle Funktionsbereiche und Prozesse in einem Unternehmen zu unterstützen. Dafür stehen an der Fakultät für Maschinenbau Zugänge zur ERP-Software SAP zur Verfügung. Auf diesen erwerben die Studierenden praktische Kompetenzen nicht nur mit kaufmännischen Kernprozessen wie Vertrieb, Beschaffung, Bestandsführung und Controlling, sondern entwickeln auch Beispielprozesse für industrierelevante Anwendungsbereiche wie Lagerverwaltung, Qualitätssicherung, Klassierung, Variantenkonfiguration, Chargenführung und weitere.

Eingesetzte Komponenten

SAP ERP, SAP S4/HANA, SAP GUI, Fiori Apps, GUI Scripting, SAP Query


Künstliche Intelligenz: Chatbot

Chatbots sind Softwareprogramme, die menschlichen Nutzern Informationen zur Verfügung stellen und Dienste anbieten, wobei der menschliche Nutzer mit dem Chatbot ähnlich wie mit einem menschlichen Gesprächspartner kommunizieren können soll. Eine Chatbot-basierte Bedienschnittstelle für Software oder Geräte verspricht den Vorteil, dass der Nutzer die Bedienung nicht erlernen muss, sondern dass die Bedienung der Software oder des Geräts auch für gelegentliche oder ungeschulte Nutzer intuitiv und effizient abläuft. Einfache Chatbots reagieren auf vorgegebene Reizwörter mit fest einprogrammierten Reaktionen. Intelligente Chatbots beruhen dagegen auf Künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. Sie werden mit Sprachbeispielen und Dialogbeispielen trainiert, um auch in freieren Dialogen sinnvoll auf die Eingaben der Nutzer reagieren zu können. Im Labor entwickeln wir Bots mit dem Chatbot-Framework RASA. RASA ist Open Source und kann auf eigenen Rechnern gehostet werden. Trainingsdaten und Bots bleiben auf eigenen Rechnern und sind unabhängig von proprietären Plattformen verwendbar.

Eingesetzte Komponenten

RASA (Open Source), Webservices, Microservices auf Basis von Python und Node.js


Open Source Software

Kollaborationsplattform und Content Management System Liferay

Liferay ist eine moderne, unternehmenstaugliche und adaptierbare Portalsoftware, die Kommunikation, Wissensmanagement und Zusammenarbeit unterstützt. Liferay bietet einen großen Funktionsumfang und lässt sich mit Add-Ons zum Digital Workplace, professionellen Content Management System, Webshop etc. ausbauen. Liferay ist als kommerziell unterstützte Enterprise Edition (EE) und mit der Community Edition (CE) als freie Open Source Software ohne Lizenzkosten verfügbar. Wir setzen Liferay CE zur Organisation und Unterstützung der Lehre ein. Die Plattform dient dazu, Lehrmaterialien bereitzustellen und ermöglicht einen digitalen, zeit- und ortsunabhängigen Informationsaustausch der Studierenden untereinander und mit den Dozenten. Die Studierenden werden so mit der Nutzung einer Plattform für Kollaboration und Unternehmenskommunikation vertraut.

MySQL und MySQL Workbench

MySQL ist ein weit verbreitetes, allgemein einsetzbares Open Source Datenbankmanagementsystem für relationale Datenbanken. Wir nutzen MySQL, um Kenntnisse im Umgang mit Daten zu vermitteln. Dabei nutzen wir das Datendefinitions- und Abfragetool MySQL Workbench, das ebenfalls unter einer Open Source Lizenz verfügbar ist. Eigene Softwareinstallationen betreiben wir teilweise mit MySQL als Datenbankmanagementsystem.

WordPress

Die Open Source Software WordPress ist das meistverbreitete Content Management System im WWW. Wir nutzen Wordpress-Installationen unter anderem als Demo-Server für die Softwareintegration durch REST Services.

Schattenwurf