Automatisierung komplexer Industrieprozesse

1 Automatisierung industrieller Prozesse.- 1.1 Was ist Automatisierung?.- 1.1.1 Domänen der Automatisierung.- 1.2 Unternehmenserfolg durch Automation.- 1.2.1 Strategische Ausrichtung von Unternehrnen.- 1.2.2 Menge versus Vielfalt: wirtschaftliches Produzieren.- 1.2.3 Was erwartet die Industrie von der Automation?.- 1.2.4 Fazit: Automatisierungstechnik ais Erfolgsfaktor.- 1.3 Markt und Technologie.- 1.3.1 Der Weltmarkt der Automatisierungstechnik.- 1.3.2 Technologische Trends.- 1.3.3 Die Rolle des Informationsmanagements.- 2 Systeme und Komponenten der Automation.- 2.1 Prozesse und Automatisierungssysteme.- 2.1.1 Technische Prozesse.- 2.1.2 Automatisierungssyste.- 2.1.3 Sensor-, Steuerungs- und Aktorsysteme.- 2.2 Sensoren.- 2.2.1 Klassifizierung.- 2.2.2 Sensoreigenschaften.- 2.2.3 Sensortypen und ihre Funktionsweise.- 2.3 Aktoren.- 2.3.1 Aktorisches Wirkprinzip.- 2.3.2 Leistungselektronik.- 2.3.3 Elektromagnetische Aktoren, elektrische Antriebe.- 2.3.4 Fluidtechnische Aktoren.- 2.3.5 Weitere Aktorprinzipien.- 2.4 Steuerungen und Regier.- 2.4.1 Steuern und Regeln aus informationstheoretischer Sicht.- 2.4.2 SPS.- 2.4.3 Programmierung von SPS nach IEC 61131.- 2.4.4 Industrie-PC.- 2.4.5 Numerical Control.- 2.4.6 Regler.- 2.5 Verteilte Automatisierungssysteme.- 2.5.1 Die Norm IEC 61499.- 2.5.2 Grundlegende Konzepte nach IEC 61499.- 2.6 Kommunikationsnetzwerke.- 2.6.1 Netzwerktopologien.- 2.6.2 Kommunikationsmodelle.- 2.6.3 Buszugriffsverfahren.- 2.6.4 Übertragungstechnik.- 2.6.5 Feldbussysteme.- 2.7 Feldbusse.- 2.7.1 Anforderungen und Eigenschaften.- 2.7.2 Interoperabilität und Normung.- 2.7.3 Bitbus.- 2.7.4 Profibus.- 2.7.5 DIN-Messbus.- 2.7.6 CAN-Bus.- 2.7.7 LON.- 2.7.8 Interbus-S.- 2.7.9 Sercos.- 2.7.10 Weitere Feldbussysteme.- 2.8 Industrieroboter.- 2.8.1 Anforderungen und Einsatzgebiete für Industrieroboter.- 2.8.2 Der Industrieroboter am Weltmarkt.- 2.8.3 Definition und Klassifikation von Industrierobotern.- 2.8.4 Kinematik.- 2.8.5 Komponenten des Industrieroboters.- 2.8.6 Programmierung und Steuerung des Industrieroboters.- 3 Informationssysteme und -technologien.- 3.1 Informationsflüsse in Sender-Empfänger-Systemen.- 3.1.1 Der Informationsbegriff.- 3.1.2 Informationsmodelle.- 3.1.3 Wahrscheinlichkeitstheoretische Grundbegriffe.- 3.1.4 Das Shannon'sche Informationsrnodell.- 3.1.5 Informationsübertragung in störungsbehafteten Systemen.- 3.1.6 Informationstheoretische Deutung von Informationsverarbeitung.- 3.2 Elemente der Informationsverarbeitung.- 3.2.1 Strukturierung komplexer Informationsverarbeitungssysteme.- 3.2.2 Computer für die Automatisierungs- und Prozessleittechnik.- 3.2.3 Programmiersprachen.- 3.2.4 Echtzeitsysteme.- 3.2.5 Echtzeitprogrammierung.- 3.3 Integration von Informationsverarbeitungstechnologien.- 3.3.1 Geschichtliche Entwicklung der Produktionseffizienz.- 3.3.2 Architekturen und Komponenten der Informationsintegration.- 3.4 Industrielle Informationstechnologien.- 3.4.1 CAD.- 3.4.2 CAP.- 3.4.3 CAE.- 3.4.4 CAM.- 3.4.5 CAQ.- 3.4.6 CAT.- 3.4.7 Datenfluss zwischen den CA-X-Komponenten.- 3.4.8 Informationssysteme zur Vertriebsunterstützung.- 3.5 Informationssysteme für Planung und Steuerung.- 3.5.1 Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme.- 3.5.2 Betriebsdatenerfassung.- 3.5.3 Enterprise Resource-Planning.- 3.5.4 Produktdatenmanagement.- 3.5.5 Supply Cha in Management.- 3.5.6 Projektmanagement-Systeme.- 3.5.7 Dokumentenmanagement.- 3.6 Strukturierung von Daten für Internetapplikationen.- 3.6.1 Das Internet und unternehmerische Informationsprozesse.- 3.6.2 Semantic Web.- 3.6.3 XML.- 3.6.4 UML.- 3.6.5 Virtuelle Unternehmen.- 4 Leittechnik.- 4.1 Definitionen und Grundlagen.- 4.1.1 Was bedeutet Leittechnik?.- 4.1.2 Die Funktionen der Leittechnik.- 4.1.3 Produktionsbezogene Leitfunktionen eines Unternehmens.- 4.1.4 Architektur leittechnischer Anlagen.- 4.2 Komponenten einer leittechnischen Anlage.- 4.2.1 Anlagentopologie.- 4.2.2 Prozessnahe Komponenten.- 4.2.3 Prozessferne Komponenten.- 4.2.4 Kommunikationssystem.- 4.3 Aufgaben der Prozessleittechnik.- 4.3.1 Der Prozess in der Verfahrenstechnik.- 4.3 .2 Prozessüberwachung und Prozesssicherung.- 4.3.3 Prozessführung und Prozessregelung.- 4.3.4 Prozessanalyse, -verbesserung und -optimierung.- 4.4 Entwurfsmethoden.- 4.4.1 Methoden der Informationsstrukturierung.- 4.4.2 Petri-Netze.- 4.4.3 Prozess- und Systemmodellierung in der Verfahrenstechnik.- 4.5 Zuverlässigkeit und Sicherheit.- 4.5.1 Begriffstechnische Abgrenzungen.- 4.5.2 Risiko.- 4.5.3 Zuverlässigkeitstechnik.- 4.5.4 Sicherheitstechnik.- 5 Kognitive Informationsverarbeitung in der Automation.- 5.1 Kognitive Information.- 5.1.1 Definitionen.- 5.1.2 "Analoge Information" und "Digitale Information".- 5.1.3 Datenverarbeitung und Informationsverarbeitung.- 5.1.4 Symbolverarbeitung und Konnektionismus.- 5.2 Kognitive Systemarchitekturen und Soft-Computing.- 5.2.1 Fuzzy-Logik und regelbasierte Systeme.- 5.2.2 Konnektionistische Systeme.- 5.2.3 Grundtypen künstlicher neuronaler Netze.- 5.2.4 Probabilistische Systeme.- 5.2.5 Wissensbasierte Systeme.- 5.3 Mustererkennung und Bildverarbeitung.- 5.3.1 Statistische Mustererkennung.- 5.3.2 Informationsrepräsentation in Bildern.- 5.3.3 Elemente eines Bildverarbeitungssystems.- 5.3.4 Stufen der Bildverarbeitung.- 5.3.5 Funktionen und Operatoren zur Bilddatenauswertung.- 5.4 Dezentrale Künstliche Intelligenz.- 5.4.1 Systeme technischer Agenten.- 5.4.2 Holonik.- 6.1 Industrielle Prozessmanagementsysteme.- 6.1.1 Anforderungen und Aufgaben.- 6.1.2 Strukturen.- 6.2 Die Prozesse der unternehmerischen Wertschöpfungskette.- 6.2.1 Suchfeldaktivitäten, Forschungsprozess und Machbarkeitsstudie.- 6.2.2 Produkt- und Verfahrensentwicklung.- 6.2.3 Produktions- und Supply Chain Management.- 6.2.4 Marketing und Vertrieb.- 6.3 Projektmanagement.- 6.3.1 Grundlagen des Projektmanagements.- 6.3.2 Projektorganisationsformen.- 6.3.3 Die Phasen eines Projekts.- 6.3.4 Vision und Projektauftrag.- 6.3.5 Definitionsphase und Lastenheft.- 6.3.6 Konzeptphase und Pflichtenheft.- 6.3.7 Realisierungsphase und Systemdokumentation.- 6.3.8 Implementierungsphase, Abnahme und Produkteinführung.- 6.3.9 Nutzung der Ergebnisse und neue Systemvisionen.- 6.3.10 Kostenverlauf bei Produktentwicklungsprojekten.- 6.4 Qualitätsmanagement.- 6.4.1 Strategisches Qualitätsmanagement.- 6.4.2 Modelle des Qualitätsmanagements.- 6.4.3 Qualitätsnormen.- 6.4.4 Die Instrumente und Werkzeuge des Qualitätsmanagements.- 6.5 Automatisierungsprojekte.- 6.5.1 Klassifizierung von Automatisierungsprojekten.- 6.5.2 Projektorganisation mit mehreren Auftragnehmern.- 6.5.3 Tätigkeitsbereiche im Automatisierungsprojekt.- 6.5.4 Anforderungen, Lasten- und Pflichtenheft, Angebot.- 6.5.5 Konzept- und Realisierungsphase.- 6.5.6 Implementierung und Inbetriebnahme.- Literatur.