Modul Methoden und Anwendungen Industrie 4.0

Code:	295750
Modul:	Methoden und Anwendungen Industrie 4.0
Module title:	Methods and Applications in Industry 4.0
Version:	2.0 (12/2023)
letzte Änderung:	19.02.2024
Modulverantwortliche/r:	Prof. Dr.-Ing. Meißner, Knut Knut.Meissner@hszg.de

angeboten in den 4 Studiengängen:	Automatisierung und Mechatronik (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2024
	Automatisierung und Mechatronik KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2024
	Elektrotechnik (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2024
	Elektrotechnik KIA (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2024

Modul läuft im:	WiSe (Wintersemester)
Niveaustufe:	Bachelor/Diplom
Dauer des Moduls:	1 Semester
Status:	Pflichtmodul (Vertiefung)
Lehrort:	Zittau
Lehrsprache:	Deutsch

Workload* in

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*	Gesamtarbeitsaufwand pro Modul (1 ECTS-Punkt entspricht einem studentischen Arbeitsaufwand von 30 Zeitstunden)
**	eine Semesterwochenstunde (SWS) entspricht 45 Minuten pro Woche

Selbststudienzeit in h	Angabe gesamt	davon
	105	50 Vor- und Nachbereitung LV	55 Vorbereitung Prüfung	0 Sonstiges

Lehr- und Lernformen:	Die Vermittlung des Fachwissens erfolgt in Form von Vorlesungen. Die Studierenden lernen hier die Methoden, Konzepte und Anwendungen der Industrie 4.0 z.B. in Smart Factories kennen. Zur Vertiefung des in den Vorlesungen erworbenen Wissens dienen die begleitenden Seminare sowie Übungen und Praktika.



Prüfung(en)
Prüfungen	Prüfungsleistung als Klausur (PK)	90 min	50.0%
	Prüfungsleistung als Beleg (PB)	-	50.0%

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Lerninhalt:

Im Vordergrund der Lehrveranstaltung stehen die Methoden und Anwendungen der Konzepte der Industrie 4.0 basierend auf den Anforderungen von Smart Factories und Smart Products sowie Aspekten wie Logistik 4.0 und dem Einsatz von Methoden der künstlichen Intelligenz im Bereich Big Data Analyse. Die Schwerpunkte der Vorlesungen und Seminare bilden: - Referenzarchitekturmodelle (RAMI 4.0, IIRA) - Informationsmodelle und -modellierung - Kommunikationsstrukturen für Industrie 4.0-Anwendungen - Aufbau, Funktion und Einsatz digitaler Zwillinge - Realisierung von Anforderungen wie z.B. Losgröße "Eins" - Safety Security Interaction - IIoT, CPS und CPPS - Generierung von Mehrwerten durch Big Data Analyse - Modernisierung bestehender Anlagen (Retrofit) Im Praktikum lernen die Studierenden anhand einer realen Anlage in ausgewählten Anwendungsfällen den Einsatz der diskutierten Methoden und Modelle kennen und können so das in den Theorieveranstaltungen erworbene Wissen praktisch anwenden. Die Studierenden sind befähigt, ausgewählte Problemstellungen der Automatisierung mithilfe moderner Konzepte der Industrie 4.0 zukunftssicher zu lösen und anhand praktischer Umsetzungen zu implementieren und zu testen. Die Schwerpunkte bilden dabei: - Aufbau und Auslegung einer modernen modularen Produktionsanlage - Anwendung der kennengelernten Referenzmodelle und Methoden - Konnektivität und Kommunikation - Arbeiten mit Digitalen Zwillingen - Erstellen von Informationsmodellen zur Einbindung von Komponenten (CPS und CPPS) Nach Abschluss der Lehrveranstaltung sind die Studierenden befähigt, ausgewählte Problemstellungen der Automatisierung mithilfe moderner Konzepte der Industrie 4.0 zukunftssicher zu lösen und anhand praktischer Umsetzungen zu implementieren und zu testen.

Lernergebnisse/Kompetenzen:
Fachkompetenzen:	Das Kennen und praktische Anwenden ausgewählter Methoden und Konzepte basierend auf den verfügbaren Referenzmodelle der Industrioe 4.0, die unabhängig vom jeweiligen automatisierungstechnischen Einsatzgebiet sind, stehen im Vordergrund der Lehrveranstaltung. Die Ziele sind dabei einerseits die Vermittlung grundlegender Denkweisen und theoretischer Grundlagen sowie andererseits die Befähigung der Studierenden zur Analyse und Lösung automatisierungstechnischer Problemstellungen in Verbindung mit Cyper-Physischen Systemen und Konzepten der Industrie 4.0. Die Studierenden kennen die Referenzmodelle und die zugrundeliegenden Konzepte und Technologien. Die Studierenden können die theoretischen Grundlagen abrufen und auf praktische Aufgabenstellungen übertragen. Die Studierenden wenden die erlernten Methoden zur Dekomposition von Problemstellungen an und leiten daraus struktuierte automatisierungstechnische Lösungen ab.
Fachübergreifende Kompetenzen:	Die Studierenden werden zur Strukturierung von Aufgabenstellungen, zur Problemanalyse und zur Problemlösung unter Nutzung moderner Methoden und Konzepte der Inudtrie 4.0 befähigt. Die Fähigkeit zur ingenieurwissenschaftlichen Dokumentation und Präsentation von Arbeitsergebnissen vertiefen den Lernerfolg. Die Teamfähigkeit wird durch das Bearbeiten der Praktika in Gruppenarbeit gestärkt. Das Ziel ist die Steigerung der Fähigkeit zur Einordnung spezieller technischer Sachverhalte in übergreifende technische und gesellschaftliche Gesamtkonzepte in den Bereichen Resourcenschonung (Material und Energie) sowie Verbesserung der Ökologie und Ökonomie durch technologische und wirtschaltliche Anpassungen. Dies basiert auf der systemischen und systematischen Anwendung des erworbenen theoretischen Wissens auf praxisrelevante Themen der industirellen Fertigung und Produktion.

Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme:	Kompetenzen aus den Modulen Cyber-Physische Systeme und Steuerungstechnik I (ohne Nachweiserfordernis)
Empfohlene Voraussetzungen für die Teilnahme:	Kenntnisse aus den Modulen Sensorik/Aktorik sowie Kommunikationsnetze

Literatur:

Ringelmayer, W.: Industrie 4.0 - Vernetzungen für die digitale Fabrik: Leitungstechnik, Schnittstellen, Leistungsmerkmale, Gestaltungs- und Auslegungsprinzipien, Carl Hanser Verlag, 2020 Pistorius, J.: Industrie 4.0 – Schlüsseltechnologien für die Produktion: Grundlagen • Potenziale • Anwendungen, Springer Vieweg, 2020 Schulz, T.(Hrsg.): Industrie 4.0: Potenziale erkennen und umsetzen, Würzburg: Vogel Business Media, 2017 ten Hompel, M. (Hrsg); Bauernhansl, T.(Hrgs); Vogel-Heuser, B. (Hrsg): Handbuch Industrie 4.0: Band 3: Logistik, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2020 Reinheimer, S. (Hrsg): Industrie 4.0 Herausforderungen, Konzepte und Praxisbeispiele, Wiesbaden: Springer Vieweg, 2017 Vogel-Heuser, B. (Hrsg), Bauernhansl, T. (Hrsg); Ten Hompel, M. (Hrsg): Handbuch Industrie 4.0 Produktion, Automatisierung und Logistik, Berlin; Heidelberg: Springer, 2016 Heidel, R.; Hoffmeister, M.; Hankel, M.; Döbrich, U.: Industrie 4.0 , The Reference Achritecture Model RAMI 4.0, Berlin; Wien; Zürich: Beuth Verlag, 2019