Digitalisierung im Tagesgeschäft kleiner und mittlerer Betriebe

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1 Digitalisierung im Tagesgeschäft kleiner und mittlerer Betriebe Heute machbares für das Unternehmen in der Zukunft Jivka Ovtcharova INSTITUT FÜR INFORMATIONSMANAGEMENT IM INGENIEURWESEN (IMI) 4. Landeskongress der Offensive Mittelstand BW und der Offensive Gutes Bauen BW, 9. Oktober 2015, Stuttgart KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Inhalt Wofür steht die Digitalisierung? Warum die Digitalisierung alles verändert? Wo liegen Potentiale für den Mittelstand? Wie sieht es bei der Umsetzung aus? Was ist schon heute machbar? 2 Jivka Ovtcharova Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

3 Analog vs. Digital Analog Digital Reale Welt Aufzeichnen Aufzeichnen Überführung veränderlicher Spannungen (analoger Größen) in diskrete (abgestufte) Zahlenwerte. 3 Jivka Ovtcharova Video: AddOhms

4 Digital ist mehr Analog Digital Reale Welt Aufzeichnen Aufzeichnen Verarbeiten Algorithmisieren Virtuelle Welt Datenverarbeitung und Abbildung von Entscheidungs- und Handlungsabfolgen (Algorithmisieren). 4 Jivka Ovtcharova Video: AddOhms

5 Digital wird normal Digitale Daten können alles sein. Die Digitalisierung erlaubt in Prozesse einzugreifen, Daten sichtbar machen, auswerten und kommunizieren. 5 Jivka Ovtcharova Video: Big Data: Die digitalisierte Erde - Doku

6 Keine Grenze zwischen Online- und Offline-Sein MERKMAL Universalität Verfügbarkeit Verwendbarkeit Übertragbarkeit Intelligenz BEDEUTUNG Generierung, Bearbeitung, Verteilung und Wiedergabe von Daten in elektronischer Form Erreichbarkeit in unterschiedlicher Formate und Datenträger von überall Mehrfache und mehrseitige Datennutzung, geringer Platzbedarf Automatische und schnelle Verarbeitung, geringe Übertragungsfehler Schnelle Durchsuchung, Auswertung, Analyse und Lernfähigkeit Veränderung der Vorstellung von Realität im Raum und Zeit. Materielle und immaterielle Welten verschmelzen. 6 Jivka Ovtcharova Quelle: Lifecycle Engineering Solutions Center

8 Digitales Zeitalter Analog Digital 94 % digital 3 % digital Der Menschheit war es im Jahr 2002 zum ersten Mal möglich, mehr Information digital als analog zu speichern. 8 Jivka Ovtcharova Graphik: M. Hilbert, P. Lopez, Sciencexpress, 2011

9 Beschleunigung des digitalen Wandels Wegfall des Ortsprinzips im Markt, neuartige Geschäftsmodelle, modulare Wertschöpfungsketten, neue Wettbewerber durch Vernetzung. 9 Jivka Ovtcharova Bild: M. Linse, KPCB, July 2015

10 Digitalisiert Euch! Apple Mitbegründer Steve Jobs PayPal-, Tesla-, SpaceX-Gründer Elon Musk 10 Jivka Ovtcharova Quelle: Google Finance. Market caps as of 7/2/2015

11 Shared Economy Bestell dir ein Fahrzeug über dein Handy! Uber vermittelt dir auf Knopfdruck einen Fahrer. Verwende unsere App in Städten auf der ganzen Welt. 11 Jivka Ovtcharova Quelle: M. Linse, KPCB, July 2015

12 Smart Factory Business models change in new technology landscape. Direct customer interaction. No outsourcing of digitalization. Rapid improvement, low-cost experimentation. Quelle: M. Linse, KPCB, July Jivka Ovtcharova

13 Bei der Digitalisierung will keiner knausern Bei der Digitalisierung will keiner knausern Landespolitik entdeckt die Industrie 4.0 Von Reiner Ruf 15. Juli :00 Uhr 13 Jivka Ovtcharova

14 Digitaler Wandel Staatsministerium Baden-Württemberg DIGITALISIERUNG Kongress Digitaler Wandel Wir befinden uns mitten in der digitalen Revolution. Diese verändert die Art und Weise, wie wir produzieren, konsumieren, arbeiten und leben grundlegend. Für Baden-Württemberg bietet die Digitalisierung große Chancen. Diese Chancen wollen wir konsequent nutzen. Dafür soll auch der Kongress DIGITALER_WANDEL Baden-Württemberg 4.0 > Heimat, Hightech, Highspeed am 17. Juli 2015 in Karlsruhe wichtige Impulse geben. 14 Jivka Ovtcharova

15 Innovationsgrad Industrie 4.0 der historische Schritt Industrie 1.0 Massenproduktion Industrie 2.0 Massenverteilung Industrie 3.0 Weltwirtschaft Industrie 4.0 Lebensqualität Mechanisierung Wasser- und Dampfkraft Elektrifizierung & Automotive Elektrische Energie & Mobilität Automatisierung Informationstechnologie Ende 18. Jahrhundert Beginn 20. Jahrhundert Beginn 70er-Jahre Heute Cyberisierung Smart Engineering Zeit Bild: eigene Darstellung 15 Jivka Ovtcharova

16 Thesen zu Industrie Industrie 4.0 ist eine Initiative: Routenplan oder alternative Routenpläne für eine individuelle und wettbewerbsfähige Zielsetzung. 2. Ziele unternehmensspezifisch und zeitvariant setzen: Sich an die Innovationszyklen anpassen, die immer schneller aufeinanderfolgen. Jede 3-5 Jahre wechseln die Wissens- und Technologiegenerationen. 3. Gesamtbetrachtung von Anfang an: Nicht nur technische Machbarkeit, insbesondere die wirtschaftliche und gesellschaftliche Auswirkung und Veränderung beachten. 4. Durchquerende Umsetzung: Einleitung durch Entscheidungsträger top-down, Umsetzung bottom-up durch Veränderungen in den Keimzellen eines Unternehmens. Mehrwert als Treiber vor Ort. 5. Mensch-zentrierte Organisation: Gehirn-gerechte Arbeitsabläufe in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken, schnelle Analyse und Optimierung. Die Digitalisierung als Tagesgeschäft wird gelebt. 16 Jivka Ovtcharova

18 Studie BDI/PwC-Mittelstandspanel 2015 Herausforderungen Nutzen Quelle: BDI/PwC-Mittelstandspanel, Jivka Ovtcharova

20 Wo soll man starten Digitale Daten Datenanalyse You have to recognize that you have a problem. (Eric Schmidt, Chairman von Google) Bild: deutsch.istockphoto.com Bild: eigene Darstellung 20 Jivka Ovtcharova

21 Digitalisierung als Tagesgeschäft 1. Vollständige Datenerfassung aus verschiedenen, heterogenen und unstrukturierten Datenquellen (auch im Sinne von Big Data) 2. Intelligente Datenaufbereitung und ganzheitliche Vernetzung für webbasierte Anwendungen 3. Einsatz von Operational Intelligence Algorithmen für Analyse von "unscharfen" multidimensionalen Daten (Text, Zeichnungen, 3D- Modelle, Sensordaten) 4. Sicherung der Datenqualität mit Hilfe automatischer Data Quality Check Tools 5. Echtzeit-Datenauswertung und -Visualisierung der Ergebnisse auch auf mobilen Geräten 6. Entwicklung branchenübergreifender Geschäftsprozesse 7. Bildung und Training aller Beteiligten um die Digitalisierung in das Tagesgeschäft zu integrieren 21 Jivka Ovtcharova

23 Handlungsbedarf 23 Jivka Ovtcharova

24 Industrie 4.0 Collaboration Lab Motto: Mittelstand trifft Forschung Zielsetzung: Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit durch flächendeckende Digitalisierung, Vernetzung und echtzeitfähige Lösungen für das Tagesgeschäft Lösung: Test- und Qualifikationslabor für kleine und mittelständige Unternehmen Problemstellungen aus der Praxis werden individuell erfasst, analysiert und handfeste Lösung aufgezeigt Eröffnung 24. September 2014 Hannovermesse 14. April Jivka Ovtcharova

25 Lifecycle Engineering Solution Center seit 2008 Content Creation Lab Training and Development with CAx/PLM Virtual Environments Lab Stereoscopic 7-channel projection system, ART tracking system Collaboration Lab Foldable wall between Collaboration Lab and Virtual Environments Lab Value Creation Lab Demonstration and transfer of research results Mixed Reality Lab Mobile projection, ART tracking system and haptic devices Energy Experience Lab Mixed reality platform solutions for energy efficiency FDIBA Lab Spatial and technical cooperation platform Tea Lab Creativity pool Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center 25 Jivka Ovtcharova

26 Leitsatz Sicht auf das Ganze, in jedem Augenblick! 26 Jivka Ovtcharova Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

27 Werkzeugsimulation Anwendungsfall: Radioaktive Kontamination bei der Erdgas- und Erdölförderung Zielsetzung: Entwicklung eines Vibrationsverfahrens für Dekontamination von Rohrleitungen unterschiedlicher Größe Lösung: Simulationsbasierte Modellierung virtuelle Prototypisierung Echtzeitvalidierung Qualifizierung Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 27 Jivka Ovtcharova

28 Fertigungsplanung Anwendungsfall: Werkzeugkonfiguration und Fertigungsplanung Zielsetzung: Konfiguration und Steuerung von Werkzeugmaschinen über eine immersive 3D- Web-Oberfläche im Internet Lösung: Virtuelles Abbild ( virtueller Zwilling ) der Maschine Automatische Steuerung in Echtzeit (oder manuelle Steuerung mit einem haptischen Gerät mit sechs Freiheitsgrade) Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 28 Jivka Ovtcharova

29 Prozessoptimierung Anwendungsfall: Prozessvernetzung und - optimierung (PLM, ERP, MES) unter Berücksichtigung von Betriebsmittel-Abläufen Zielsetzung: Optimierung der Konstruktions- und NC- Prozesse aufgrund technologischer Daten aus dem Fertigungsprozess Lösung: Echtzeitauslesen von Maschinendaten Kinematische CAM- Simulation mit realer Werkzeugbestückung Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 29 Jivka Ovtcharova

30 Betriebssimulation Anwendungsfall: Werkzeugkonfiguration und Fertigungsplanung Zielsetzung: Validierung von großen integrierten Produktionslinien in Echtzeit Lösung: Abbildung von Semantik, Kinematik und Aktoren der 3D-Modelle in AutomationML Systemsteuerung über interaktive Website direkt in der Virtuellen Welt Verbindung über Browser oder mobile Geräte Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 30 Jivka Ovtcharova

31 Volumenrekonstruktion Anwendungsfall: Skalierbare 3D-Erfassung und Analyse von Gegenständen, Werkzeugen oder Komponenten Zielsetzung: Erzeugung exakter Volumenmodelle in Echtzeit Reduzierung manueller Pflegeaufwand Lösung: Dynamisches 3D-Scannen mit Hilfe kostengünstiger Tiefenkameras Automatische Feature Extraktion Zeiteffiziente Algorithmen Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 31 Jivka Ovtcharova

32 Ontologie-basiertes CAD-System Anwendungsfall: Energieeffizienz in Gebäude, Fabrikplanung, etc. Zielsetzung: Interpretation von Gebäudedaten aus CAD- Bauzeichnungen Semi-automatische Instanziierung einer Ontologie Lösung: CAD-Datenimport (DXF, IFC) Automatische Selektion identischer Objekte durch Mustererkennung Semantische Datenspeicherung in einer Ontologie (OWL, RDF) Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 32 Jivka Ovtcharova

33 Energieeffizienzmanagement Anwendungsfall: Verbesserung der Ressourcen- und Energieeffizienz in Produktion, Gebäude und Städten Zielsetzung: Lernende Data-Analytics Datenerhebung und Wissenskonstruktion Lösung: Echtzeitkopplung von virtuellen und realen Gebäudemodellen Webbasierte Energieverbrauchsmessung in Echtzeit und Raum Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab 33 Jivka Ovtcharova

34 Zusammenfassung Jetzt aber schnell! Wirklich, ja, jetzt, sofort. NEIN! 1. Die Digitalisierung ist eine Chance und muss als solche verstanden werden. 2. Die Digitale Transformation ist nicht das Übertragen alter Geschäftsmodelle und Prozesse in digitale Kanäle und es geht nicht nur um Technologie. Im ersten Schritt geht es um den Wandel in unseren Köpfen. 3. Erfolgreiche und frühzeitige Digitalisierung braucht Raum. Raum um Erfahrungen zu sammeln, Raum für Innovation und auch Raum für Rückschläge. 4. Digitale Transformation muss nicht auf einen Schlag in allen Unternehmensbereichen umgesetzt werden. Es ist wichtig, mit den Schlüsselbereichen der Wertschöpfung zu beginnen. 5. Die entscheidende Voraussetzung ist die Qualifizierung des Personals, denn die Digitalisierung wird nicht mehr outgesourced, die wird einfach Teil unseres Daseins sein, die ganze Zeit, im Tagesgeschäft sowie im Alltag. 34 Jivka Ovtcharova

35 Die Zukunft hat begonnen, machen Sie mit! 35 Jivka Ovtcharova Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab