Das Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie 4.0 Programmziele, Querschnittsthemen, Begleitforschung

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1 Das Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie 4.0 Programmziele, Querschnittsthemen, Begleitforschung Alfons Botthof Institut für Innovation und Technik in der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH Berlin, 17. Juni 2014

2 Digitalisierung von Arbeits- und Lebenswelten Quelle: Bosch

3 Internet der Dinge: Beschleuniger der Vernetzung Global Internet Device Installed Base

4 Eco-Systeme Smart X Intelligenter Umbau der Energieversorgung Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft Die CO 2 -neutrale, energieeffiziente und klimaangepasste Stadt Industrie 4.0 Nachhaltige Mobilität

5 Schwerpunkte des Technologieprogramms Autonomik für Industrie 4.0 Zukunftsweisende (IP-basierte) Systeme in der Produktion (Produktionsmittel) Zukunftsweisende (Premium-) Produkte (einschließlich industrielle Service-Roboter) Zukunftsweisende, wissensintensive elektronische Dienstleistungen, insbesondere in Verbindung mit innovativen Produkten (hybride Produkte, Business Apps)

6 Szenario Industrie 4.0 Horizontales Wertschöpfungsnetzwerk Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0

7 abgeschlossen in 2013 RFID-based Automotive Network

8 Sensorik : Schlüsselfunktionalität für Industrie 4.0 Sensor Market From Millions (10 6 ) to Billions (10 9 ) to Trillions (10 12 ) per Year Smart Sensor Systems The demand is expected to be driven by emergence of sensor based smart systems fusing the computing, communication and sensing.

9 Projektcluster in Autonomik für Industrie 4.0 Automatisierung Speed Factory, OPAK, Smart FacE, InnoCyFer, SmartSite, CoCoS, APPSIST industrielle Service-Robotik FTF OutOfTheBox, InventAIRy, InSA, MANUSERV, ReAPP 3D motioneap, CultLab3D Heimautomatisierung GUIDED AB, UHCI, ProShape, Zertifizierungsprogramm Konferenz SmartHome2Market, dbb Forum Berlin Projektvolumen insgesamt: ca. 100 Mio. Fördervolumen insgesamt: ca. 50 Mio. Laufzeit: 2014 bis 2016/2017 Web:

10 Herausforderungen / Handlungsfelder Industrielle IT-Sicherheit als erfolgskritischer Faktor Rechtliche Rahmenbedingungen Arbeitsorganisation und Arbeitsgestaltung im digitalen Industriezeitalter, Zukunft der Arbeit Normung, Standardisierung und offene Standards für eine Referenzarchitektur Beherrschung komplexer Systeme Flächendeckende Breitbandinfrastruktur für die Industrie Aus- und Weiterbildung Ressourceneffizienz Neue Geschäftsmodelle Quelle: in Anlehnung an Arbeitskreis Industrie 4.0 (Forschungsunion, acatech): Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0, April 2013

11 Projektübergreifende Arbeitsgruppen Rechtliche Herausforderungen Normung und Standardisierung IT-Sicherheit für Industrie 4.0 Zukunft der Arbeit in Industrie 4.0? neues, sich bottom-up ergebendes Thema

12 AG: Rechtliche Herausforderungen Fragen des rechtskonformen und sicheren Einsatzes autonomer Systeme. Motivation: Neue Techniken werden nur dann am Markt erfolgreich sein, wenn sie auch rechtlich keine Probleme aufwerfen. Mögliche Problemfelder müssen möglichst frühzeitig identifiziert werden, um die Produkte normkonform zu machen oder auf eine Änderung der normativen Vorgaben hinwirken zu können.

13 AG: Normung und Standardisierung

14 AG: Normung und Standardisierung Entwicklungsbegleitende Normung: Beratung und Unterstützung der Projekte hinsichtlich Aspekte von Normung und Standardisierung. Motivation: Normung und Standardisierung sind Grundlage für Industrie 4.0. Fragen der Interoperabilität, Multistandardfähigkeit, Referenzarchitektur Voraussetzungen für Markteinführung

15 IT-Security Quellen:

16 AG: industrielle IT-Sicherheit für Industrie 4.0 Architekturen zur sicheren Vernetzung autonomer Systeme inkl. Complianceaspekten Identifikation von Gefahren und Risiken durch Sicherheitslücken Fragen der nativen Sicherheit auf Hardware-, Betriebssystem- und Applikationsebene (Security by Design) Dienstleistungsauftrag IT-Sicherheit für die Industrie 4.0 Produktion, Produkte, Dienste von morgen im Zeichen globalisierter Wertschöpfungsketten Motivation: Für die Zuverlässigkeit autonomer Systeme in Industrie 4.0 und zum Schutz betriebs- und personengebundener Daten ist ein Höchstmaß an IT-Sicherheit unabdingbar. Der wirtschaftliche Erfolg ist nur mit sicheren Systemen erreichbar!

17 Automatisierung und Arbeitsplätze Anzahl der Roboter hat sich in Deutschland in den letzten 11 Jahren verdoppelt ohne den oft gefürchteten Arbeitsplatzverlust. Neelie Kroes kündigt das weltweit größte zivile Robotik-Förderprogramm SPARC an: Mit einem Gesamtvolumen von 2,8 Mrd. Euro soll Europas führende Position in der Robotik ausgebaut werden und damit mehr als Arbeitsplätze geschaffen werden.

18 AG: Zukunft der Arbeit in Industrie 4.0 Prinzipien der Arbeitssystemgestaltung Risiken und Chancen von CPS, Robotik, vernetzte Produktionstechnik und logistik in Hinblick auf die Arbeitssystemgestaltung Gestaltungsmethoden für Industriearbeit in Industrie 4.0 Methoden des Engineering lernförderlicher, industrieller Arbeitssysteme Motivation Der Einsatz autonomer Systeme in der Industrie 4.0 hat Auswirkungen auf die Arbeitswelt und Formen der Arbeitsorganisation.

19 Kurzstudien der Begleitforschung zu dezidierten Fragestellungen

20 Kurzstudie Cyber-physikalische Systeme in Logistik und Produktion Nationale und internationale Technologieanalyse Identifikation der Voraussetzungen und wirtschaftlich relevanter Anwendungsszenarien von CPS Potenzial für Produktivitätsfortschritte, Erschließung neuer Märkte und volkswirtschaftlicher Effekte Anwendbarkeit Cyber-physikalischer Systeme (einschließlich Servicerobotik) bei Werkprozessen auch im KMU-Bereich Erfassung der Ansprüche an Qualität, Zuverlässigkeit und Nutzerfreundlichkeit

21 Kurzstudie Automatisierungstechnik und Servicerobotik Bestandsaufnahme aktueller Technologieentwicklungen im Bereich der Automatisierungstechnik, Fertigung- und Produktionsplanung sowie Servicerobotik Potenzialanalyse für das Zusammenführen von fortschrittlicher Automatisierungstechnik (intelligente Fabrik) und Servicerobotik Identifikation des Diffusionspotenzials von Methoden aus der Automatisierungstechnik in die Servicerobotik (Standards, Schnittstellen, Software und Simulationsumgebungen) Fokus: Interoperabilität und Flexibilität

22 Kurzstudie Bidirektionale Mensch-Maschine-Schnittstellen Ableitung technischer und funktionaler Anforderungen an echte kooperative Systeme Mensch-zentrierte versus technik-zentrierte Entwicklungen Erschließung der Potenziale zum Lernen im Prozess der Arbeit Erhebung der Anforderungen an Sicherheit Einbezug individueller körperlicher und kognitiver Eigenschaften des Anwenders Flexible, einfach anpassbare Programmierung Quelle:

23 Unterstützende Dienstleistungen der Begleitforschung Technisch-wissenschaftliche Begleitung Monitoring des Projektfortschritts Beobachtung des Umfelds, Benchmarking Feedback (persönlich, Steckbriefe, SWOTs) Ökonomische Begleitung Analyse von Verwertungsoptionen Geschäftsmodellbetrachtungen (in Abstimmung mit GEMINI) Workshops zur Unterstützung der nachhaltigen Verwertung von Projektergebnissen Vernetzung und Wissenstransfer Projekt- und programmübergreifende Kooperationen Vernetzung untereinander und mit der community of practice (insb. Plattform i4.0)

24 Unterstützende Dienstleistungen der Begleitforschung Autonomik für Industrie 4.0 Kommunikation & Ergebnistransfer Publikationen Internet Messen/Konferenzen Medienarbeit Broschüre Flyer Leitfäden Inhaltl.Schwerpunkte Newsletter Good Practices Flipboard + AR + App News Projekte Querschnittsthemen Clusterthemen Service Videos und Bilder + Blog Projektmessen BMWi-Messen Konferenzen Auftakt-/Abschlusskonferenz + Referentenplatzierungen + Exponate PMs Fachbeiträge Themenplan Umfrage Factsheets Medienansprache + gezielte Berichte für breite Öffentlichkeit Projekte, Querschnittsthemen, Plattform Industrie 4.0 u.a. Vernetzungspartner

25 Zukunftsfelder in Industrie 4.0 Co-Worker in Fertigung und Produktion VW Motorenwerk in Salzgitter (Universal Robots + Faude Automatisierungstechnik) Plastikhersteller Rodon (Rethink Robotics Baxter) VW Getriebemontage (KUKA) 3D-Druck & additive Fertigung Logistik University of Southern California Amazon (Kiva) Barron Industries (UltraBot)

26 Wertschöpfung mit Daten Neue Qualität, neue Chancen durch Web 3.0

27 Aufbau von Domänen- und Geschäftswissen durch Branchenfremde, aber Beherrscher von Daten Google Akquisitionen und Partnerschaften Google Partnering with Foxconn to test Industrial Robots Google has bought almost every machinelearning and robotics company it can find [ ] e.g. Boston Dynamics, the firm that produces spectacular, terrifyingly life-like military robots, for an "undisclosed" but undoubtedly massive sum. Google bought the secretive and cutting-edge British artificial intelligence startup DeepMind for 242m. Einstieg in Smart Home? Google spent $3.2bn ( 1.9bn) on smart thermostat maker Nest Labs. Beside the big deals: Google also bought Bot & Dolly, Meka Robotics, Holomni, Redwood Robotics and Schaft, and another AI startup, DNNresearch. Google hired Geoff Hinton, a British computer scientist who's probably the world's leading expert on neural networks. Google joins the Global Alliance for Genomics and Health Generating research data is easier than ever before, but interpreting and analyzing it is still hard, and getting harder as the volume increases. Quellen: The Guardian; ; The Observer;