Die 4. industrielle Revolution: Cyber Physical Systems in der Industrie. 20. November 2013

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1 Die 4. industrielle Revlutin: Cyber Physical Systems in der Industrie 20. Nvember 2013

2 ThyssenKrupp ein Stahl-Unternehmen? Histric Example - Bessemer Prcess 2

3 ThyssenKrupp ist heute ein Technlgieknzern Cmpnents Technlgy Elevatr Technlgy Industrial Slutins Materials Services Steel Eurpe 3

4 Engineering Die Fähigkeit Kmpetenzen zu verbinden Anlagentechnik Material Mechanik & Mechatrnic 4

5 Industrielle Revlutinen bei ThyssenKrupp: Dampfhammer Fritz (1861) Kraftmaschinen 1. Industrielle Revlutin Quelle: Histrisches Archiv Krupp 5

6 Industrielle Revlutinen bei ThyssenKrupp: Zusammenbau vn Grasmähern in der Landmaschinenfabrik (1930er) Taylrismus 2. Industrielle Revlutin Quelle: Histrisches Archiv Krupp 6

7 Industrielle Revlutinen bei ThyssenKrupp: Autmatische Fertigungsanlage mit drei MaK-Industrierbtern (1989) Autmatisierung 3. Industrielle Revlutin Quelle: Histrisches Archiv Krupp 7

8 Industrie 4.0: Die nächste industrielle Revlutin Kllabratin Industrie 4.0 Quelle: inpr / ThyssenKrupp 8

9 Industrie im Umbruch: Welche zusätzlichen Ptenziale finden sich in der Wertschöpfungskette? 1. Industrielle Revlutin 2. Industrielle Revlutin 3. Industrielle Revlutin Industrie 4.0 Erzeugung vn Rheisen in England [t] 1 Mntagezeit Fahrgestell Frd Mdel T [min] Vr und nach Einführung des Fließbandes 2 Anzahl weltweit verkauften Industrierbter p.a t t 1 Stk Stk ? 12:30 h 1:33 h Ø - Anschaffungsksten in Stundenlöhnen Quellen: 1: Pfister, Uni Münster, 2008, 2: H. Frd: Mein Leben und Werk, Leipzig Int. Federatin f Rbtics, Histry f Industrial Rbts,

10 Industrie Ziele ThyssenKrupp Flexibler auf Kundenwünsche reagieren können Ksten senken Qualität erhöhen Durchsatz erhöhen Umweltbelastung reduzieren Es gibt bessere Möglichkeiten der Optimierung! 10

11 Embedded Systems Cyber Physical Systems Integratin f ften autnmus netwrked embedded systems with physical systems and prcesses Netwrk f cntrllers Prcess, crdinating functins Multifunctinal, synchrnized functins Cntrller nt netwrked Netwrked embedded systems frm the internet f the things 11

12 Das Future Internet wird unsere Geschäftswelt verändern Internet f Things Internet f Services Internet f Cntent & Knwledge Cmmunicatin Netwrk: Netwrk Infrastructure & Cmmunicatin Services Future Internet Internet fr and by peple! 12

13 Das Prinzip Clud Services Things Peer-t-Peer Cmmunicatin 13

14 Clud Cmputing Big Data Applicatins fr Manufacturing and Service Mögliche Anwendungen für Industrieunternehmen wie ThyssenKrupp: Quality management Energy management Predictive maintenance Lgistics Optimizatin f prductin prcesses Prduct lifecycle management Service management... 14

15 Beispiel: Echtzeitgeregelte Mntage und Bearbeitung vn Nckenwellen vermeidet Lsgrößenfehler und verkürzt die Zykluszeit Status vn letzter Maschine und nach Przessparameterupdate Mntage Richten Schleifen 15

16 Beispiel: Smart Tls in der Massivumfrmung erlauben Messungen sehr nahe an der Umfrmzne Herausfrderung: Vm Versuchsfeld in die Vlumenprduktin Fließpresstechnik Hher Aufwand in der Werkzeugvrbereitung Messungen an den umgefrmten Teilen Begrenzte Erkennung vn Verschleiß und Abweichungstrends Instandhaltungsintervalle kürzer als nötig Smart Tls Im Werkzeug verbaute Sensren zur Erfassung vn Umfrmkräften, Temperatur, etc. Clsed-Lp Regelung durch Einsatz vn Servpressen 16

17 Beispiel: Sichere Mensch-Rbter-Kllabratin in gemeinsamer Arbeitsumgebung ermöglicht höhere Flexibilität und Prduktivität Rbterzelle heute Mensch-Rbter-Kperatin Schutzbereich 60m 3 5 Lichtvrhänge 2 Muting-Steuerungen 18 m Schutzzaun 2 Türschutzschalter v max = 250mm/s Schutzbereich um Werker 1 Weste 3 Sensren zur Ortung vmax = 1500mm/s Trennung Mensch-Rbter Aufwendige Sicherheitstechnik Sequenzielle Arbeitsweise Prduktivität ist eingeschränkt Zusammenarbeit Mensch-Rbter Neue Sicherheitstechnik parallele Arbeitsweise gesteigerte Prduktivität 17

18 Hürden bei der Einführung Example: Clud Cmputing in business applicatins 1) Data security related prblems 91% Acceptance in sciety 29% Missing standards Cst t high Technical prblems Nt enugh investment thrugh cmpanies Nt enugh investment in infrastructure Missing innvatin culture 24% 24% 21% 18% 12% 12% Nt adequate legal envirnment Missing experts Nt enugh training Lng prduct life cycle Nt enugh public R&D investment Missing interdisciplinary view 6% 6% 3% 3% 0% 0% 1) Answers f German experts. 18

19 Definitin Begriffliche Darstellung und Visin vn Industrie 4.0 Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revlutin, einer neuen Stufe der Organisatin und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus vn Prdukten. Dieser Zyklus rientiert sich an den zunehmenden Kundenwünschen und erstreckt sich vn der Idee, dem Auftrag über die Entwicklung und Fertigung, die Auslieferung eines Prdukts an den Endkunden bis hin zum Recycling, einschließlich der verbundenen Dienstleistungen. Basis ist die Verfügbarkeit aller relevanten Infrmatinen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen swie die Fähigkeit aus den Daten en zu jedem Zeitpunkt ptimalen Wertschöpfungsfluss abzuleiten. Durch die Verbindung vn Menschen, Objekten und Systemen entstehen dynamische, echtzeitrientierte und selbstrganisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke, die sich nach unterschiedlichen Kriterien wie beispielsweise Ksten, Verfügbarkeit und Ressurcenverbrauch ptimieren lassen. Quelle: Plattfrm Industrie 4.0 AG

20 Weiterentwicklung 20