Industrie 4.0 für Stadt und Land

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1 Industrie 4.0 für Stadt und Land Prof. Dr.-Ing. Peter Liggesmeyer Bild: Wikimedia Commons Präsident, Gesellschaft für Informatik e.v. Institusleiter, Fraunhofer IESE Lehrstuhl Software Engineering: Dependability, Technische Universität Kaiserslautern Bild: Computerwoche

2 Von der ersten zur dritten industriellen Revolution Industrie 1.0 Kennzeichen: Ersatz von Muskelkraft durch Dampfkraft Ziele: Geschwindigkeit, Produktivität Industrie 2.0 Kennzeichen: Zerlegung der Produktion in wiederkehrende Schritte (Band und Takt) Ziele: Kostenreduktion, Hohe Stückzahl, einfache Produkte Bilder: Wikimedia Commons Industrie 3.0 Kennzeichen: Automatisierung Ziel: Produktqualität, Kostenreduktion, Hohe Stückzahl Bild: The Grenzebach Group (Eigenes Werk) [CC-BY-SA-3.0 ( via Wikimedia Commons Gesellschaft für Informatik e.v. (GI) 2 Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer

3 Industrie 4.0 i.e.s. Vor Industrie 4.0: Hohe Stückzahlen Takt und Band Produktionsplanung vor Produktionsbeginn Weitgehend statische Struktur der Produktion Eingeschränkter Variantenreichtum, Plattformkonzepte, Produktlinien Änderung des Produkts erfordert Modifikation der Produktionsumgebung Industrie 4.0: Massenindividualisierte Produkte Bessere Auslastung von Ressourcen in der Produktion Flexibilität und Selbstoptimierung Adaptionsfähigkeit (z.b. bei Maschinenausfällen) Gesellschaft für Informatik e.v. (GI) 3 Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer

4 Industrie 4.0 i.w.s. Massenindividualisierung Autonomie Adaptionsfähigkeit (z.b. bei Ausfällen) Ersatz statischer Strukturen durch dynamische Selbstorganisation Zertifizierung zur Laufzeit Datengetrieben (vgl. Big Data / Smart Data) Gesellschaft für Informatik e.v. (GI) 4 Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer

5 Der Begriff Big Data Big Data 23% of the information in the digital universe.. would be useful for Big Data... only 3% of the potentially useful data is tagged, and even less is analyzed. (IDC Report: The Digital Universe in 2020, 2012) Es ist davon auszugehen, dass das weltweite Datenvolumen in den nächsten Jahren schneller wachsen wird als die Kapazitäten zur Datenverarbeitung, die sich seit einigen Jahrzehnten entsprechend dem Mooreschen Gesetz etwa alle 18 Monate verdoppeln. (BITKOM Studie Big Data im Praxiseinsatz, 2012)

6 Moore s Law (nach Gordon Moore: Intel; 1965) Intel 4004 (1971) Erste CPU 2300 Transistoren auf 12 mm khz Taktfrequenz Intel Core i7 (2011) Transistoren auf 216 mm 2 4 Kerne Bis 2,7 GHz Intel Pentium II (1997) Transistoren auf 131 mm 2 Bis 333 MHz Taktfrequenz Intel Pentium 4 Prescott (2004) Transistoren auf 112 mm 2 Bis 3,8 GHz

7 Auch Industrie Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer

8 Auch Industrie 4.0 Internet der Dinge Produktion und Logistik Medizin Mobilität Energieversorgung Nahrungsmittelproduktion Gesellschaft für Informatik e.v. (GI) 8 Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer

9 Was ist die Herausforderung im ländlichen Bereich?

10 Stadt vs. Land?*

11 Industrie 4.0 und Smart Rural Areas? Individuelle Lösungen: Massive Integration von Daten Selbstorganisation und Reorganisation: Finden von Lösungen auch bei geringem Angebot (z.b. Logistik / Mobilität) Optimierung: Autonome Umplanung von Abläufen zur besseren Auslastung von Ressourcen Selbstdiagnostik: Dürfen bestimmte Operationen durchgeführt werden: Safety! Offene Systeme: Security UND Safety gemeinsam Im ländlichen Bereich u.a. Bandbreite Gesellschaft für Informatik e.v. (GI) 11 Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer

12 Forschungsthemen in Industrie 4.0 Big Data Echtzeit Daten- Analyse Diversität Integrierte Entwicklungsmethoden Industry 4.0 Selbst- Adaption Zertifizierung zur Laufzeit Offenheit Security Garantierte Qualität Safety Autonomie Selbstdiagnose

13 Schlussfolgerungen Auch im ländlichen Bereich werden unterschiedliche Systeme Dienste anbieten, indem sie sich miteinander autonom organisieren, reorganisieren und optimieren, d.h. Industrie 4.0-Prinzipien nutzen Autonomie ist unverzichtbar, birgt aber auch Risiken (und offene juristische Fragen) Zum Teil existiert noch erheblicher Forschungsbedarf (z.b. Safety in offenen Systemen) Smart Cities, Smart Rural Areas, Industrie 4.0 und Big Data sind Themen, die eng miteinander verbunden sind. Die zentrale Querschnittstechnologie darin ist Informatik Gesellschaft für Informatik e.v. (GI) 13 Prof. Dr.-Ing. P. Liggesmeyer