Autonomik für Industrie 4.0

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1 Autonomik für Industrie 4.0 Projektträger im DLR Gerd Hembach, Christian Patschke, Matthias Kuom

2 Agenda 1. Einführung 2. Die Hightech-Strategie und Zukunftsprojekt Industrie Technologieprogramme des BMWi 4. AUTONOMIK für Industrie Praxisbeispiel 2

3 Industrie 4.0 was ist das? Smart Factory Cloud Computing M2M-Kommunikation Augmented Reality Internet der Dinge Semantik Autonomie Begrifflichkeiten um Industrie 4.0 sind nicht immer eindeutig definiert

4 Industrie 4.0 die vierte industrielle Revolution Erste industrielle Revolution: Mechanische Produktionsanlagen: Wasser- und Dampfkraft (1784: erster mechanischer Webstuhl) Zweite industrielle Revolution: Erste Fließbänder (1870: Schlachthöfe von Cincinnati) Dritte industrielle Revolution: Elektronik und IT in der Produktion (1969 erste Speicherprogrammierbare Steuerung Modicon 084)

5 Die vierte industrielle Revolution: Verbindung der realen Produktionswelten mit der digitalen Welt Vernetzung von Komponenten im Produktionsablauf, mit Kommunikation untereinander, Interaktion mit der Umwelt, Reaktion auf veränderte Bedingungen (z.b. Produktionsvorgaben) IT ( Intelligenz ) hält Einzug in Maschinen, Rohstoffe, Prozesse Selbststeuerung des Produktionsprozesses durch autonomes Agieren Selbstwartung über integrierte Sensorik Produkte steuern ihre (dezentrale) Fertigung selbst Ist das neu? Vernetzung von Komponenten und Automatisierungssysteme gibt es seit den 1970er Jahren, nicht aber deren Kommunikation per Internet über die gesamte Wertschöpfungskette sowie Unternehmensgrenzen hinweg, beliebig koppelbar und im Betrieb veränderbar

6 Vorteile von Industrie 4.0: Verbindung realer Industrieabläufe mit den sie steuernden virtuellen Softwaresystemen in Echtzeit Extrem flexibler Produktionsprozess bis zur Losgröße 1 Konsequente Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette von Eingangslogistik über Produktion, Ausgangslogistik, Marketing&Vertrieb, Kundenservice sowie Beschaffung, Technologieentwicklung, Personalwirtschaft und Unternehmensinfrastruktur -> keine Medienbrüche! Vernetzung von Wertschöpfungsprozessen, an denen mehrere Unternehmen beteiligt sind

7 Wie wird Industrie 4.0 umgesetzt? Einführung von Cyberphysical Systems CPS: Verbindung von IT-Komponenten (Soft- wie Hardware) mit mechanischen/elektronischen Teilen. Vernetzung in Embedded Systems, Schaffung von Kommunikationswegen Identifikations- und Ortungstechnologien: RFID, Barcodes Einführung des Internet der Dinge : Verknüpfung eindeutig identifizierbarer physischer Objekte mit virtuellen Repräsentationen in IT-Netzen und Systemen wie z.b. ERP, Internet, Soft- und Hardware sind heute im Prinzip genug ausgereift, um Industrie 4.0 realisieren zu können. Die Vernetzung ist jedoch weitgehend nicht vollzogen Sensorik für Wartung und Diagnose hingegen werden schon breit eingesetzt

8 Standardisierung und offene Standards für eine Referenzarchitektur Beherrschung komplexer Systeme Flächendeckende Breitbandinfrastruktur für die Industrie IT-Sicherheit ist erfolgskritischer Faktor Arbeitsorganisation und Arbeitsgestaltung Aus- und Weiterbildung für Industrie 4.0 Ressourceneffizienz Fehlende Softwarewerkzeuge und Methoden, insbesondere für KMU Rechtliche Rahmenbedingungen Prognose VDE: Breite Realisierung kann bis 2025 dauern Revolution oder Evolution?

9 Hightech-Strategie für Deutschland Brücke schlagen zwischen Forschung und den Märkten der Zukunft Ressort-übergreifende Zusammenarbeit aller Ministerien Bündelung aller innovations- und technologiepolitischen Maßnahmen der BReg Ausrichtung der Hightech-Strategie 2020 an fünf gesellschaftlich bedeutenden Bedarfsfeldern Gesundheit/Ernährung Energie/Klimaschutz Sicherheit Mobilität Kommunikation Forschungsunion hat zehn Zukunftsprojekte in den fünf Bedarfsfeldern entwickelt

10 Die Zukunftsprojekte der Hightech-Strategie 2020 im Bedarfsfeld KOMMUNIKATION Zukunftsprojekt Industrie 4.0 Der Produktionsstandort Deutschland soll durch das Zusammenwachsen der technischen Prozesse mit den Geschäftsprozessen durch IKT in ein neues Zeitalter geführt werden. Zukunftsprojekt Internetbasierte Dienstleistungen für die Wirtschaft Durch Nutzung sicherer Cloud- Infrastrukturen und die Bereitstellung neuer Dienste-Plattformen soll die Grundlage für die Internetökonomie in Deutschland gelegt werden.

11 Internet der Dinge AUTONOMIK - Autonome + simulationsbasierte Systeme für den Mittelstand Ziel: Erforschung und Entwicklung einer neuen Generation von intelligenten Werkzeugen und Systemen, die sich eigenständig via Internet vernetzen, eigenständig Situationen erkennen, sich wechselnden Einsatzbedingungen anpassen, mit Nutzern auf intelligente Weise interagieren Budget: ca. 110 M, Förderanteil: ca. 55 M

12 Technologieprogramm AUTONOMIK 14 Projekte in Anwendungsbereichen Servicerobotik Rorarob, AutoPNP, viema, RoboGasInspector, Simulationsverfahren Steuerung von Logistik und Produktion Mobile teilautonome Transportsysteme Sensorik Medizintechnik SimKMU, LUPO RAN, AGILITA, DyCoNet AutoBauLog, SaLsA, Marion AutASS smartor

13 AUTONOMIK AUTONOMIK als Brücke zu AUTONOMIK für Industrie 4.0 Querschnittsthemen: Es wurden innerhalb der Kernlaufzeit 4 Leitfäden erstellt, die einerseits den aktuellen Status darstellen, aber auch Anforderungen für zukünftige Entwicklungen aufzeigen: 1. Recht 2. Mensch Technik Interaktion 3. Architekturen für Servicerobotik 4. Sensorik Key Learnings aus den Projekten: Verstärkte Autonomie zur Bewältigung komplexer werdender Aufgaben Übergang von IKT-basierten Steuerungsmechanismen zu autonom agierenden Komponenten und Systemen Rechtsverträgliche Technologieentwicklung Vereinheitlichung der Plattformen und Schnittstellen insbes. für Robotik (iros etc.) Berücksichtigung der Echtzeitfähigkeit in der Robotik Grundsätzliche Integration von Geschäftsmodellen, insbes. in der Robotik Verstärkte Einbindung der Nutzer mit zukunftsweisender Mensch Technik Interaktion 13

14 AUTONOMIK für Industrie 4.0 Start des Förderwettbewerbs: Oktober 2012 Projektstart: Ab Q4/2013 Projektlaufzeit: rund 3 Jahre Möglichkeiten der Beteiligung: Begleitforschung Start ab 2014: Fachgruppen, Workshops, Kongresse, Netzwerke -> Informationen aus erster Hand!

15 AUTONOMIK für Industrie 4.0 Produktion, Produkte, Dienste im multidimensionalen Internet der Zukunft Gerd Hembach Gerd Hembach, Christian Patschke, Matthias Kuom

16 Agenda 1. Das Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie Die Anwendungsfelder 3. Ein Praxisbeispiel 4. Ausblick

17 Zielsetzung des Programms Verzahnung modernster I&K-Technologien mit der industriellen Produktion unter Nutzung von Innovationspotenzialen Entwicklung innovativer Produkte beschleunigen Einleitung des nächsten Evolutionsschritts, damit Maschinen, Service- Roboter und sonstige Systeme komplexe Aufgaben autonom bewältigen können Einleitung des Übergang von zentralen IKT-basierten Steuerungsmechanismen zu autonom agierenden Komponenten und Systemen Steigerung von Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Qualität durch hoch flexible Produktionsinfrastrukturen steigern Teilnehmerzahl: Gesamtkosten: 60,8 Mio. Fördervolumen: 36,6 Mio. 91 aus Industrie, Forschung und Universitäten

18 Projektträger Begleitforschung Programmstruktur Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Projekt 1 Projekt 2 Projekt 3 Projekt 14 Querschnittsthemen Öffentlichkeitsarbeit

19 Unterstützung bei Geschäftsmodellierung Begleitforschung Evaluation und wiss. Begleitung des Programms Rechtsfragen IT- Sicherheit Querschnittsthemen Mensch- Maschine- Interaktion Standards & Normen Kommunikations- & Kooperationsnetzwerk Öffentlichkeitsarbeit

20 Agenda 1. Das Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie Die Anwendungsfelder 3. Ein Praxisbeispiel 4. Ausblick

21 Anwendungsfelder Es gehören 14 Verbundprojekte zum Technologieprogramm Nr. Vorhaben Titel Anwendungsfeld 1 Speed Factory Automatisierte, flexible Fertigung in der Textil- und Produktion Schuhproduktion 2 O P A K Offene Engineering-Plattform für autonome Produktion Automatisierungskomponenten 3 FTF OutOfTheBox Situative Verhaltenssteuerung für interaktive, fahrerlose Robotik Transportfahrzeuge 4 GUIDED AB Plattform für Hausautomation Produktion 5 Smart Face Produktionslogistik für kleine Losgrößen Produktion & Logistik 6 InnoCyFer Herstellung kundeninnovierter Produkte Produktion 7 SmartSite Autonome Maschinen, Umgebungen und Produktion Prozeßsteuerung für den intelligenten Strassenbau 8 InventAIRy Autonome Inventarisierung Logistik 9 CoCoS Serviceorientierten & kontextsensitive Produktion Automatisierungsarchitekturen 10 InSA Integrierte Schutz- und Sicherheitskonzepte Robotik 11 MANUSERV Planungsautomatismen für Roboterprogrammierung Robotik 12 ReApp Robotik-Open Source iros Robotik 13 APPSIST Intelligente Wissensdienste für die Smart Production Produktion 14 GEMINI* Plattform für Geschäftsmodellerstellung Geschäftsmodellierung

22 Anwendungsfelder 1 1 Anzahl 4 Robotik Der Aktivitätsschwerpunkt liegt im Bereich der Produktion, gefolgt von der Robotik! Produktion Heimvernetzung 8 Geschäftsmodelle Die Ambitionen der Industrie ist im Bereich der Produktionslösungen hoch! Die Robotik bedarf einer intensiveren Förderung! 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Eigenanteil Zuwendung

23 Agenda 1. Das Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie Die Anwendungsfelder 3. Ein Praxisbeispiel 4. Ausblick

24 Das Projekt OPAK Offene Engineering Plattform für autonome, mechatronische Automatisierungskomponenten in funktionsorientierter Architektur Didactic Projektlaufzeit: Kosten: 5,1 Mio. Förderung: 2,8 Mio.

25 Das Projekt OPAK Funktionale Komponenten Vollständig integrierte, funktionale Automatisierungskomponenten elektromechanische Plug&Produce-Schnittstellen einfache Integration in Automatisierungsapplikationen einfache Benutzerschnittstellen Einsatz von klassischen Automatisierungskomponenten muss im Konzept gewahrt bleiben Bild : Festo AG & Co. KG Bild : Festo AG & Co. KG

26 Das Projekt OPAK Architektur Ganzheitliche Sicht Dezentralisierte Steuerungssoftware zusammengesetzte Funktionen (z.b. Handling) Automatische mechatronische Konfiguration Netzwerktopologie Mechatronische Architektur Steuerungs- Architektur Automatisierungs- Architektur

27 Das Projekt OPAK Engineering-Tool intuitives funktionsbasiertes Engineering auf der Steuerungsebene Unterstützung durch 3D-Engineering Verschiedene Ansichten der Automatisierung mechanisch funktional netzwerktechnisch Bild: 3S-Smart Software Solutions Bild : Festo AG & Co. KG

28 Das Projekt OPAK Standardisierung Standard / Normierung für die Automation hinsichtlich Automatisierungsfunktionen und Architektur IT-Datenformate zur Beschreibung der Komponenten, Anlage und Tool-Kette projektübergreifende Arbeiten im Förderprogramm

29 Das Projekt OPAK Demonstratoren Laufende Validierung der Ergebnisse Nachweis der Funktionalitäten Öffentlichkeitsarbeit Bild : Hochschule Ostwestfalen-Lippe Bild : Festo AG & Co. KG Bild : ASYSAutomatisierungssysteme GmbH Bild : Festo Didactic

30 Agenda 1. Das Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie Die Anwendungsfelder 3. Ein Praxisbeispiel 4. Ausblick

31 Ausblick Auftaktkonferenz "Autonomik für Industrie 4.0 Wann: 17./18. Juni 2014 Wo: Umweltforum Berlin

32 Vielen Dank für ihr Interesse

33 Für Rückfragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Sprechen Sie uns an: Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v. Technische Innovationen in der Wirtschaft Herr Dipl.-Phys. Gerd Hembach Linder Höhe Köln T +49 (2203) Weitere Informationen finden Sie unter

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