Digital in die Zukunft Virtuelle und reale Welten wachsen zusammen

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1 Digital in die Zukunft Virtuelle und reale Welten wachsen zusammen Prof. Dr. Siegfried Russwurm, CEO Sektor Industry und Mitglied des Vorstands der Siemens AG Gemeinschaftsveranstaltung Kaeser-Siemens Coburg, 2. Seite 1

2 Digitalisierung erfasst alle Lebensbereiche und bietet große Innovationspotenziale Gebäude Gesundheit Energie Büro Verkehr Haushalte Industrie Seite 2

3 "Big Data" Das Datenvolumen steigt exponentiell an Bis zum Jahr 2000 hat die Welt rd. 2 Exabyte neue Informationen generiert: Jetzt generiert sie so viel an einem Tag Die weltweiten Datenbestände werden Zettabyte erreichen (= Wachstum von 2010 bis 2020 um das 50fache Exabytes Öl- und Gasförderung Eine Bohrinsel liefert Datenpunkte pro Sekunde Bildgebende Verfahren Das geschätzte Datenvolumen von 500 Petabyte im Gesundheitswesen soll bis 2020 um das 50fache auf Petabyte anwachsen Smart Grids 1 Million intelligente Stromzähler erzeugen rund 1 Petabyte Daten pro Jahr Produktentwicklung Produktdaten einer Kamera von Canon haben sich von 1,8 Terabyte in 2002 auf 296 Terabyte in 2008 erhöht Quelle: IDC's Digital Universe Study, gesponsort von EMC, Dezember 2012 Seite 3

4 Vielfalt und Komplexität nehmen immer mehr zu Beispiel Automobilindustrie Gesamtprogramm des Ford F-150 Trim Line 6 6 Cab 3 18 Drive 2 36 Box Engines Transmission Rear Axle Ratio Wheel Tires Seats Power Seats Radios Running Boards Rear Window Colors Trim Colors Individual Options 12, Tausende vermarktbare Kombinationen Millionen Produzierbare Kombinationen Billionen Theoretisch mögliche Kombinationen Seite 4

5 Virtuelle und reale Welten wachsen zusammen Software und Branchenwissen sind der Schlüssel Siemens-Software Industry Digitale Produktentwicklung und Produktion (PLM-Software) Infrastructure & Cities Smart Grid Intelligente Gebäude Intelligente Verkehrslösungen Energy Automatisierung von Kraftwerken Flotten-Management Healthcare Digitale Abläufe im Krankenhaus Medizinische Bildgebung Siemens-Infrastruktur, -Technologie und -Services Seite 5

6 Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) Auf dem Weg zum digitalen Krankenhaus Einsatz einer Workflow-unterstützenden elektronischen Patientenakte Durchgehender Einsatz einer workflow-unterstützenden elektronischen Patientenakte (basierend auf Soarian-Software) Sämtliche Informationen (Patientendaten, Röntgenbilder, Fieberkurven) digital für alle Mitarbeiter gleichzeitig verfügbar: Beim Patientengespräch Bei der Untersuchung Bei der Therapie Mobil bei der Visite HIMSS 1) -Auszeichnung für das UKE als erstes komplett papierloses Krankenhaus in Europa Healthcare IT als Hebel zu Effizienz- und Qualitätssteigerung im Krankenhaus 1) Healthcare Information and Management Systems Society Seite 6

7 Schnellspur von Tel Aviv nach Jerusalem Verkehrsmanagement mit dynamischer Mautanpassung Dynamisches "Fast Lane"-Mautsystem auf Autobahn in Israel Weltweit erstes von der Spurauslastung abhängiges Mautsystem (nach 6 Wochen bereits Fahrzeuge registriert) Algorithmusanalyse zur Ermittlung der optimalen dynamischen Mautgebühr (IT-Plattform "Conduct+" für interurbane Mautsysteme Leichte Identifizierung von gesuchten Fahrzeugen und automatisches Abrechnungssystem Optimierter Verkehrsfluss (garantiert 70 km/h auf der Schnellspur) und weniger Fahrzeuge (gebührenfrei bei mehr als drei Insassen) Seite 7

8 Stadtwerke München: Virtuelles Kraftwerk mit Dezentralem Energiemanagementsystem (DEMS) Betrieb von dezentralen Stromerzeugungsanlagen wie ein einziges Kraftwerk Blockheizkraftwerke sowie erneuerbare Energieanlagen mit Gesamtleistung von 20 MW gebündelt Wirtschaftliche Optimierung von verteilten Erzeugungsquellen und Verbrauchern auf variabler Preisbasis Höhere Planungs- und Prognosesicherheit dezentraler Stromerzeugungsanlagen Minimierung der Erzeugungs- und Betriebskosten der Anlagen des virtuellen Kraftwerksverbunds Virtuelles Kraftwerk: Kernkomponente eines Smart Grid mit größtmöglichem Nutzen für dezentrale Erzeuger und Energieversorger Seite 8

9 Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen Innovative Software und leistungsstarke Hardware Design und virtuelle Produktion Reale Produktion Produktionsausführung Produktdesign PLM Product Lifecycle Management TIA Totally Integrated Automation Produktionsplanung Produktions- Engineering Seite 9

10 Stöckli Swiss Sports AG: PLM-Software verbindet High-Tech und Handwerk Weltcup-Skifahrerin Tina Maze erreicht mit Stöckli-Ski 24 Podiumsplatzierungen 3D-Konstruktion: Modellierung, integriertes Datenmanagement, Fertigungsplanung und Analyse Schnelllebiger Produktlebenszyklus: Individuelle Anpassung an verschiedene Athleten Kostensenkung: Durch Wiederverwendbarkeit von Daten unterschiedlicher Modelle Entwicklungszeit für individuell angepasste Ski von 24 Stunden auf weniger als eine Stunde reduziert Seite 10

11 Eisenmann: Virtuelle Inbetriebnahme eines Elektrohängebahn-Transportsystems am Flughafen Doha Simulation des automatischen Materialflusses der kompletten Catering-Anlage Konstruktion der Elektrohängebahn mit PLM Software NX, Datenmanagement mit Teamcenter, digitale Simulation mit Tecnomatix Simulation von Durchsatz ( Transporte), Anzahl Behälter (130) und Effekte geplanter Streckenführungen (Länge 1,6 km) Erfahrungen im Automobilbau bei der Simulation von Produktionslinien, z.b. Lackierlinien Möglichkeiten der virtuellen Inbetriebnahme, unterstützt durch realistische Validierung des Konzepts verkürzen Entwicklungs- und Lieferzeit entscheidend Seite 11

12 Novartis: Softwarelösung COMOS ist zentrale Engineering-Plattform Weltweite Standardisierung des Engineerings Anlagen-Engineering, bspw. Verfahrenstechnik sowie Elektro-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik in einer SW-Umgebung Integration der Novartis-Niederlassungen und externer Partner in eine zentrale Datenplattform Konsistentes Datenmanagement und papierlose Dokumentation über gesamten Anlagenlebenszyklus Weltweite Standardisierung des Engineerings durch Workflow-Management und Wiederverwendbarkeit Effizienz- und Qualitätssteigerung von 8 bis 12% im Engineering Seite 12

13 Schwäbische Werkzeugmaschinen: Datenbasierte Services zum Flottenmanagement von Bearbeitungszentren Fernüberwachung von Maschinenzuständen von der Zentrale aus Datenübertragung via Internet über verschlüsselte Verbindungen mit Online-Zugriff für Servicetechniker Bereitstellung der Daten zur Optimierung der Instandhaltung sowie Überwachung und Bewertung von Maschinenkomponenten Frühzeitiges Erkennen sowie zeit- und kostensparende Behebung potenzieller Probleme Weniger Stillstände, Ausfälle, Folge- und Gewährleistungskosten Besser planbare, präventive und zustandsabhängige Instandhaltung erhöht Verfügbarkeit, Auslastung und Produktionssicherheit Seite 13

14 Siemens Elektronikwerk Amberg: Höhere Produktivität und Effizienz durch datenbasierte Services Energy Analytics: Intelligente Berichte und Dashboards Auf einen Blick: Automatisch aktualisierte Verbrauchswerte zu Strom, Gas, Wasser und anderen Ressourcen auf Fabrik- oder Standortebene Reduzierter Energieverbrauch auf Maschinenebene: Einsparung in der Weihnachtszeit von ~ kwh (gegenüber Vorjahr) Identifizierung von unnötigem Ressourceneinsatz in produktionsfreien Zeiten: Einsparung von jährlich Liter Flüssigstickstoff Senkung der Energiekosten um mehr als 5% pro Jahr Seite 14

15 Von der Vision zur Realität Die Zukunft der Produktion gestalten Gestern Heute Morgen Übermorgen Lokale Automatisierungstechnik Kommunikationsgestützte Automatisierung Optimierung des gesamten Produktionsprozesses durch innovative Softwaresysteme Organisation und Optimierung der Produktion durch Cyber-Physical Systems (CPS) ("Industrie 4.0") Seite 15

16 Die Zukunft der Industrie: Industrie 4.0 drei Kernelemente 1 Produktionsnetzwerk Flexible Wertschöpfungsketten mit unternehmensübergreifenden, in Echtzeit verfügbaren Informationen 2 Verschmelzung virtueller mit realer Welt Integration von Produktdesign und Produktionsengineering für reduzierte Markteinführungszeiten 3 Cyber-Physical Systems Modulare, flexible Produktionseinheiten mit vollständigem und konsistentem virtuellen Abbild Cyber-Physical Systems Seite 16

17 Industrie 4.0 Von der Vision zur Realität 1 Produktionsnetzwerk Aufbau flexibler Wertschöpfungsketten basierend auf leistungsfähigem MOM: Manufacturing Operations Management 2 Verschmelzung virtueller mit realer Welt Integration von Produktdesign und Produktionsengineering basierend auf einer gemeinsamen Digital Enterprise Platform 3 Cyber-Physical Systems Migration zu einer "plug'n' produce"- Integration der Automatisierung Seite 17

18 Der Mensch bleibt unerlässlich Schritt 1 Mensch entwirft und gestaltet Produkt Schritt 2 Mensch legt Produktionsregeln und Zielgrößen fest Schritt 3 MOM simuliert und vergleicht Produktionsoptionen der CPSs Schritt 4 MOM schlägt zulässige "optimale" Produktionsabläufe vor Schritt 5 Auswahl und Durchführung des optimalen Produktionsablaufes als kreativer Planer, als kreativer Überwacher Planer, und Überwacher Entscheider und Entscheider Seite 18

19 Qualifikationsanforderungen haben sich in den letzten Jahrzehnten deutlich nach oben verschoben Vorbildungsstruktur in Deutschland Beispiel Siemens 11% 56% 52% 34% 37% 10% 1970 Keine oder fachfremde Ausbildung Lehre oder Fachschulausbildung Hochschulabsolventen 2013 Am Ende entscheiden Know-how und Engagement der Mitarbeiter über den Erfolg Seite 19

20 Produktion der Zukunft erfordert Einbindung interner und externer Partner Zusammenarbeit verschiedener Unternehmen Vernetzung innerhalb eigener Forschung/Entwicklung Nutzen der Innovationskraft Externer Zusammenarbeit mit Hochschulen/Forschungsinstituten Talente aus- und weiterbilden Seite 20

21 Digital in die Zukunft Virtuelle und reale Welten wachsen zusammen Vielen Dank! Seite 21