Industrie 4.0 in der Forschung

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1 Industrie 4.0 in der Forschung Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) Fachbereich Maschinenbau Technische Universität Darmstadt Otto-Berndt-Straße Darmstadt Folie 1

2 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) Fachbereich Maschinenbau Leitung: Prof. Dr.-Ing. R. Anderl 20 Wissenschaftliche Mitarbeiter 4 Technisch-administrative Mitarbeiter, 60 Wissenschaftliche Hilfskräfte Internationale Kompetenzen und Erfahrungen im Bereich: Informationsmodellierung Virtuelle Produktentwicklung, 3D-Produktentstehungprozess / Optimierung Prozess Integration Industrie April 2013 Fachbereich 16 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Folie 2

3 Industrie 4.0 Eine Einführung Industrie 4.0 steht für die 4. industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten. Grundlage sind sogenannte Cyber-Physische Systeme, die bezogen auf moderne Steuerungssysteme, eingebettete Softwaresysteme und eine Internetadresse besitzen. Damit werden zukünftige Produkte und Produktionsmittel kommunikationsfähig und können flexibel vernetzt werden. Folie 3

4 Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt Die Bundesregierung hat diese Bedeutung der Zukunftstechnologien erkannt und ist initiativ geworden, insbesondere durch die Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt. Die Umsetzung des Zukunftsprojektes Industrie 4.0 wurde auch in den Koalitionsvertrag aufgenommen. Folie 4

5 Förderprogramme im Kontext Industrie Projekte, davon 26 Einzelprojekte 33 Projete im Spitzencluster It s OWL 4 Projekte im ERANET-MANUNET Verbund 14 Projekte 4 Querschnittsthemen Recht IT-Sicherheit Zukunft der Arbeit Normung Folie 5

6 Plattform Industrie 4.0 Gemeinsames Projekt der Verbände - ideelle thematische Zusammenarbeit Geschäftsstelle (GS) Vorstandskreis (VK) Lenkungskreis (LK) Wissenschaftlicher Beirat AG 1 AG 2 AG 3 AG 4 Folie 6

7 Der internationale Wettbewerb Folie 7

8 Verständnis von Industrie 4.0 Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten. Dieser Zyklus orientiert sich an den zunehmend individualisierten Kundenwünschen und erstreckt sich von der Idee, dem Auftrag über die Entwicklung und Fertigung, die Auslieferung eines Produkts an den Endkunden bis hin zum Recycling, einschließlich der damit verbundenen Dienstleistungen. Basis ist die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen sowie die Fähigkeit aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt optimalen Wertschöpfungsfluss abzuleiten. Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dynamische, echtzeitoptimierte und selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke, die sich nach unterschiedlichen Kriterien wie bspw. Kosten, Verfügbarkeit und Ressourcenverbrauch optimieren lassen. Quelle: Plattform Industrie September 2014 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl 8 Folie 8

9 Ansätze für Smarte Systeme Wertschöpfung durch Funktionsintegration Wertschöpfung durch Cyber-Physische Systeme Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring) Ferndiagnose (Remote Diagnosis) Kommunizierende, selbststeuernde Systeme Fernsteuerung (Remote Control) Cyber-Physische Systeme erlauben Kommunikation, Monitoring, Steuerung Folie 9

10 Industrie 4.0: Internettechnologien Das Internet der Dinge, der Dienste und Daten Das Internet der Dinge Vernetzte Objekte auf Basis von Internettechnologien Erkennung und Identifikation durch Nutzung von IPv6-Adressen (128 bit Adressraum) Vorteile: Erkennbarkeit und Lokalisierbarkeit Fähigkeit zur Kommunikation und Vernetzung Jedes physische Objekt könnte mit einer IPv6-Adresse ausgestattet werden Das Internet der Dienste Bereitstellung Internet basierter Dienste für Smart Products und Smart Factory Konzepte: bedarfsorientierte und produktgebundene Dienstleistungen, Wissensbereitstellung und Dienste zur Steuerung des Produktverhaltens Ansätze für das Zusammenwirken von Menschen, Maschinen und Systemen und verbesserte Wertschöpfung Das Internet der Daten Daten werden über Internettechnologien gespeichert und verteilt Cyber-physische Systeme werden enorme Datenmengen erzeugen Dienste basierte Prozessorganisation Wichtig: Entwicklung einer Sicherheitskultur nachhaltige Vertrauensbasis schaffen Smart Production Procecces Smart Logistics Smart Engineering Beherrschung großer Datenmengen: Vernetzung von Produkt- und Produktionsdaten Folie 10

11 Industrie 4.0: Bauteile sind Informationsträger Identifikation, Lokalisierung, Adressierung, Vernetzung Folie 11

12 Industrie 4.0 Internetbasierte Dienstleistungen Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) Folie 12

13 Effiziente Fabrik 4.0 Projektaufbau und -ziele Projektphase: Vorstudie Inhalt: Identifikation und Analyse von bereits umgesetzten Good Practice-Beispielen in der Industrie Ziel: Darstellung des Potenzials und des jeweiligen Nutzen Konzeptentwicklung Erarbeitung von Implementierungskonzepten für ausgewählte Beispiele Implementierungskonzepte für Experimentierfeld aufbauend auf CiP Aufbau Demonstrator Hard- und Softwareseitiger Aufbau der konzeptionierten Beispiele und Validierung des Nutzens Experimentierfeld in realer Produktionsumgebung Wissenstransfer Didaktische Aufbereitung der Ergebnisse. Aufbau von Kompetenzen für industrielle Partner. Durchführung einer Workshopreihe Aufbau der Fach- und Methoden-kompetenz hessischer Unternehmen Folie 13

14 Industrie Modellfabriken in Deutschland Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) Integration moderner Informations- und Kommunikationstechnik mit leistungsfähiger Automatisierungstechnik zu effizienter Produktionstechnik Erschließen der Industrie Potentiale bildet den zentralen Mehrwert für Unternehmen Folie 14

15 Industrie Forschungsprojekte an der TU Darmstadt RobIN 4.0 Smart Tool SmartF-IT Premiumqualität durch robuste Prozessketten TU Darmstadt, Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) Werkzeugkreislauf 4.0: Mit Transparenz zur Effizienz TU Darmstadt, Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) Cyber-Physikalische IT-Systeme zur Komplexitätsbeherrschung einer neuen Generation multiadaptiver Fabriken TU Darmstadt, Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) CASED III IT-Sicherheit für die Industrie 4.0 Effiziente Fabrik 4.0 Fabbing & Founding Lab PTW, DiK Industrie 4.0 Modell- und Lernfabrik für die Hessische Industrie Digitale Fabrikation, Wirtschaftsinformatik Folie 15

16 Zusammenfassung Industrie 4.0 gibt neue Impulse zur Entwicklung und Anwendung cyber-physischer Systeme auf dem Weg zum Internet der Dinge, der Dienste und der Daten. Industrie 4.0 erfordert noch Forschungs- und Entwicklungsinitiativen, gleichwohl sind bereits anwendbare Lösungen sichtbar. Impulse für die Industrie: Individualisierung durch Kunden- und Marktinteraktion Produktion nach Bedarf Innovative Geschäftsmodelle durch neue Produkt- und Dienstleistungsqualität Forschungsstrategie: Sicherheit und Wissensschutz für Industrie 4.0 CASED, BMBF Bauteile sind Informationsträger Smart Factory IT Industrie 4.0 Big Data Integration SOA mit Automation ICT Industrie 4.0 bietet für Unternehmen eine ernstzunehmende Vision, die es gilt unternehmensspezifisch zu bewerten und umzusetzen. Folie 16

17 Vielen Dank! Source: Potthast Fachschaftenkonferenz Folie 17

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