VERPACKUNGEN IN DER INDUSTRIE 4.0 INTELLIGENT UND INNOVATIV

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1 VERPACKUNGEN IN DER INDUSTRIE 4.0 INTELLIGENT UND INNOVATIV Forum Automobillogistik 2015, Leipzig, 02./03. Feb Dr. Volker Lange Fraunhofer Seite 1 Die Welt verändert sich bunter komplexer dynamischer - technischer und das bleibt nicht ohne Auswirkungen auf die Verpackung! Fraunhofer Seite 2

2 Verpackungsinnovationen gab es schon immer: ein Blick in die Vergangenheit lohnt sich Ca. 6 5 Jh. v. Chr. ca. 400 Mio. ca. 600 / 50 Mio. ca. 300 Mio Morgen ca. 28 Mio. ca. 20 Mio. ca. 65 Mio. VDA: Verband Deutscher Automobilisten KLT: Kleinladungsträger GLT: Großladungsträger Fraunhofer Seite 3 auch in der Gegenwart gibt es Verpackungsinnovationen - DVI Verpackungspreis 2014* Quelle: * Auswahl von nominierten Verpackungen Fraunhofer Seite 4

3 Was beeinflusst zukünftige Verpackungen und Systeme? Gesellschaftlicher Wandel Globalisierung, Individualisierung, Social Media, Demographischer Wandel, Urbanisierung & Klimawandel Technologischer Wandel Automatisierung, Mikrosystemtechnik, Web 2.0, Smartphones, Sensortechnik, 3D-Druck, Internet der Dinge, Big Data, 4. industrielle Revolution Fotolia_ _XXL_Logimatt, _original_R_K_B_by_pixelpart_pixelio.de; Fotolia_ _by_ag_visuell; _original_R_K_by_Thorben Wengert_pixelio.de; Fotolia_ _XXL_by_Nmedia; Fotolia_ _XL Fraunhofer Seite 5 Anwendungen in der vernetzten Welt - heute schon mit hohen Potenzialen in der Verpackung Internet der Dienste Clouds Business Objects Services Intelligente Verpackungen und Systeme Internet der Dinge Cyberphysische Systeme CPS Fraunhofer Seite 6

4 Technologien im Rahmen von Industrie Der Blick über den Tellerrand E-Commerce AutoID-Anwendungen Pal.-/Behälter-App Intelligente Behälter 3D-Druck Verpackung Paketdrohnen Bilder: DHL, Fraunofer IML Fraunhofer Seite 7 Auswirkungen der Industrie 4.0 auf Verpackungen im E-Commerce (Werte für Deutschland) Umsatz 2013 = 33,5 Milliarden Umsatzwachstum seit 2000> Faktor 20 KEP-Dienstleister liefert Ø 2,7 Mio. Pakete pro Tag aus Beschädigungen sind zweiter Grund für Rücksendungen Durchschnittliche Volumennutzung beträgt nur 30 bis 40 % Quelle: MRU KEP-Markt in Deutschland 2012, Fraunhofer IML 2013, KEP: Kurier-, Express-, Paketdienste Fraunhofer Seite 8

5 Die Verpackung ist mehr als die pure Hülle einer Sendung Für den ecommerce Für Geschäftsmodelle Für die Produktpolitik Verpackung ist Kostentreiber und wichtiger Kontakt zum Endkunden Verpackung in die Prozesse integrieren, insbes. Volumennutzung und Retouren Verpackung beeinflusst nachhaltig logistische Prozesse Verpackung kann nachhaltig den Erfolg eines Geschäftsmodells beeinflussen Müll macht Verbraucher unzufrieden und darf nicht zum Showstopper werden Schlechte Verpackung = schlechtes Image Der Trend zu Eigenmarken, die rein online existieren, wird sich fortsetzen Produktverpackung wird zu reiner Versandverpackung Verpackungsmarketing muss neu gedacht werden Quelle: DHL, Fr. Julika Benz 2013 Fraunhofer Seite 9 Aufeinandertreffen von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft Grafik: Rainer Bressel, IML Fraunhofer Seite 10

6 Auswirkungen der Industrie 4.0 Wenn Ladungsträger zu Informationsträgern werden Informations- Fluss INFORMATIONSTRÄGER Identifikation Kommunikation Sensorik Ortung Monitoring RFID Vorlieferant Industrie Zentrallager Handel Kunde Schutz Lagerung Material- Fluss Transport LADUNGSTRÄGER Bündelung Handling Grafik: Rainer Bressel, IML Fraunhofer Seite 11 Transparenz durch IT-Technische Vernetzung Informations- Fluss CLOUD RFID Vorlieferant Industrie Zentrallager Handel Kunde Schutz Lagerung Material- Fluss Transport LADUNGSTRÄGER Bündelung Handling Grafik: Rainer Bressel, IML Fraunhofer Seite 12

7 Forschungsprojekt SmaRTI Smart Reusable Transport Items Intelligente Briefbehälter für das deutsche Briefpostnetzwerk, die über multifrequenzfähige Transponder kommunizieren und sich selbst steuern FMCG BRIEF LUFT Intelligente Luftfrachtpaletten, die energieautark im weltweiten Netz der Lufthansa Cargo Informationen über Ort, Ware und Umgebung liefern Intelligente Handelspaletten mit neuartiger Radiofrequenz (RF)- und IT-Infrastruktur, die deutschlandweit im Netzwerk der REWE automatisch Materialflüsse über die gesamte SupplyChain bis zum Kunden steuern EffizienzClusters LogistikRuhr - Gefördert durch: Fraunhofer Seite 13 Umsetzung: Intelligente Ladungsträger steuern die logistischen Prozesse Entwicklung intelligenter Ladungsträger am Beispiel von Handelspaletten Luftfrachtpaletten Postbriefbehälter Entwicklung eines Datendienstes der die Echtzeitdaten der Ladungsträger verwaltet Cloudbasiert Servicebasiert Standardisiert Umsetzung des Internet der Dienste auf der entwickelten Datenbasis Datendrehscheibe Business Intelligence Apps Modellierung von Prozessen nach dem Prinzip des Internet der Dinge Selbststeuernd Dezentral Autark Fraunhofer Seite 14

8 DATABIRDS : IT-technische Umsetzung als Cloud-Dienst Prozessmodellierung Process modeller Live view Aktuelle Ansicht von Beständen und Events Kennzahlen EPCIS Repository Key figures Weitere Informationen auf Fraunhofer Seite 15 Auswirkungen der Industrie 4.0 Smarte Anwendungen im Paletten-Management Quelle: AiF-Projekt MoVET - Mobile Verfahren zur Optimierung des Europaletten-Tauschs 2014 Fraunhofer Seite 16

9 Idee und Ansatz: Erfassung und Verbuchung mittels Smartphones und Tablets Optische Erfassung von Mengen und wenn möglich auch Qualitäten Einsatz handelsüblicher Smartphones & Tablets Direkte Verbuchung & Dokumentation von Menge Zeit Datum: Ort Bildquelle: IFCO SYSTEMS Fraunhofer Seite 17 Ambitionierte Zielsetzungen Mengen erfassen Qualität beurteilen Nutzung mobiler Technik Tauschprozess dokumentieren Bild: Gütegemeinschaft Paletten e.v. Fraunhofer Seite 18

10 Nutzen und Vorteile für alle Beteiligten Verringerter Aufwand beim Zählen und Verbuchen Geringe Einführungskosten für Geräte Direkte Verfügbarkeit der Daten Keine Systembrüche und größere Transparenz Fraunhofer Seite 19 Auswirkungen der Industrie 4.0 Intelligente Verpackungen mit Sensortechnologien treffen eigenständig Entscheidungen, kommunizieren mit Menschen und Maschinen, überwachen ihre Umgebungen und steuern Logistikprozesse Fraunhofer Seite 20

11 inbin patentierter intelligenter Behälter Kommunikation zu Mensch & Cloud Inventur Picking Selbstversorger Energy Harvesting mit 400lx Solarzelle epaper-grafik-display hochauflösend für Texte, Grafiken und Barcodes 256bit Kryptokern separater Prozessorkern zur asymmetrischen Verschlüsselung Energiespeicher Telegramme ohne Nachladen 32 Bit μprozessor bis zu 25 MHz, 512K Kommunikativ ios Interface für ipad inbin ist eine Marke der Fraunhofer-Gesellschaft Fraunhofer Seite 21 DyCoNet: der intelligente und energieautarke Luftfrachtcontainer im Internet der Dinge Monitoring Selbststeuerung Zuverlässigkeit Kommunikation Energieautarkie Anforderungen aus der Praxis weltweite und dezentrale Selbststeuerung von Luftfracht- Containern Sensordaten zur Überwachung des Sendungszustands Zuverlässigkeit und Robustheit im operativen Einsatz Innovative Herausforderungen flugtaugliche Komponenten mit autarker Energieversorgung leistungsstarke Sensoren automatisierte Parallelität von Daten und Objekten in Echtzeit Quelle: Lufthansa Cargo, Fraunhofer Seite 22

12 Kommunikation und Schnittstellen RFID-Reader: Identifikation des Inhalts Sensorik: Temperatur, Schock GPS: Lokalisation weltweit GPRS/ UMTS - Kommunikation - Alerts GPS - Position - Tracking W-LAN: Ortung und Kommunikation in Gebäuden RFID Energie GSM / GPRS: Kommunikation und Datenaustausch weltweit Energie: Akku/Batterie, Solarmodul, Piezogenerator - Identifikation - Inhalt - Ladezustand Sensorik - autonom - regenerativ Fraunhofer Seite 23 Auswirkungen der Industrie 4.0 Der 3D Druck als entscheidender Vorteil beim Weltlauf um Innovationen? Verschiedene Technologien zur Erstellung von dreidimensionalen Werkstücken Additives Verfahren, d.h. schichtweiser Aufbau der Bauteile Komplexe Geometrien realisierbar Erstellung von Prototypen innerhalb weniger Stunden von der Idee bis zum fertigen Druck Zukünftig Produktion von individuellen Formteilen und Verpackungen Verschiedene Prinzipien des 3D Drucks: Virtuelle Ausgabe (z.b. Augmented Reality) Materielle Ausgabe (z.b. Lasersintern) Fraunhofer Seite 24

13 Innovation durch additive Fertigung Gedruckte Ladungsträger on-demand Leichtbau Kraftflussoptimierung komplexe Geometrien Bionik Funktionsintegration Individualisierung designed by Flaticon.com Fraunhofer Seite 25 Kombination mit BRICKS Innovation und Integration durch sensorische Komponenten Ein BRICKS Modul macht einen Ladungsträger intelligent. Ein BRICKS Modul wird in Ladungsträger eingesteckt Das BRICKS Modul bietet vier Steckplätze für Sticks, welche on demand das Modul mit Sensorik erweitern. Steckplätze per Baukastenprinzip frei wählbar u.a. Energieversorgung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit Neigungswinkel GPS-Position Schock Akustischer Alarm Datentransfer per Mobilfunk Fraunhofer Seite 26

14 Auswirkungen der Industrie 4.0 Visionen der Paketzustellung der Zukunft Christopher Robin/ pixelio.de Octocopter und Fixed Wings für die Zustellung von Paketen Pakete bis 2,5 Kg Entfernung bis 20 km Zustellung innerhalb einer halbe Stunde Tests und Zulassungen der Luftfahrtbehörden sowie rechtliche Rahmenbedingungen sind noch nötig Vorstellung zur Realisierung in wenigen Jahren Piloten u.a. bei DHL, Amazon und Google Paul-Georg Meister / pixelio.de Fraunhofer Seite 27 ZUSAMMENFASSUNG: WEIL ES TECHNISCH MÖGLICH IST wird sich die Logistik verändern die Verpackung auch?! Evernet und Social Networks Menschen und Dinge werden sich permanent vernetzen. Internet der Dinge, Dienste und Daten Die virtuelle und reale Welt wachsen zusammen. Wir werden die Dinge selbst fragen, was sie sind und wo sie sind... Cyberphysische Systeme Dinge bekommen Augen und Ohren, nehmen ihre Umgebung wahr und fangen an sich, zu vernetzen. Dinge werden autonom handeln und interagieren. UND WAS MACHT DIE VERPACKUNG? Verpackungen bestimmen in starkem Maße logistische Prozesse. Es gilt die Potenziale zu suchen und entsprechend umzusetzen! Fraunhofer Seite 28

15 Innovationen bewegen die Welt der Verpackungen Fraunhofer Seite 29 VERPACKUNGEN IN DER INDUSTRIE 4.0 INTELLIGENT UND INNOVATIV Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik Joseph-von-Fraunhofer-Str Dortmund Dr. Volker Lange Fraunhofer Seite 30