Vortrag STAHL Digitalisierung und Industrie der Zukunft. Prof. Dr. Henning Kagermann

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1 Digitalisierung und Industrie der Zukunft Prof. Dr. Henning Kagermann Internationale Jahrestagung Stahl 2013 Düsseldorf, 28. November Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

2 Vor welcher Aufgabe steht Deutschland? Perspektivenpapier (04/2013) der Forschungsunion Fokus auf die Bedarfsfelder: Klima & Energie, Gesundheit & Ernährung, Nachhaltige Mobilität, Digitale Wirtschaft & Gesellschaft (vormals Kommunikation), Sicherheit Zehn Zukunftsprojekte identifiziert, u.a.: Industrie 4.0 Internetbasierte Dienstleistungen für die Wirtschaft Drei wichtige übergeordnete Entwicklungen: Stärkere Beteiligung der Gesellschaft Neue Formen der Koordination und Kooperation Digitalisierung als treibende Kraft in allen Bedarfsfeldern 1 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

3 Die Zukunftsfähigkeit des deutschen Erfolgsmodells sichern Rohstoffgewinnung Rohmaterialherstellung Produktion Distribution Nutzung Entsorgung/ Verwertung Das produzierende Gewerbe ist die Stütze der deutschen Wirtschaft (Anteil der Produktion am BIP: Deutschland 24 Prozent, USA 13 Prozent). Globale Megatrends führen zu radikalen Veränderungen etablierter Wertschöpfungsketten. Die Stahlindustrie ist das Rückgrat der deutschen Industrie (Rund 55 Prozent des produzierenden Gewerbes in Deutschland sind stahlintensiv). 2 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

4 Das Internet der Dinge, Daten und Dienste Innovationsmotor der kommenden Dekaden Wirtschaft Das Internet der Daten & Dienste Kultur (z.b. Dt. Digitale Bibliothek) Cloud Computing, Semantische Technologien, elektronische Dienstmarktplätze, Energie Smart Grid Smart Meter Produktion Smart Factory Smart Product Mobilität und Logistik Smart Mobility Smart Logistics Sensor-Clouds, Mensch & Arbeit, Standards & Normen, Sicherheit, Das Internet der Dinge Gesundheit Smart Health Smart Senior. 3 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

5 läutet die nächste industrielle Revolution ein Noch nie dagewesene Vernetzung von Menschen und Objekten Verschmelzung von realer und virtueller Welt 4 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

6 Die Vision von Industrie 4.0 Individualisierung (Losgröße 1) zu den ökonomischen Konditionen eines Massenherstellers wird Realität Produktion wird hoch-flexibel, hoch-produktiv (bis zu +50%), ressourcenschonend (bis zu -50%) und urban-verträglich Wertschöpfungsprozesse werden bedarfsorientiert in Echtzeit optimiert: Bildung virtueller Ad-hoc-Organisationen Vereinbarkeit von Beruf und Familie mit Rücksichtnahme auf die individuelle Verfügbarkeit der Mitarbeiter Ältere Arbeitnehmer profitieren von intelligenten Assistenzsystemen Die bestehende Infrastruktur kann schrittweise nachgerüstet werden Wettbewerbsfähigkeit einer Hochlohn-Wirtschaft ist gesichert 5 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

7 RFID als Einstieg ins Internet der Dinge Beispiel: Brammenlogistik bei Thyssen Krupp ~ Brammen p.a. optische Identifikation schwierig Ziel: Supply Chain Visibility über zentrale IT-Plattform Vorteile: Fehlerfreie Identifikation Reibungsloser Ablauf über alle Standorte Erhöhte Umschlagsgeschwindigkeit Sicherheit für Mitarbeiter 6 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013 Quelle: ThyssenKrupp

8 Grundlegende Paradigmenwechsel bei Industrie 4.0 Intelligente Produkte unterstützen aktiv den Produktionsprozess Aufträge steuern sich selbst durch dynamische Wertschöpfungsketten Autonome, sich selbst organisierende Produktionseinheiten ersetzen passive, vorgeplant betriebene Produktionssysteme Individuelle Verfügbarkeitskalender treten anstelle einer starren Mitarbeiteranwesenheit Ad-hoc-Vernetzung auf Produktions- und Geschäftsebene Die Produktion folgt dem Takt des Menschen Von zentraler Steuerung zu dezentraler Selbstorganisation Auflösung der klassischen Branchengrenzen und Verbände 7 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

9 Radikale Veränderung der Wertschöpfungsketten Firmen engagieren sich in einem oder mehreren Ecosystemen Auftragsspezifische Ad-hoc-Vernetzung von Design, Engineering, Produktion, Logistik, Vertrieb und Service innerhalb eines Ecosystems Monitoring und Feedback in Echtzeit Dynamische Anpassung von Produktionsstätten und Supply Chains 8 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

10 Verschmelzung von realer und virtueller Welt Cyber-Physical Systems (CPS) und Sensornetze Manual data input Smart Real World Awareness Virtual World Cards Barcode Embedded Ease of data RFID wireless sensors capture Physical World Hochauflösende und feingranulare Steuerungen Präzisere Information für die gesamte Supply Chain Realwelt-Daten werden billig und leicht verfügbar: Big Data 9 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013 Quelle: W. Wahlster, DFKI

11 Digitale Daten sind ein wichtiger Rohstoff der Zukunft, 10 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

12 Basis für neue internetbasierte Dienstleistungen 11 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

13 und ermöglichen neue internetbasierte Dienstleistungen und Geschäftsmodelle Intelligente Objekte bieten ihre Fähigkeiten als Dienste an. Es entsteht ein Internet der Daten und Dienste auf Basis sicherer und vertrauenswürdiger Cloud-Infrastrukturen. Semantisches Web: Online-Dienste werden weltweit handelbar, erweiterbar und zu Mehrwertdiensten kombinierbar. Elektronische Dienstmarktplätze unterstützen Handel, Abwicklung und Nutzung Individualisierte Dienstleistungen auf der Basis von Cloud-Netzen Bündelung von Produkten, Dienstleistungen und Wissen zu Kundenlösungen 12 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

14 Beispiel: Technologiedaten-Marktplatz (TRUMPF) Auftraggeber Auftrag 1 Auftrag Auftrag Betreiber Schneiden Schleifen BiegenSchweißen Rohmaterial-Lieferant Blech Rohr Betriebsmittel Werkzeug Auslieferung inkl. Grundumfang von Technologie- Parametern (einmalig) Technologie- Parameter Technologie- Parameter Maschinenhersteller Technologie-Parameter Technologieplattform Sonstige Marktteilnehmer Technologie-Parameter 13 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013 Quelle: TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG

15 Der Mensch steht im Mittelpunkt Erweiterte Entscheidungs- und Beteiligungsspielräume Weniger direkte Mitarbeiter in der Produktion, mehr indirekte Stellen Vernetztes, interdisziplinäres Arbeitsumfeld Mehr unterschiedliche Arbeitsinhalte für den einzelnen Mitarbeiter Verkürzte Einweisungs- und Lernzeiten Weniger Maschinenbediener, mehr Erfahrungsträger und Entscheider Weniger fest vorgegebene Arbeitsanweisungen, mehr Selbststeuerung Lebenslanges Lernen; zeitliche und inhaltliche Flexibilität 14 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

16 Unterstützung durch vielfältige Assistenzsysteme Beispiel: Navigation über 3D-Modell Physische Assistenz durch Fähigkeitsverstärker Vernetztes Arbeiten durch multimodale Mensch-Maschineund Mensch-Mensch- Interaktion Innovative Lernformen: personalisiert, mobil, 15 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013 Quelle: W. Wahlster, DFKI

17 Wo sind industrielle und industriepolitische Entscheidungen nötig? Systeme: Beherrschung komplexer Systeme Standardisierung und Referenzarchitektur Rahmenbedingungen: Flächendeckende Breitbandinfrastruktur für die Industrie Rechtliche Rahmenbedingungen (Rechtssicherheit) Arbeit: Arbeitsorganisation und -gestaltung Aus- und Weiterbildung Akzeptanz: Sicherheit und Schutz der Privatsphäre MINT-Bildung 16 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

18 Schlussfolgerungen Das Internet der Dinge, Daten und Dienste wird die prägende Infrastruktur der nächsten industriellen Revolution. Es gibt keinen Gegensatz zwischen Industrie- und Dienstleistungsgesellschaft. Die Kette smart factory smart products smart data smart services eröffnet neue Wertschöpfungs- und Beschäftigungspotenziale. Industrialisierte Volkswirtschaften haben einen Startvorteil, da intelligente Produkte zu Plattformen für innovative Dienstleistungen und Geschäftsmodelle werden. Gesamte Wertschöpfungskette in Deutschland halten. Wie kein anderes Land ist Deutschland befähigt, die Potenziale einer neuen Form der Industrialisierung zu erschließen: Industrie Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 18 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013

20 Beispiel: Der intelligente Materialfluss Verbundprojekt smarti (smart reusable transport items) im EffizienzCluster LogistikRuhr Europalettenkreislauf Cloudbasierter Datendienst, der die Echtzeitdaten der Ladungsträger verwaltet Nutzen für die Konsumgüterindustrie: ca. 10 % geringerer Bestand an Ladungsträgern Umsatzverluste durch Bestellprozessfehler von derzeit 2 bis 3 % auf 0,5 % reduzieren Das bedeutet bis zu 8 Mrd. Euro mehr Umsatz für den deutschen Handel 19 Internationale Jahrestagung Stahl 2013, 28. November 2013 Quelle: Fraunhofer IML

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