Internet of Things (IoT) perspektivische Entwicklung

Transkript

1 Internet of Things (IoT) perspektivische Entwicklung Mittwoch, 25. März Forum Kommunikation und Netze Deutscher Städtetag Johannes Stein, VDE DKE

2 Inhalt Vorstellung VDE Einleitung Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 Ziele / Motivation Neue Geschäftsmodelle / Use Cases Technologien Kernbotschaften Vielen Dank an die technischen Experten des VDE und der DKE für die interessanten Diskussionen, die wesentlich zu diesem Vortrag beigetragen haben DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 2

3 VDE - Gesellschaften und Bereiche VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut VDE Seminare und Tagungen VDE Verlag VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 3

4 Aktiv für Innovationen Die VDE-Fachgesellschaften

5 Jugend für Technik begeistern Aktionen Invent a Chip Jugend forscht FOCUS Schülerwettbewerb Think Ing. Botschafter für Schulen Tipps - Events - Messen CD VDE@School

6 Inhalt Vorstellung VDE Einleitung Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 Ziele / Motivation Neue Geschäftsmodelle / Use Cases Technologien Kernbotschaften DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 6

7 IoT-A Internet of Things Architecture Film Quelle: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 7

8 Internet of Things Industrie 4.0 Gartner's 2014 Hype Cycle for Emerging Technologies Maps DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 8

9 Impressionen aus der Regionalzeitung dieses Wochenende, 21./22. März 2025 Quelle: Idsteiner Zeitung Smart Home Enthusiast DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 9

10 VDE Kongress 2016 Internet der Dinge Big Data - Kommunikation - Technologie (in Planung) 7. bis 8. November 2016, Mannheim Ziel: Entwickler, Experten, Forscher, Politiker und Anwender vernetzen und sie mit technischem und innovativem Wissen versorgen. Begleitet wird der Kongress durch eine Ausstellung und Karrieremesse. Wissenschaftlicher Tagungsleiter: Prof. Dr. Christoph Kutter, Leiter der Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien EMFT, München. Schwerpunktthemen: Smart Home & Building, Smart Health, Smart Energy, Smart Grids, IT-Security, Industrie 4.0, Big Data / Geschäftsmodelle, Connected Vehicles.

11 Einordnung der Begriffe Internet of Things and Services Internet of Things, Data and Services Internet of Things Cyber-Physical Systems Systems of Systems Intelligente kooperative Embedded Systems Internet of Everything IoT-basierte Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsnetzwerke Digital vernetzte, autonom interagierende, physische Objekte verbinden Embedded Systems mit digitalen Netzen und nutzen weltweit verfügbare Daten bilden komplexere dynamische Systeme mit neuen oder erweiterten Funktionen vernetzen sich mit anderen Embedded systems zu kooperierenden Teilsystemen Intelligente Embedded Systems Embedded Systems Mikroelektronik erfassen und beeinflussen ihre Umgebung durch Sensorik und Aktorik autonom und in Echtzeit Hardware- / Software-Einheiten zum Messen / Steuern / Regeln Hardware-Basis Quelle: nach ZVEI, Dr. Diegner DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 12

12 Einordnung der Begriffe Internet of Everything Internet of Things and Services Internet of Things, Data and Services z. B. Smart City Internet of Things Cyber-Physical Systems z. B. intelligent vernetzte Kreuzung Systems of Systems Intelligente kooperative Embedded Systems z. B. Digitale Fabrik z. B. Autonomes Fliegen, Smart Watch Intelligente Embedded Systems z. B. Airbag, Herzschrittmacher Embedded Systems Mikroelektronik z. B. Chip, Sensor, RFID Quelle: nach Acatech CPS-Evolution DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 13

13 Internet der Dinge und Dienste Vernetzung von Menschen, Dingen und Diensten Internet der Dienste Vernetzung aller Geräte, Maschinen, Sensoren über das Internet SMART GRID SMART BUILDING SMART HOME BUSINESS WEB SYSTEM- UND DIENSTLEISTUNGS- PLATTFORMEN Internet der Menschen Zentrale Dienstleistungsplattform Vernetzung mit anderen Anwendungsfeldern wie z. B. Smart Grid Internet der Dinge SMART INDUSTRIE SOCIAL WEB Quelle: Bosch Software Innovation DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 14

14 Architektur-Konzepte Internet of Things (IoT) Infrastrukturen (Smart Grids,..) Produktion (Industrie 4.0) Investitionsgüter (Smart Home,..) Gebrauchsgüter (Connected Car;..) Konsumgüter Internet of Things Smarter Planet (IBM) Intelligent Systems (Intel) The Internet of Everything (Cisco) Industrial Internet (General Electric) The Internet of Things and Services (Bosch) Web 3.0, Web of Things DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 15

15 Architektur und Konzepte Klassisches Modell: Leistungs- und Effizienzsteigerung durch IKT in einzelnen Sektoren Vernetzung geschieht oft bilateral Neues Modell: Alle Bereiche werden über Basistechnologien vernetzt Sektor übergreifende Dienste DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 16

16 Cyber-Physical Systems - CPS Geschäftsmodelle Ökosysteme Service- Plattform Daten- Plattform Cyberphysische Plattform Quelle: basierend auf BMWi, Ausschreibung Smart-Service-Welt DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 17

17 Architektur und Konzepte Cyber Physical System (CPS) / Cyber Physical Production System (CPPS) Dienste Daten Dinge DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 19

18 Architektur und Konzepte CPS-Beispiel Cloud für Trainingsdaten, Auswertung Training Berechnung von individuellen Trainingsprogrammen Trainingsdokumentation auf dem PC -> Internet Dinge Pulsuhr, Herzfrequenzmessung, Vernetzung mit weiteren Sensoren: Trittfrequenz, GPS Pulsuhr DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 20

19 Exkurs Industrie DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 21

20 Industrie 4.0 Die Vierte Industrielle Revolution KOMPLEXITÄT 1784: Erster mechanischer Webstuhl 1870: Erstes Fließband, Schlachthöfe von Cincinnati 1969: Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) Modicon Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mithilfe von elektrischer Energie 4. Industrielle Revolution auf Basis von Cyber- Physical Systems 3. Industrielle Revolution durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion Individualisierung des Produktes Integrierte Information und Kommunikation Optimierung von Geschäftsprozessen Autonome und selbststeuernde Produktionssysteme Revolution oder Evolution? 1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mithilfe von Wasser- und Dampfkraft Ende 18. Jh. Beginn 20. Jh. Beginn 70er Jahre 20. Jh. heute ZEIT Quelle: DFKI (2011), Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern, Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 22

21 Definition des Lenkungskreises der Plattform Industrie 4.0 Veröffentlicht am : Der Lenkungskreis der Plattform Industrie 4.0 hat in seiner Sitzung am 4. Juli eine begriffliche Darstellung und Vision von Industrie 4.0 abgestimmt: 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. Verbindung zu IoT DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 23

22 Industrie 4.0 und Internet der Dinge Das Internet der Dinge ist die Basis für Industrie 4.0, weil sich damit die Fertigungsmaschinen, die entstehenden Produkte und die Roboter mit den Werkern in der Smart Factory koordinieren können. PROF. DR. WOLFGANG WAHLSTER CEO des DFKI Quelle: VDE dialog 2/ DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 24

23 Quelle: Fraunhofer IAO DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 25

24 Wer ist betroffen? IT Maschinenbau Automatisierungstechnik Unterschiedliche Kulturen / Normungskulturen Unterschiedliche Innovationsgeschwindigkeiten Komplexere Systemthemen statt Produktnormung Logistik DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 28

25 Wirtschaftliche Betrachtungen Förderprogramme BMWi, BMBF ca. 200 Mio. Wirtschaftliche Bedeutung Studie Fraunhofer IAO und BITKOM, 2014: 78 Mrd. Produktionssteigerung bis 2025 Allein für die sechs Branchen Maschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik, Automobilbau, chemische Industrie, Landwirtschaft und Informations- und Kommunikationstechnologie wird bis 2025 ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial von 78 Milliarden Euro (jährlich 1,7 Prozent Wachstum) durch Industrie 4.0-Technologien erwartet. PwC und Strategy&Partner Jährliche Investitionssumme > 40 Milliarden Euro. Im Schnitt wollen Unternehmen etwa 3,3 Prozent ihres Jahresumsatzes für so genannte Industrie 4.0- Lösungen verwenden. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, für die PwC und Strategy & Partner 235 Unternehmen aus der Industrie befragt haben, insbesondere Produkt- und Service-Angebot DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 29

26 Architektur und Konzepte Abgrenzungen Realer Life-Cycle, Wertschöpfungsnetzwerke, -ketten Externe Cloud Wertschöpfungsnetzwerke (Kommunikation, SOA) Device-Eigenschaften: Merkmale (CDD), Eigenschaften, Anforderungen, Historie, Ressource, Lokalität, Services, Rolle/Rechte, Akteur, Normen, Recht (Vertrag, Besitz, Kunde..) Interne, private Cloud Nicht reale Devices: Informationen (z. B. GIS) Software, Datenbank ) SMART FACTORY VIRTUALISIERUNG DESIGN Produkt Sensor Aktor Maschinen Produktion, (Menschen) DEVICE INTEGRATION REALE WELT DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 30

27 Vernetzung Die vier Lebenszyklen in der industriellen Fertigung CAI PDM PRODUKTION SCM QMS/CRM MES CAx Simulation PLM ERP Produkt Order Lifecycle (Business, supply chain) CRM Fabrik Patency on engineering of the factory Factory / Technology Technologie Network allows high degree of flexibility (from inbound logistics, order processing through production and delivery) Auftrag Patency on engineering on the entire life cycle Product Lifecycle Management Quelle: ARC, mit Ergänzungen durch Fraunhofer IPA DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 31

28 VDI/VDE GMA Wertschöpfungsnetzwerk Entsorgung Kunde Nutzungsphase After-Sales-Service Marketing Vertrieb Produkt Planung Engineering Produktentwicklung Produktplanung Produktlinienpflege Instandhaltungs-/ Rückbauplanung Produkt Produktionsengineering Anlagen-/Verfahrensentwicklung Abkündigungsmanagement Produktion Rückbau Reale Welt der Produktion Anlagenbau Produktionsanlage Instandhaltung Anlagenbetrieb Produkt-/Produktlinienentwicklung Verfahrens- und Anlagenentwicklung Produktproduktion und After-Sales-Service Technische Anlagen Vorprodukt ZULIEFERER Quelle: basierend auf Prof. Ulrich Epple, GMA DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 32

29 Automatisierungspyramide Unternehmensübergreifend Unternehmensleitebene Betriebsleitebene IT Office Floor Prozessleitebene Steuerungsebene Feldebene Automatisierung Shop Floor DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 33

30 Automatisierungspyramide Unternehmensübergreifend Unternehmensleitebene Betriebsleitebene Prozessleitebene Steuerungsebene Feldebene KONVENTIONELL AUFGELÖST Quelle: basierend auf VDI/VDE GMA Thesen und Handlungsfelder: Cyber-Physical Systems: Chancen und Nutzen aus Sicht der Automation DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 34

31 Aktuelle Normungs-Roadmaps der DKE Normungs- Roadmaps "E-Energy / Smart Grids Normungs- Roadmap Dienstleistungen Normungs- Roadmap AAL (= Ambient Assisted Living) Normungs- Roadmap Industrie 4.0 Normungs- Roadmap IT-Sicherheit, Version 2.0 Normungs- Roadmap Elektromobilität V2.0A Normungs- Roadmap SmartCities Normungs- Roadmap Smart Home + Building vollständige Liste

32 Die deutsche Normungs-Roadmap Industrie 4.0 von DKE und DIN wurde initiiert durch den Fachbereich 9»Leittechnik«der DKE wurde in der ersten Fassung veröffentlicht im Dezember 2013 vermittelt eine Übersicht über die bereits bestehenden relevanten Normen im Umfeld von Industrie 4.0 zeigt die heute schon erkennbaren Normungsbedarfe auf, auch noch fehlende Grundlagen aus»industrie 3.x«unterstützt damit schon forschungs- und entwicklungsbegleitend die Marktakzeptanz der neuen Technologien und Verfahren DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 40

33 Inhalt Vorstellung VDE Einleitung Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 Ziele / Motivation Neue Geschäftsmodelle / Use Cases Technologien Kernbotschaften DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 41

34 Ziele Motivation Wettbewerbsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit, Ressourceneffizienz Flexibilität, Resilienz, Verfügbarkeit, Produktivität volle Flexibilität von Anlagen und Maschinen (bei Ausfall oder Auftragsschwankungen, schnelle Marktänderungen), Prozessoptimierung kundenindividuelle Produkte, Stichwort Losgröße, hohe Variantenvielfalt Reduzierung Time-to-market, Prozessoptimierung, Ressourcen, Effizienz (Material, Energie, CO2) Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Risikovermeidung neue Geschäftsmodelle, disruptiv, direkten Kontakt zum Kunden Fertigung nach Deutschland und in die Stadt halten oder zurückholen Mensch-Technik-Interaktion Beherrschung der zunehmenden Komplexität, Komplexitätsreduktion neue Arbeitsformen, vernetzte Mitarbeiter, Workflow-Optimierungen alternde Belegschaft, junge Generation mit anderen Kommunikationsgewohnheiten DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 42

35 Inhalt Vorstellung VDE Einleitung Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 Ziele / Motivation Neue Geschäftsmodelle / Use Cases Technologien Kernbotschaften DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 43

36 Beispiel Use Case: Kundenindividuelle Produkte Lebensmittelindustrie Automobilindustrie Schuhfabrik Kundenindividuelle Produkte Lebenslange Nachverfolgbarkeit von Produkten DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 44

37 Beispiele Use Case: Neue Distribution, neue Wertschöpfungsketten / Wertschöpfungsnetzwerke Zeitung (Buch) Text schreiben Layout Setzen Druck Aus- Tragung / Verkauf Kunde Zeitung traditionell Text schreiben CMS Cross Medial Kunde Zeitung Online Musik Aufnahme CD Druck Bearbeiten Großhandel Verkauf Kunde Musik traditionell Text schreiben itunes, Streaming Kunde Musik Online DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 45

38 Beispiele Use Case: Neue Distribution, neue Wertschöpfungsketten, Wertschöpfungsnetzwerke Brillen Brille Design Prototype Fertigung Versand Optiker Kunde Brille Design Prototype Optiker 3D Druck Kunde Fertigung für Kunde allgemein Design Prototype Fertigung Versand Händler Kunde Design Kunde 3D- Druck DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 46

39 Beispiel Use Case: Predictive Maintenance Dienste-Update, Fernwartung, Ausfallwahrscheinlichkeit Daten-Dokumentation, Konfiguration, Dinge Motor DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 47

40 Beispiel Use Case: Predictive Maintenance Bendedikt Sommerhoff, Leiter DGQ-Regional bei der Deutschen Gesellschaft für Qualität (DGQ) Industrie 4.0 und Big Data werden die Individualität und die Qualität von Produkten signifikant verbessern. Die Kunden selbst spezifizieren ihre individuelle Produktvariante und die Smart Factory produziert kostengünstig mit Losgröße 1. Die Qualität aller relevanten Merkmale ist jederzeit vollständig erfasst. Der Hersteller weiß, wie und wann welcher Fehler im Feld auftritt. Die Produzenten brauchen allerdings intelligente Analysesysteme, die konsequente Nutzung der Big Data, Industrie-4.0-taugliche Infrastrukturen und Geschäftsmodelle und den Paradigmenwechsel zur Qualitätssicherung 4.0. Quelle: VDE dialog 2/ DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 48

41 Beispiel Use Case: CPS Von der Hardware zum Service Cloud für Trainingsdaten, Auswertung Training Berechnung von individuellen Trainingsprogrammen Trainingsdokumentation auf dem PC -> Internet Dinge Pulsuhr, Frequenzmessung, Vernetzung mit weiteren Sensoren: Trittfrequenz, GPS Pulsuhr DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 49

42 Beispiel Use Case: CPS Von der Hardware zum Service Plattformen gewinnen: z. B. Apple Ökosystem -> Schnittstellenreduktion -> Vermeidung von Medienbrüchen App-Store, itunes X Verbindung zu Smart Phone, Mac, Tablet Pulsuhr X Apple Smart Watch Dinge Apple Smart Watch, mit verschiedenen Sensoren, u.a. Herzfrequenz DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 50

43 Beispiel Use Case: Domänenübergreifende Nutzung von Sensoren Verkehrsaufkommen, -Prognose -Steuerung, Parkplatzbewirtschaftung Datenerfassung aller Sensoren Auto, Nutzer Ampel (Sensor), Parkplätze (Sensor) Ampel Auto Parkplatz DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 51

44 Beispiel Use Case: Domänenübergreifende Nutzung von Sensoren und Informationen Verbindung von Kalender- Funktionen Verkehrsaufkommen in Google Maps, Near-Field-Werbung -> Services / Dienste Google: Kalender, Suche, Lokalisierbarkeit Auto, Nutzer Ampel (Sensor), Parkplätze (Sensor) Google Android Nest Robotik Car DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 52

45 Beispiel Use Case: Landwirtschaft System of Systems System of Systems System Traktor / Produktion, + Wetterdatensystem (Sensoren Feuchtigkeit, Regen, Temperatur, Wettervorhersage) + Saatoptimierungssystem (Saatdatenbank, ) + Bewässerungssystem Produktionssystem Traktor (int. + vernetzt) mit Pflanzmaschine, Mähdrescher und Pflug Intelligente vernetztes Produkt Traktor mit Steuerungsfunktionen und vernetzt Intelligentes Produkt Traktor mit Steuerungsfunktionen Die Effizienzreserven von Industrie 4.0 liegen nicht wie in der bisherigen Automatisierung in, sondern Produkt zwischen den Wertschöpfungsstufen. UWE HARDER Leiter Consulting bei EPLAN Software & Service Quelle: VDE dialog, 2/2015 Traktor Quelle: Beispiel übertragen von Harvard Business Manager 12/ DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 53

46 Wie sich smarte Produkte einsetzen lassen Überwachung Sensoren Steuerung Optimierung Produkt-/Prozessverbesserungen Predictive Maintenance Autonome, dezentrale Automatisierung Selbstorganisation Quelle: nach Harvard Business Manager, 12/ DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 55

47 Weitere Merkmale neuer IoT-Geschäftsmodelle Lokalisierbarkeit -> siehe eine Vielzahl von Apps Interaktion Web 2.0 Kunden macht, designt, kommentiert (Marktforschung / Marketing) Vermeidung Medienbrüche Kunde übernimmt Aufgabe z.b. Banküberweisung, Kunde schreibt Beiträge, Share Economy (Uber, AirBNB) Komplexitätsreduktion Megatrends verbinden mit Automatisierung und IT Alternde Gesellschaft AAL, Pflege-Robotor, Smart Home, Orientierung / Navigation, Kontakt / Vereinsamung -> Soziale Netzwerke / Skype, kollaborierende Roboter im Unternehmen, Urbanisierung Smart City Umwelt, Klimaschutz Smart Grids, Smart Home und Energieeffizienz, Andere Kulturen Open Source, Open Innovation, Shared Innovation, Netzwerke Wir suchen alle nach dem Uber-Modell für internethinterlegte Mehrwertdienste. DR. PETER ADOLPHS Geschäftsführer Technik Pepperl + Fuchs GmbH Quelle: VDE dialog, 2/2015 Der vor allem junge Maschinennutzer mit seinem Wunsch nach einfacher Maschinensteuerung ist ein wesentlicher Treiber von Industrie 4.0. DR. MYRIAM JAHN Geschäftsführerin der ifm consulting Quelle: VDE dialog, 2/ DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 56

48 Risiken Geschäftsmodelle Neue disruptive Geschäftsmodelle Verlust der Kundenschnittstelle (BDI Studie) geringere Wertschöpfung Informationssicherheit (Threats) Datenschutz Non-Service Dienste, die ich nicht nutze oder gar kenne, die aber mit meinen Daten ausgeführt werden -> Forderung nach Daten-Transparenz Fehlende Infrastruktur Fehlende Mitarbeiter mit entsprechenden Skills DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 57

49 Inhalt Vorstellung VDE Einleitung Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 Ziele / Motivation Neue Geschäftsmodelle / Use Cases Technologien Kernbotschaften DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 58

50 Use Cases -> Anforderung Datensicherheit / Informationssicherheit, Sicherheit / funktionale Sicherheit Verfügbarkeit, Zuverlässlichkeit, Investitionsschutz, Produktivität, Wirtschaftlichkeit, Komplexitätsreduktion Interoperabilität durchgängige Semantik durchgehende Vernetzung/ Engineering, Vermeidung von Medienbrüchen, Durchgängigkeit der Modelle für Simulation Echtzeitfähigkeit digitales Produktgedächtnis (z.b. RFID), Lokalisierbarkeit Infrastruktur, Rechtssicherheit, Normung, Standardisierung selbstlernende, autonome, selbst-optimierende Systeme Aus- und Weiterbildung, Motivation der Mitarbeiter / Menschen, Usability, Gamebility, lernförderliche Systeme DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 59

51 Technologien Wearables Durchgängige Vernetzung z. B. OPC UA Semantik Kommunikation, IPv6, M2M Funkkommunikation Embedded Systems, Mikrosystemtechnik RFID, Barcode, etc. Mensch-Maschine-Interaktion, neue, multimodale Benutzerschnittstellen: Tablets, Touchpad, Gestensteuerung, Augmented Reality (e.g. Google Glasses), intelligente Assistenzsysteme (Lichtspot als Benutzerführung) Robotik Cloud, Big Data -> Prozessoptierungen, Fehlerminimierung 3D-Druck, Rapid Prototyping Wearables sind offensichtlich nicht nur für Privatnutzer interessant. Auch Unternehmen versprechen sich einen Nutzen von internetfähigen Geräten, die am Körper getragen werden wie zum Beispiel Smartwatches. Laut einer Studie des IT-Anbieters Ipswitch wollen 33 Prozent der deutschen Firmen noch in diesem Jahr unternehmenseigene Wearables einführen. 41 Prozent erwarten außerdem eine klare Zunahme privater Geräte, die von den Beschäftigten mit an den Arbeitsplatz gebracht werden. Allerdings räumen 77 Prozent ein, dass sie noch keine Richtlinien zum Umgang mit Wearable-Technologien im Unternehmen haben. Für die Studie wurden insgesamt 316 europäische IT-Profis befragt darunter 111 aus Deutschland. Quelle: VDE dialog 2/2015, TEREEZ / FOTOLIA DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 60

52 Inhalt Vorstellung VDE Einleitung Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 Ziele / Motivation Neue Geschäftsmodelle / Use Cases Technologien Kernbotschaften DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 61

53 Kernbotschaften (I) Deutschlands Stärken stärken Anwenderindustrie in Verbindung mit Automatisierungstechnik, Normung B2B ist anders als B2C Aufmerksamkeit und Entschlossenheit, aber nicht bange machen lassen. VDE als technisch-wissenschaftlich neutrale Plattform verbindet branchenübergreifende Netzwerke. Industrie 4.0 und Internet der Dinge ist nicht nur Technologie getrieben, Technologien als Enabler, aber nicht Selbstzweck Ziele / Visionen müssen nun auf Geschäftsmodelle und Use Cases heruntergebrochen werden -> Interoperabilität durch Normen, Standards und Tests, Internationalisierung der Normung vorantreiben DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 62

54 Kernbotschaften (II) Industrie 4.0 ein Baustein des Internets der Dinge und Dienste Neue Technologien gerade aus den Bereichen Mikroelektronik, Sensorik, Embedded Electronic, Automatisierung, Kommunikation und IT/IT-Sicherheit ermöglichen die Umsetzung von Anforderungen der Anwenderindustrien nach Flexibilisierung, Kommunikation, Vernetzung, Echtzeitfähigkeit, Virtualisierung und Lokalisierbarkeit; von Produktion und Produkt über den gesamten Lebenszyklus nicht nur der Produktion, sondern auch der Produkte selber. Sicherheit notwendig IT-Sicherheit, aber auch funktionale / Personen- und Anlagensicherheit, Ergonomie Datentransparenz, Datensicherheit, Datenhoheit DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 63

55 Kernbotschaften Der Mensch wird nicht verzichtbar im Gegenteil Sicherheit Antwort auf den demographischen Wandel Die Komplexität steigt, auch wegen der starken Vernetzung und Flexibilisierung -> neue Mensch-Maschinen-Interaktionen Nachwuchsförderung - > Aus- und Weiterbildung / Studium Vernetzung der Ingenieurstudiengänge, breite Grundlagenausbildung im Studium (keine Schmalspurstudiengänge) hoher Weiterbildungsbedarf DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 64

56 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ihr Ansprechpartner: Johannes Stein Fachbereich 4 / 9 Leiter VDE-Kompetenzzentrum Industrie 4.0 Tel.: johannes.stein@vde.com

57 Quellen Industrie 4.0 Hintergrund ZVEI: Nationale Roadmap Embedded Systems, Frankfurt, 2009 Industrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt der Hightech-Strategie und IKT-Strategie der Bundesregierung, BMWi-Studie Das wirtschaftliche Potential des Internets der Dienste, BMBF Broy M. / Geisberger E: Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems (acatech Studie), Springer Vieweg, Heidelberg, 2012 Forschungsunion Wirtschaft und Wissenschaft / acatech, April 2013, Arbeitskreis Industrie 4.0 : Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern, Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 Förderprojekte / Forschung & Entwicklung Förderprogramm Autonomik für Industrie It s OWL Smart Factory KL DKE, Normungsroadmap Industrie GMA, Veröffentlichungen, VDI-Statusreport Industrie Wertschöpfungsketten. Industrie Gegenstände, Entitäten, Komponenten Industrie Referenzmodell Studie Fraunhofer IAO und BITKOM, 2014, Wachstumschancen durch Industrie 4.0, Ergebnisse von Plattform Industrie 4.0 und ZVEI SG2, Präsentationen, Tagung / DKE, BMWi, DIN, Plattform Industrie 4.0 Weitere Links VDE Plattform Industrie DKE DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE 66

58 Quellen IoT-A Internet of Things - Architecture, EU-Projekt, Kontakt: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH VDE dialog 2/2015 Weitere Normungs-Roadmaps Smart City, Informationssicherheit, AAL, BDI-Studie Die digitale Transformation der Industrie, Roland Berger Strategy Consultants, 2015 Harvard Business Manager, Sonderausgabe Die vernetzte Wirtschaft - Das Internet der Dinge revolutioniert die Unternehmen, 12 / 2014 VDI/VDE GMA, Thesen und Handlungsfelder: Cyber-Physical Systems: Chancen und Nutzen aus Sicht der Automation, 4/2013