Mit Industrie 4.0 zur urbanen Produktion Impulsvortrag zum 1. Think Tank Urbane Produktion

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1 Mit Industrie 4.0 zur urbanen Produktion Impulsvortrag zum 1. Think Tank Urbane Produktion Joachim Lentes Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT, Universität Stuttgart Frankfurt, 17. Februar 2015 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 1 Mit Industrie 4.0 zur urbanen Produktion Einführung Industrie 4.0 Urbane Produktion und erste Ansätze zur Realisierung Zusammenfassung Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 2 1

2 Produktion in Deutschland Beschäftigte und Branchen Beschäftigte in Deutschland (2013) Beschäftigte in den Branchen in Deutschland (2011 )* 8,0 Mio. 2,4 Mio. Produzierendes Gewerbe Baugewerbe Maschinenbau 17% Automobil- 31,2 Mio. Dienstleistungsbereiche Sonstige 53% Branchen bau 14% Land- und 0,6 Mio. Forstwirtschaft Summe 42,2 Mio. Die Produktion ist bis heute zentraler Treiber für Wertschöpfung und Beschäftigung! Metallerzeugnisse Elektrische 9% Ausrüstung 7% Anteil der Industrieproduktion am Bruttoinlandsprodukt BIP: ca. 30% * Quelle: Statistisches Bundesamt, Stand 01/2012 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 3 Produktion erleichtert den Weg aus der Krise Nationen mit angemessen hohem Produktionsanteil erholen sich tendenziell schneller von Wirtschaftskrisen als andere Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 4 2

3 Landkarte des Wandels Megatrends wirken sich auch auf die Produktion aus! Steigender Energieverbrauch Elektrische Welt Wohlstandsbedürfnis Neue Konsummuster Neue Lebensstile Wissensökonomie Flexible Arbeitswelten Work-Life-Balance Demografischer Wandel Gender Diversity Kulturelle Vielfalt Steigende Mobilität Globale Logistik Transformation zur Elektromobilität Urbane Produktion Industrie 4.0 Smart Factory Wunsch nach Beteiligung Interaktion Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 5 Landkarte des Wandels Megatrends wirken sich auch auf die Produktion aus! Drastische Zunahme der Weltbevölkerung Zunehmende Urbanisierung - weltweit aber auch in Deutschland Endlichkeit der Ressourcen erfordert neues Denken und Handeln Hohe Anforderungen bzgl. Emissionen Fachkräftemangel Zwang zur Innovation Volatile Märkte erfordern neue Formen der Flexibilität Corporate Social Responsibility gewinnt weiter an Bedeutung Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 6 3

4 Neue Technologien generieren Chancen für neue Produktionskonzepte Bildquellen: Bundesarchiv, Volkswagen AG Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 7 Technologische Befähiger 1 Generative Fertigungsverfahren Subtraktive Fertigungsverfahren (Drehen, Fräsen, Sägen, ) Generative Fertigungsverfahren (3D-Drucken, SLS Selektives Lasersintern, SLA Stereolithographie, ) Direkte Herstellung von Teilen und Baugruppen aus digitalen Daten ohne spezielle Werkzeuge oder Formen Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 4

5 Technologische Befähiger 2 4. Industrielle Revolution Industrie 4.0 Konzept Smart Factory aus dem acatech-ak»industrie 4.0«Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 9 Industrie 4.0: Cyber-Physical Systems CPS Cyber-Physical Systems sind Produkte und Produktionsmittel mit eingebetteter Hard- und Software haben Sensoren und Aktoren, zur Interaktion mit der physikalischen Welt nutzen Internetprotokolle und -dienste zur Vernetzung interagieren über Anwendungsgrenzen hinweg steuern Unternehmen und Wertschöpfungsnetze nahezu in Echtzeit Quellen: und Gausemeier Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 10 5

6 Cyber-Physical Systems: ausgewählte Anwendungen Im Kontext der Produktion Mobile Informations- und Entscheidungsunterstützung Teileverfolgung Selbststeuerung von Teilen durch die Produktion Condition Monitoring Fernwartung Funktionen und Varianten per Software Im täglichen Leben Ambient Assisted Living Vernetzte Navigationssysteme Quellen: Quellen: Fraunhofer IAO, 1) 2) blogs.bournemouth.ac.uk / nullbarriere.de 3) Geisberger, Broy (Hrsg): agenda CPS/; 4) robotik.dfki-bremen.de Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 11 Beispiele aus der Forschung: KapaFlexCy:»Schicht-Doodle«Mitarbeiter bekommen Einsatzanfragen auf ihre mobilen Endgeräte Samstag geht leider nicht. Kundenauftrag: 50 Getriebe bis Montag Ich kann diesen Samstag arbeiten. Einsatzanfrage auf Smartphone Zusatzschicht am Samstag durchführen»meistercockpit«für Einsatzanfragen Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 12 6

7 Vision Urbane Produktion Eine Produktion, die so schonend und verträglich ist, dass sie sogar im städtischen Umfeld stattfinden könnte. Die Urbanisierung der Produktion nachhaltiger Produkte durch stadtverträgliche Fabriken und Produktionssysteme, flexible Produktionskapazitäten und dezentrale Produktionsnetzwerke sowie stadtverträgliche Logistik. Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 13 Urbane Produktion Aspekte Der Mensch steht im Mittelpunkt künftiger Veränderungen! Aus der Stadt für die Städte der Welt 24 Stunden am Tag für neue Ideen Flexible Arbeit stabile Zukunft Ich arbeite, wo ich lebe Alternsgerechtes Arbeiten in der Stadt von morgen Nachhaltige Chancen für alle beteiligten Akteure Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 14 7

8 Urbane Produktion potenzielle Vorteile Unternehmen Flexibilisierung der Arbeit Verfügbarkeit von Arbeitskräften Markt- und Kunden- und Lieferantennähe Nähe zu Forschungs- und Technologiezentren Sozialisations- und direkte ökonomische Effekte Mitarbeiter Flexibilisierung der Arbeit Integration von Arbeit und Privatleben Kurze Wege zwischen Wohnung und Arbeitsstätte Teilzeitmodelle Entgrenzungsmodelle Städte Vereinbarkeit von Leben und Arbeiten Umsetzung funktionierender Mischgebiete Steigerung von Arbeitsplatz-, Bildungsangeboten und Steuereinnahmen Optimierung des Verkehrsaufkommens Optimierung der Energieversorgung und Reduktion von Emissionen Bürger Angebot an Arbeitsplätzen Wohn- und Lebensqualität Attraktives städtisches Umfeld Kurze Beschaffungswege Niedrige Immissionswerte Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 15 Tendenzielle Eignung für die urbane Produktion klein Produktgröße groß Einzelfertigung Großserie Auftragsfertigung Marktfertigung Konsumgüter Investitionsgüter Niedrig Komplexität von Produkt/Prozess hoch Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 16 8

9 Energieeffiziente Urbane Produktion der Zukunft Null-CO 2 Plus-Energie Nachhaltige Arbeit Gutes Leben A VISION Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 17 Neubau Produktionswerk Fellbach WITTENSTEIN bastian Das grüne Zahnrad Umsetzung der Vision Urbane Produktion der Zukunft Zertifizierung des gesamten Werks einschließlich der Büroflächen nach DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen) Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 18 9

10 Vertikale Produktion: American Apparel, L.A. Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 19 Mischnutzung Brache: Phoenix Dortmund Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 20 10

11 Protofactory: vertikale Produktion + Mischnutzung Areal Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 21 Vertikale Nutzungsmischung Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 22 11

12 Die urbane Fabrik Die Fabrik im städtischen Umfeld dient insbesondere der dezentralen Produktion kundenorientierter und design-orientierter Produkte ist transparent und damit emotional für Mitarbeiter Kunden produziert extrem effizient, ist hochflexibel und wissensbasiert. Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 23 Beispiele aus der Forschung Die Ultraeffizienzfabrik im urbanen Umfeld Verlustfrei produzieren in lebenswerter Umgebung Die Ultraeffizienzfabrik ist ein neuartiger Ansatz, um effizient mit so wenig Material und Energie wie nötig effektiv zu produzieren. Material und Energie fließen im Kreislauf und dienen immer wieder als Ausgangspunkt der Produktion. Die anpassungsfähige, emissionsfreie Fabrik sichert ein ökologisches und soziales Umfeld, integriert in die urbane Umgebung. Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 24 12

13 Die Wende in allen Produktionsfaktoren Nachhaltiges Wirtschaften erfordert einen Paradigmenwechsel in der Produktion Energiewende Materialwende Personalwende Kapitalwende Dispostive Faktoren Informations- und Kommunikationstechnologie als Enabler Image sources: hbw-cs.de; freemalaysiatoday.com; t2.ftcdn.net; livingwater-online.de; verkehrsrundschau.de; wieland-edelmetalle.de, SEW Eurodrive Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 25 Das Konzept der Ultraeffizienz in der Produktion Von der Wertschöpfung zur Wertschaffung Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 26 13

14 Fazit Megatrends wie die Digitale Transformation ermöglichen und erfordern neue Ansätze in der Produktion Industrie 4.0 bedeutet insbesondere Vernetzung und ermöglicht Dezentralisierung befähigt innovative Ansätze wie die urbane Produktion Urbane Produktion schafft Wettbewerbsvorteile Flexibilisierung durch kurze Wege Linderung der Auswirkungen des Fachkräftemangels Vereinfachung von Kooperationen Nutzung von Clustereffekten Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 27 Fragen? Joachim Lentes Abteilungsleiter CT Digital Engineering Fraunhofer IAO Nobelstraße Stuttgart Telefon: Fax: Innovationswerkstatt Urbane Produktion, 28. April 2015, Stuttgart Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart Seite 28 14