Industrie 4.0 Next Level

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1 Industrie 4.0 Next Level Industrie 4.0 Norddeutschlands Weg in die Zukunft; 27. November 2014, Lübeck

2 Agenda 1. Einführung Was ist Industrie Perspektiven von Industrie Plattform Industrie 4.0 Struktur, Aufgaben 4. Herausforderungen Wo stehen wir - 5. Beispiele aus der Praxis 6. Schlussbemerkung 2

3 Einführung Was ist Industrie 4.0 -

4 Die industriellen Revolutionen und ihre Treiber Industrielle Revolutionen waren immer auch Revolutionen der Arbeitsorganisation! Industrie 4.0 bedeutet eine Evolution in der Technik bedeutet eine Etablierung neuartiger Geschäftsprozessen und Modelle => In Summe wird man im Rückblick von einer Revolution sprechen 4

5 Begriffliche Darstellung und Vision 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 4.0

6 Die Vision Industrie 4.0 als Teil einer vernetzten, intelligenten Welt Industrie 4.0 fokussiert auf die Produktion intelligenter Produkte, Verfahren und Prozesse Cyber-Physical-Systems ermöglichen die intelligente Fabrik. Intelligente Produkte unterstützen aktiv den Produktionsprozess An ihren Schnittstellen wird die Fabrik zum Bestandteil einer intelligenten Infrastruktur Die Produktion folgt dem Takt des Menschen Quelle: Forschungsunion Wirtschaft Wissenschaft

7 Perspektiven von Industrie 4.0

8 Industrie 4.0 Merkmale / Herausforderungen Horizontale Integration über Firmengrenzen hinweg zu (global verteilten) Wertschöpfungsnetzwerken Vertikale Integration flexibler, rekonfigurierbarer Produktionssysteme im Unternehmen Digital durchgängiges Engineering über das Produktionssystem und die gesamte Wertschöpfungskette des Produkts hinweg Zeitliche Integration in vorhandene Systeme ZP Industrie 4.0 8

9 Grundlegende Paradigmenwechsel kennzeichnen die Industrie 4.0 zentrale Steuerung etablierte Wertschöpfungsketten vorgeplant betriebene Produktionssysteme Produkte sind passive Objekte der Bearbeitung 3.0 starre Anwesenheit der Mitarbeiter dezentrale Selbstorganisation durch Ad-hoc-Vernetzung 4.0 virtuelle Ad-hoc-Organisationen autonome, sich selbst organisierende Produktionseinheiten intelligente Produkte unterstützen aktiv den Produktionsprozess flexibler Einsatz der Mitarbeiter (Verfügbarkeitskalender, Expertisenkataloge) Auflösung der klassischen Branchengrenzen Quelle: Forschungsunion Wirtschaft Wissenschaft

10 und ermöglichen neue internetbasierte Dienste und Geschäftsmodelle Alle Einheiten des Produktionsnetzwerks bieten ihre Fähigkeiten und Daten als semantisch beschriebene Dienste (Cloud Services) an. Auf Basis sicherer und vertrauenswürdiger Cloud-Infrastrukturen (Trusted Cloud) entsteht ein Internet der Dienste und Daten. Durch semantische Technologien werden diese Basisdienste handelbar, erweiterbar und zu Mehrwertdiensten kombinierbar. Die Bündelung von intelligenten Produkten, Dienstleistungen und Wissen zu Lösungen für den kundenindividuellen Bedarf ist Basis für neue innovative Geschäftsmodelle. Quelle: Forschungsunion Wirtschaft Wissenschaft

11 Deutschlands Ausgangssituation Marktführerschaft im Anlagen- und Maschinenbau Eine in ihrer Konzentration weltweit beachtete IT-Kompetenz Innovationsführerschaft in Embedded Systems und der Automatisierungstechnik Qualifizierte und hoch motivierte Beschäftigte Kurze Wege zu und teilweise intensive Kooperation zwischen Ausrüstern und Anwendern Leistungsfähige Forschungs- und Ausbildungseinrichtungen Wie kein anderes Land ist Deutschland befähigt, die Potenziale von Industrie 4.0 zu erschließen 11

12 Internationaler Vergleich Neben Deutschland haben auch andere Länder das Internet der Dinge als strategische Herausforderung für die Produktion der Zukunft identifiziert Dieser Herausforderung wird auch förderpolitisch Rechnung getragen: In den USA wurden die Mittel für Produktionsforschung im Haushalt 2013 um 19% (2,2 Milliarden US-Dollar) gesteigert Bis 2015 stellt China 1,2 Billionen Euro für die Erreichung der globalen Technologieführerschaft u.a. im High-End Equipment Manufacturing zur Verfügung Die EU fördert aktuell mehrere Initiativen zur Implementierung des Internets der Dinge in der Produktion, dafür stehen derzeit mehr als 9 Milliarden Euro zur Verfügung Deutschland muss sich dem internationalen Wettbewerb um die Produktion der Zukunft (factory of the future) stellen 12

13 Plattform Industrie 4.0

14 Ziele, Aufgaben und Organisation der Plattform Industrie 4.0 Federführung für Industrie 4.0 gegenüber Wirtschaft, Wissenschaft und Politik. Förderung industrieweit branchenübergreifender Zusammenarbeit Strategie und Framework (AG1) Entwicklung einer Umsetzungsstrategie Koordination aller Aktivitäten Referenzarchitektur, Standardisierung, Normung (AG2) Ermittlung des Normungs- und Standardisierungsbedarfs und der erforderlichen Strategien Erarbeitung einer implementiertungsfähigen, funktionstüchtigen Referenzarchitektur Forschung und Entwicklung (AG3) Identifizierung und Koordination neuer Handlungsfelder / Forschungsthemen Anschub und Monitoring von FuE-Aktivitäten, Benennung von Förderbedarf gegenüber der Politik Sicherheit vernetzter Systeme (AG4) IT-Sicherheit für Prozessabläufe und Wertschöpfungsnetzwerke Security-by-Design AG = Arbeitsgruppe 14

15 Plattform Industrie 4.0 Trägerverbände und Industriepartner in den Steuerungsgremien VK und LK 15

16 Die Plattform Industrie 4.0 und ihr Umfeld Spitzencluster 45 Projekte ZP Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft, 5 AG n BDI/BDA-AK Zukunft der Industrie - AG n Legal Foresighting, Zukunft der Arbeit? FA 7.20 CPS, FA 7.21 I40 Horizon 2020, JTI ECSEL, PPP Factories of the Future Plattform AK I40 Fraunhofer IAO: Innovationsnetzwerk WB und viele weitere 14 Projekte Quelle: ZVEI e.v. 16

17 Herausforderungen Wo stehen wir -

18 Herausforderungen Industrie 4.0 Standards zur Festlegung der Mechanismen der Zusammenarbeit und der auszutauschenden Informationen Referenzarchitektur: technische Beschreibung und Umsetzung solcher Festlegungen in Form von Software-Applikationen und Software-Services Einordnung vorhandener Standards, Werterhalt der installierten Basis Forschung und Innovation (1) zur horizontalen Integration über Wertschöpfungsnetzwerke, (2) zur Durchgängigkeit des Engineerings über den Lebenszyklus und (3) zur vertikalen Integration und zu vernetzten Produktionssysteme Integrierte Sicherheitskonzepte, -architekturen und standards (security by design) Angriffs- und Betriebssicherheit in prinzipiell offenen und kooperierenden Teilsystemen verschiedener Hersteller, Betreiber, Dienstleister und Kunden Eindeutige und sichere Identitätsnachweise für Produkte, Prozesse und Maschinen Ausrichtung Bildung auf I40 Anforderungen z.b. interdisziplinäre Verknüpfung von Elektro- und Informationstechnik, Mechatronik, Informatik, Maschinenbau. 18

19 Umsetzungsstrategie Roadmap* Methoden für neue Geschäftsmodelle Framework Wertschöpfungsnetzwerke Automatisierung von Wertschöpfungsnetzwerken Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke Durchgängigkeit des Engineerings über den Lebenszyklus Integration von realer und virtueller Welt Systems Engineering * vereinfachte Darstellung Stand ; die Roadmap wird kontinuierlich angepasst 19

20 Umsetzungsstrategie Roadmap* Neue soziale Infra-strukturen der Arbeit Sensornetze und Predictive Analytics Intelligenz Flexibilität - Wandelbarkeit Multimodale Assistenzsysteme Technologieakzeptanz und Arbeitsgestaltung Vertikale Integration und vernetzte Produktionssysteme Querschnittstechnologien Netzkommunikation für Industrie 4.0-Szenarien Sicherheit Industrie 4.0 * vereinfachte Darstellung Stand ; die Roadmap wird kontinuierlich angepasst 20

21 Beispiele aus der Praxis

22 FlexiMon Umfang Vergleich von heute mit morgen Monolithischer klassischer Aufbau Autonomer modularer FlexiMon-Aufbau People Power Partnership Produkt: HARTING Han Modular Rahmen Der Mensch und Industrie 4.0 Dr.-Ing. Volker Franke HARTING Applied Technologies 22/13

23 Modulare Fertigung der Zukunft Prozessdaten Planungsdaten Autonome flexible Fertigungszellen lassen sich beliebig kombinieren Spezialisierte Fertigungsmodule haben Plug&Produce-Fähigkeit Verteilte Intelligenz bearbeitet selbständig individualisierte Produkte Interaktive assistierte Roboterprogrammierung erfolgt durch Bediener Assistenzfunktionen unterstützen Inbetriebnahme und Optimierung Vertikale Integration macht Daten aufbereitet und überall verfügbar People Power Partnership Der Mensch und Industrie 4.0 Dr.-Ing. Volker Franke HARTING Applied Technologies 23/13

24 In Richtung Industrie 4.0 bei Bosch RFID Schafft Transparenz Anwendungsfall Logistikverbesserung auf Basis RFID Anwendung in der Wertschöpfungskette I 4.0 Ansatz Eindeutige Identifikation der Produkte als Befähiger für Internet of Things Produktgedächtnis, z. B. Qualitätsdaten Dezentrale Selbststeuerung (Kanban, ) Automatisierte Bestellabwicklung über die gesamte Wertschöpfungskette Ergebnisse 30 % Bestandsreduzierung 10 % Effizienzsteigerung Logistik RFID Echtzeit Transparenz steigert unter anderem Prozesseffizienz 24 DC/PJ-I Robert Bosch GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

25 In Richtung Industrie 4.0 bei Bosch Data Mining durch Big Data Leistung erhöhen Werk 1 Werk 2 OEM Anwendungsfall Werkübergreifende Zulieferung von Ventilen für Getriebesteuerung Ventil Modul Getriebe I 4.0 Ansatz Big-Data Anwendung über die gesamte Wertschöpfungskette von Prüfdaten Ventil- und Getriebesteuerung bis Felddaten Analyse Zusammenhänge, Feld-, Prüf- und Prozessdaten 25 Endprüfung Felddaten Prozessdaten Endprüfung OEM: Original Equipment Manufacturer Ergebnisse Erkenntnisse zu Lastfällen und Wirkketten Produktspezifische Optimierung Effektivitäts- und Effizienzsteigerung Data Mining ermöglicht Identifikation von Wirkzusammenhängen DC/PJ-I Robert Bosch GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

26 Testumfang In Richtung Industrie 4.0 bei Bosch Smart Adaptive Testing Reduziert Arbeitsschritte Anwendungsfall Erhöhung der Ausbringung der Fertigungslinie durch Reduzierung von Prüfinhalten I 4.0 Ansatz Reduzierung von Prüfinhalten Auswertung von Prozess- und Prüfdaten aus Vorfertigung in Echtzeit Individuelle Batchprüfung der Endmontage Adaption Ergebnisse Testzeit Ausbringungssteigerung Gesamtkostenreduktion Smart Adaptive Testing Reduziert Arbeitsschritte durch intelligente Testabläufe 26 DC/PJ-I Robert Bosch GmbH Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

27 Schlussbemerkungen

28 Lagebeurteilung Industrie 4.0 ist das Buzzword des Jahres. Alles ist und jeder macht Industrie 4.0. Begrifflichkeiten klären: Was ist wirklich Industrie 4.0, was verdient dieses Label? Komplexitätsbeherrschung wird ein Forschungsgegenstand in der Industrie 4.0 sein. Die Plattform hat das Problem auf organisatorischer Ebene schon heute. Arbeitsmodus der Plattform: Wandel vom Anfangsaktionismus, hin zu systematischer Arbeit. In vielen Unternehmen / Verbänden / Organisationen laufen relevante Aktivitäten, die zusammengeführt werden sollten. Plattform und Trägerverbände unterstützen das. Die Entwicklung hin zu Industrie 4.0 ist ein evolutionärer Vorgang, den wir fördern und beschleunigen wollen. Er wird aber etliche Jahre andauern. 28

29 Darstellung angelehnt an: Gartner Research 2012 Gartner Hype Cycle of Emerging Technologies - Positionierung Industrie 4.0? ERWARTUNGEN / AUFMERKSAMKEIT Industrie 4.0 > 10 Jahre! ZEIT / REIFEGRAD 29

30 VDMA Filme zu Industrie : Industrie 4.0 Die technische Revolution geht weiter! 2013: Integrated Industry - Wenn Maschinen anfangen zu denken 2014: Industrie 4.0 NEXT STEPS Schlagwort: Industrie 4.0

31 Aktivitäten Aufbau eines VDMA-Anwenderforums Industrie 4.0 Kickoff am 13. Oktober 2014 im VDMA Forum Industrie 4.0 im Rahmen des Maschinenbau-Gipfels am 21./22. Oktober 2014 in Berlin Länderspezifische Aktivitäten zu Industrie 4.0 Einrichtung eines jährlichen Industrie 4.0-Gipfels (in Kooperation von Bundes-Wirtschaftsministerium und Plattform Industrie 4.0 Schirmherr: Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel) 31

32 Ihre Ansprechpartner Rainer Glatz Leiter der Geschäftsstelle Dr. Bernhard Diegner Geschäftsstelle Wolfgang Dorst Geschäftsstelle Jörn Lehmann Geschäftsstelle Dr. Christian Kellermann Geschäftsstelle Die Plattform Industrie 4.0 ist ein gemeinsames Projekt des BITKOM Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.v., des VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.v. und des ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.v.