Impulsvortrag Industrie 4.0: Herausforderungen und Lösungen

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1 Impulsvortrag Industrie 4.0: Herausforderungen und Lösungen Solutions OWL Bei Jowat SE, Detmold Pedro Rodrigues, Fraunhofer IOSB-INA OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

2 Industrie 4.0 ein Rückblick VDI Nachrichten, Berlin April 2011 Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 April 2013 Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette üben den Lebenszyklus von Produkten. PLATTFORM INDUSTRIE 4.0, 2013 QUELLE: DFKI.DE OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

3 Industrie 4.0 in aller Munde Fünf Millionen Jobs verschwinden durch "Industrie 4.0" Keine Angst vor Digitalisierung Große Töne, kaum etwas dahinter Digitalisierung bedroht Arbeitsplätze Internet der Dinge: Was ist das, was bringt das, wie riskant ist das? OWL GmbH September 2016 Solutions 2016 Der Azubi Wie die Digitalisierung die Lehre verändert Was ist eigentlich dieses Internet der Dinge?

4 Weltweite Forschungs- und Umsetzungsinitiativen Industrie 4.0 Germany Intelligent Manufacturing Made in China 2025 China Industrial Internet Consortium IIC USA Association pour l Industrie du futur - Frankreich Industrial Value Chain Initiative (IVI) Japan Weitere Initiativen: Belgien, GB, Korea OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

5 Digitalisierung und Vernetzung: Zwei konvergierende Technologieentwicklungen als Innovationstreiber Viele Benutzer, 1 Computer Zentralrechner 1 Benutzer, 1 Computer Data Warehouses, Internet, PC 1 Benutzer, viele Computer Big Data, Cloud Computing, Smart Devices Cyber-Physical Systems (CPS) Internet der Daten und Dienste + Internet der Dinge Physikalische Objekte, Geräte, Eingebettete Systeme + Sensorik, Aktorik + Integration hochleistungsfähiger Kleinstcomputer + IP-Fähigkeit + Semantische Beschreibung + Vernetzung, Internet (M2M) + Drahtlose Kommunikation Quelle: Nach FORSCHUNGSUNION UND ACATECH, 2013 OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

6 Anwendungsfelder Smart Buildings Smart Mobility Smart Products Internet der Daten und Dienste + Internet der Dinge Smart Grids Smart Factory Smart Health Smart Logistics Quelle: Nach FORSCHUNGSUNION, 2012 OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

7 Reifegrad der Anwendungsfelder Ausschöpfung des Digitalisierungspotentials Smart Products (insb. Telekommunikation) Smart Buildings/ Smart Home Smart Logistics (insb. Retail) Smart Mobility Smart Health Smart Factory Smart Grids Entwicklungsfortschritt Quelle: offshorewindenergy.files.wordpress.com; dmgmori.com; smarthealthusa.com; autobinck.com; ceitcon.com; play.google.com; business-and-science.de OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

8 Industrie 4.0: Durchgängige Digitalisierung der Produktion OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

9 Nutzenpotentiale und Herausforderungen Industrie 4.0 Produktivität steigern Produktivität 2025 Veränderungen gegenüber 2013 Jährliche Steigerung der Produktaktivität Durchschnittliche Veränderung zum Vorjahr Kosten senken Kostenart Kostenpotenzial Bestandskosten -30 % bis -40 % Fertigungskosten -10 % bis -20 % Logistikkosten -10 % bis -20% Komplexitätskosten -60 % bis -70 % Qualitätskosten -10 % bis -20% Instandhaltungskosten -20 % bis -30 % Quelle: DZ-Bank, 2015 Quelle: Bauernhansl, 2014 Individualisierung (Losgröße 1) zu den ökonomischen Konditionen eines Massenherstellers wird Realität. OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

10 Umsetzung von Industrie 4.0: Verschiedene Unternehmen Ähnliche Fragestellungen Ein Projekt aus dem Technologienetzwerk! 186 Clusterpartner 109 KMU 15 Forschungsinstitute Service Industrie 4.0 Produkt Arbeit Produktion Engineering Business Wie viel Industrie 4.0 benötige ich? Welche Auswirkungen hat Industrie 4.0 auf meine Produkte und meine Produktion? Wie ist mein Status Quo? Produktion heute Welchen Service kann ich zukünftig anbieten? Wie wird Industrie 4.0 implementiert? Muss das heutige Geschäftsmodell verändert werden? OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

11 Umsetzung von Industrie 4.0: Orientierungshilfen 1) Einführung von Industrie 4.0 muss schrittweise erfolgen 2) Grundlegende Technologien sind bereits verfügbar 3) Dennoch: viele Unternehmen stehen noch am Anfang Industrie 4.0 braucht den Mittelstand Erschliessen der Potenziale der Anwendung von Industrie 4.0 Industrie 4.0 Volkswirtschaftliches Potenzial für Deutschland Leitfaden Industrie 4.0 Orientierungshilfe zur Einführung in den Mittelstand Industrie 4.0 Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

12 Quick Check Industrie 4.0 für den Mittelstand Industrie 4.0 Datenverarbeitung in der Produktion VDMA Maschine-zu- Maschine- Kommunikation Keine Verarbeitung von Daten Leitfaden zur systematischen Identifikation der Potentiale und Entwicklung eigener Ideen für Produkt und Produktion in Bezug auf Industrie 4.0 Speicherung von Daten zur Dokumentation Auswertung von Daten zur Prozessüberwachung (M2M) Keine Kommunikation Feldbus-Schnittstellen Industrial Ethernet-Schnittstellen Unternehmensweite Vernetzung mit der Produktion Keine Vernetzung der Produktion mit anderen Unternehmensbereichen Informationsaustausch über Mail / Telekommunikation Einheitliche Datenformate und Regeln zum Datenaustausch Auswertung zur Prozessplanung / -steuerung Maschinen verfügen über Zugang zum Internet Einheitliche Datenformate und abteilungsübergreifend vernetzte Datenserver Automatische Prozessplanung / - steuerung Webdienste (M2M-Software) Abteilungsübergreifende, vollständig vernetzte IT-Lösungen IKT-Infrastruktur in der Produktion Informationsaustausch über Mail / Telekommunikation Zentrale Datenserver in der Produktion Internetbasierte Portale mit gemeinsamer Datennutzung Automatisierter Informationsaustausch (z.b. Auftragsnachverfolgung) Zulieferer / Kunden sind vollständig in Prozessgestaltung integriert Mensch-Maschine- Schnittstellen Kein Informationsaustausch zwischen Mensch und Maschine Einsatz lokaler Anzeigegeräte Zentrale / dezentrale Produktionsüberwachung /- steuerung Einsatz mobiler Anzeigegeräte Erweiterte und assistierte Realität Effizienz bei kleinen Losgrößen Starre Produktionsmittel und geringer Anteil von Gleichteilen Nutzung von flexiblen Produktionsmitteln und Gleichteilen USB Flexible Produktionsmittel und modulare Baukästen für die Produkte Bauteilgetriebene, flexible Produktion modularer Produkte im Unternehmen Bauteilgetriebene, modulare Produktion in Wertschöpfungsnetzen OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

13 Quick Check Industrie 4.0 für den Mittelstand Industrie 4.0 Datenverarbeitung in der Produktion Keine Verarbeitung von Daten Speicherung von Daten zur Dokumentation Auswertung von Daten zur Prozessüberwachung Auswertung zur Prozessplanung / -steuerung Automatische Prozessplanung / - steuerung Maschine-zu- Maschine- Kommunikation (M2M) Keine Kommunikation Feldbus-Schnittstellen Industrial Ethernet-Schnittstellen Unternehmensweite Vernetzung mit der Produktion IKT-Infrastruktur in der Produktion Mensch-Maschine- Schnittstellen Datenverarbeitung in der Produktion Keine Vernetzung der Produktion mit anderen Unternehmensbereichen Informationsaustausch über Mail / Telekommunikation Beispiel 1: Kein Informationsaustausch zwischen Mensch und Maschine Auswertung von Daten zur Prozessüberwachung Informationsaustausch über Mail / Telekommunikation Zentrale Datenserver in der Produktion Einsatz lokaler Anzeigegeräte Einheitliche Datenformate und Regeln zum Datenaustausch Internetbasierte Portale mit gemeinsamer Datennutzung Maschinen verfügen über Zugang zum Internet Einheitliche Datenformate und abteilungsübergreifend vernetzte Datenserver Automatisierter Informationsaustausch (z.b. Auftragsnachverfolgung) Webdienste (M2M-Software) Abteilungsübergreifende, vollständig vernetzte IT-Lösungen Zulieferer / Kunden sind vollständig in Prozessgestaltung integriert Zentrale / dezentrale Produktionsüberwachung /- steuerung Einsatz mobiler Anzeigegeräte Erweiterte und assistierte Realität Effizienz bei kleinen Losgrößen Starre Produktionsmittel und geringer Anteil von Gleichteilen Nutzung von flexiblen Produktionsmitteln und Gleichteilen USB Flexible Produktionsmittel und modulare Baukästen für die Produkte Bauteilgetriebene, flexible Produktion modularer Produkte im Unternehmen Bauteilgetriebene, modulare Produktion in Wertschöpfungsnetzen OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

14 Erfolgreiches Transferprojekt Auswertung von Daten zur Prozessüberwachung bei Schwering und Hasse Elektrodraht Ausgangssituation: Hohe Komplexität zwischen Konfiguration der Fertigungslinie und Produktqualität Zustandsanalyse Prozessanalyse Trenderkennung Ziel: Assistenzsystem zur Unterstützung bei der Prozesskonfiguration Fokus auf Lackiermaschine Ergebnis: Abbildung des Fertigungsprozesses Prototypisches Expertensystem Automatische Trenderkennung Ausschussreduzierung OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

15 Quick Check Industrie 4.0 für den Mittelstand Industrie 4.0 Datenverarbeitung in der Produktion Maschine-zu- Maschine- Kommunikation Keine Verarbeitung von Daten Auswertung von Daten zur Prozessüberwachung (M2M) Keine Kommunikation Feldbus-Schnittstellen Industrial Ethernet-Schnittstellen Unternehmensweite Vernetzung mit der Produktion Keine Vernetzung der Produktion mit anderen Unternehmensbereichen Mensch- Speicherung von Daten zur Dokumentation Maschine- Schnittstellen Beispiel Informationsaustausch über Mail / Telekommunikation Einheitliche Datenformate und Regeln zum Datenaustausch Auswertung zur Prozessplanung / -steuerung Erweiterte und assistierte Realität Maschinen verfügen über Zugang zum Internet Einheitliche Datenformate und abteilungsübergreifend vernetzte Datenserver Automatische Prozessplanung / - steuerung Webdienste (M2M-Software) Abteilungsübergreifende, vollständig vernetzte IT-Lösungen IKT-Infrastruktur in der Produktion Informationsaustausch über Mail / Telekommunikation Zentrale Datenserver in der Produktion Internetbasierte Portale mit gemeinsamer Datennutzung Automatisierter Informationsaustausch (z.b. Auftragsnachverfolgung) Zulieferer / Kunden sind vollständig in Prozessgestaltung integriert Mensch-Maschine- Schnittstellen Kein Informationsaustausch zwischen Mensch und Maschine Einsatz lokaler Anzeigegeräte Zentrale / dezentrale Produktionsüberwachung /- steuerung Einsatz mobiler Anzeigegeräte Erweiterte und assistierte Realität Effizienz bei kleinen Losgrößen Starre Produktionsmittel und geringer Anteil von Gleichteilen Nutzung von flexiblen Produktionsmitteln und Gleichteilen USB Flexible Produktionsmittel und modulare Baukästen für die Produkte Bauteilgetriebene, flexible Produktion modularer Produkte im Unternehmen Bauteilgetriebene, modulare Produktion in Wertschöpfungsnetzen OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

16 Projektansatz Das Projekt Industrie 4.0 für den Mittelstand zielt darauf ab, den Mittelstand bei der Identifikation und Umsetzung von Potenzialen der Digitalisierung der Produktion individuell zu unterstützen Durch Schulungen, Beratungsleistungen und Projekte sollen die Unternehmen dazu befähigt werden, Potenziale zu erkennen und im Netzwerk zu heben Die Herausstellung der wissenschaftlichen Kompetenzen der Region ist dabei ein zentraler Ansatz zur Kooperation zwischen regionaler Wissenschaft und Wirtschaft Durch Erfahrungsaustausch in der Region und darüber hinaus (Südwestfalen, NRW) sollen zusätzliche Kooperationen und Erfahrungsaustausch initiiert werden Das Projekt beantwortet die Frage: Wie kann ich mit wem welche Schritte gehen, um mein KMU zukunftsfähig zu machen? OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

17 Leistungen an Unternehmen Schulungen vermitteln Ihnen in kleinen Gruppen einen vertiefenden Einblick in neue Technologien und deren Einsatzmöglichkeiten für Ihre Produktion. In Übungen und Beispielen erkennen Sie neue Perspektiven für Ihr Unternehmen. In persönlichen Gesprächen ermitteln unsere Technologieberater aus den Kammern und Wirtschaftsförderungseinrichtungen gemeinsam mit Ihnen Bedarfe und Anknüpfungspunkte für Ihr Unternehmen. Sie empfehlen Ihnen passende Unterstützungsangebote und Forschungspartner. Experten unserer Forschungspartner untersuchen in Quick Checks Ihre Produktion und zeigen konkrete Optimierungsmöglichkeiten auf. Darauf aufbauend zeigen sie Ihnen Lösungen zur Umsetzung auf und stellen Kontakte zu Experten aus dem Netzwerk her. In lernenden Netzwerken tauschen sich Unternehmen zu Herausforderungen, Erfahrungen und Lösungsmöglichkeiten in speziellen Technologien aus. Themenbereiche sind beispielsweise Mensch-Maschine Interaktion, Model-Based Engineering, Systems Engineering. Das Projekt initiiert Forschungs- /Transferprojekte als Bindeglied zwischen Wissenschaft und dem Mittelstand der Region Durch die Kooperation und den Erfahrungsaustausch zwischen OWL, Südwestfalen und NRW sollen zusätzliche Potenziale über die regionalen Grenzen gehoben werden, z.b. durch gemeinsame Projekte Lösungsbaukasten und Kompetenzatlas verorten die Handlungsebenen des Projekts. OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

18 Projektpartner OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

19 Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum in NRW Weitere Angebote für den Mittelstand Pressemitteilung BMWi 21. September 2015: Minister Gabriel startet fünf Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren, ein Kompetenzzentrum Digitales Handwerk und vier Mittelstand 4.0-Agenturen Smart Factory OWL MMI-Transferlab OWL GmbH September 2016 Solutions 2016 SE Live Lab

20 Dipl.-Ing. Thore Arendt Projektleitung Industrie 4.0 für den Mittelstand OstWestfalenLippe GmbH Jahnplatz 5, Bielefeld Tel.: OWL GmbH September 2016 Solutions 2016

21 Ihr Ansprechpartner Fraunhofer IOSB-INA Dipl.-Wirt.-Ing. Pedro Rodrigues Technologietransfer für den Mittelstand Langenbruch Lemgo, Germany Tel.: pedro.rodrigus@iosb-ina.fraunhofer.de OstWestfalenLippe GmbH Dipl.-Ing. Thore Arendt Projektleitung Industrie 4.0 für den Mittelstand Jahnplatz 5, Bielefeld Tel.: t.arendt@ostwestfalen-lippe.de OWL GmbH September 2016 Solutions 2016