Oliver Stecklina Innovationszentrum Modern Industrie Brandenburg, BTU Cottbus-Senftenberg

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1 Oliver Stecklina Innovationszentrum Modern Industrie Brandenburg, BTU Cottbus-Senftenberg

2 Grad der Komplexität Industrie 4.0 Chancen und Risiken Historische Entwicklung in Deutschland Technische Entwicklung Erster mechanischer Webstuhl, 1784 Erstes Fließband, Cincinnati, Industrielle Revolution Einführ. Massenproduktion (Taylorisierung & Nutzung elektrischer Energie) Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (Modicon, 1969) 3. Industrielle Revolution Einführung von Elektronik und Informationstechnik zur Produktionsautomatisierung 4. Industrielle Revolution Einf. Cyber-Physischer Produktionssysteme 1. Industrielle Revolution Einführ. mechanischer Fertigung (Wasserdampfnutzung) Ende 18. Jhdt. Beginn 20. Jhdt. Beginn 70 er Jahre 20. Jhdt. Heute 2

3 Durchführung einer Bedarfsanalyse für I4.0 in Brandenburg 3

4 Industrie Begriffsbestimmung Industrie 4.0 ist ein Metabegriff für die Weiterentwicklung der Produktions- und Wertschöpfungssysteme durch die Verknüpfung der realen und der digitalen Welt durch sich selbst steuernde CPS. Industrie 4.0 beschreibt die vertikale und die horizontale Verknüpfung dieser CPS zur effizienten, dezentral organisierten und flexiblen Produktion von Erzeugnissen oder Durchführung von Dienstleistungen. Quelle: agiplan GmbH

5 Industrie Paradigmenwechsel Von einer zentralen Steuerung zu einer dezentralen Selbstorganisation: Ad-hoc-Vernetzung Von etablierten Wertschöpfungsketten zu virtuellen Ad-hoc-Organisationen Von passiven, vorgeplant betriebenen Produktionssystemen zu aktiven autonomen, sich selbst organisierenden Produktionseinheiten Das intelligente Produkt unterstützt aktiv den Produktionsprozess Die Produktion folgt dem Takt des Menschen Von der starren Anwesenheit zum flexiblen Mitarbeitereinsatz (Verfügbarkeitskalender und Expertisenkatalog) Auflösung der klassischen Branchengrenzen und Verbände 5

6 Industrie 4.0 Systemintegration zur Verwirklichung Quelle: Kagermann et. al., Forschungsunion 6

7 Industrie 4.0 Erzeugung von Leitmarkt und Leitanbieterschaft Hierfür gilt es, die folgenden Merkmale von Industrie 4.0 umzusetzen: Horizontale Integration: Echtzeitoptimierte Ad-hoc-Wertschöpfungsnetzwerke Vertikale Integration: Geschäftsprozesse und technische Prozesse Durchgängigkeit des Engineerings über den gesamten Lebenszyklus Neue soziale Infrastrukturen der Arbeit Technologieentwicklung hin zu Cyber-Physischen Systemen Quelle: Kagermann et. al., Forschungsunion 7

8 Treiber auf dem Web zu Industrie 4.0 Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnik 8

9 Treiber auf dem Web zu Industrie 4.0 Entwicklungsschub durch Zusammenwirken vieler Einzeltechnologien Rechenleistung Miniaturisierung Vernetzung Speicherung Neue Produkte, Anwendungen, Dienste, Geschäftsmodelle Identifikation Geoinformationen Robotik Simulation Bildquellen: Focus; KEM; medina IT SERVICES; taz; beobachter, telematik Dresden; globalstressengineers 9

10 Chancen, Visionen und Potentiale Arbeitswelt von morgen Quelle: TU Darmstadt, Prof. Dr.-Ing. R. Anderi 10

11 Chancen, Visionen und Potentiale Erweiterte Entscheidungs- und Beteiligungsspielräume für die Beschäftigten sowie Möglichkeiten zur Belastungsregulation Quelle: Kagermann et. al., Forschungsunion 11

12 Herausforderungen Quelle: Heinz Nixdorf Institut / Universität Paderborn, Wissenschafts- und Industrieforum, 2015, by Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier 12

13 Industrie 4.0 technische Herausforderungen Paradigmenwechsel in der Automation: Ablösung der klassischen Automatisierungspyramide durch vernetzte, dezentral organisierte bzw. (teilweise) selbstorganisierende Dienste Security by Design Integrierte Sicherheitskonzepte, -architekturen und standards: Angriffs und Betriebssicherheit in prinzipiell offenen und kooperierenden Teilsystemen verschiedener Hersteller, Betreiber, Dienstleister und Kunden Standardisierung, Normung: Referenzarchitekturen zur Festlegung der Mechanismen der Zusammenarbeit und der auszutauschenden Informationen Quelle: DFKI 2011, Bosch, Dr. Bernhard Diegner 13

14 Arbeitswelt 4.0 Chancen und Herausforderungen Robotik Erhöhte Sicherheit und Kontrolle Erweiterte Automatisierungspotentiale Intelligente Assistenzsysteme Mass-Customization und kundenindividuelle Produktion Mensch- oder technologiezentriert? Neue Qualifikationsbedarfe? Nutzungskonzepte? Menschlicher Handlungsspielraum? Transparenz? Akzeptanz? Gestaltungsprozess? Automatisierungsdilemmata? Arbeitsplatzgestaltungsmöglichkeiten? Lernen im Prozess der Arbeit? Lernförderlichkeit? On-the-job-Qualifizierung / Zertifizierung? Grad der Automatisierung? Mehr Team-Arbeit? Einfluss gestiegener Kundeninteraktion auf die Arbeitswelt? Quelle: Steffen Wischmann, Institut für Innovation und Technik 14

15 Digitalisierung der Wertschöpfungskette Ø = 83 % 85 % 84 % 77 % 89 % 80 % heute in 5 Jahren Ø = 22 % 19 % 19 % 21 % 26 % 27 % Maschinen- und Anlagenbau Automobilzulieferer Prozessindustrie Elektrotechnik/ -industrie Informations-/ Kommunikationsindustrie Quelle: PwC-Studie Industrie 4.0 Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution, Okt

16 Jährliche Investitionen in Industrie 4.0 Investitionshöhe (in % vom Jahresumsatz) Investitionsvolumen (in Mrd. pro Jahr) Maschinen- und Anlagenbau 3,5 8,5 Automobilzulieferer 2,9 11,2 Prozessindustrie 2,7 10,1 Elektrotechnik / -industrie 3,3 6,0 Informations- / Kommunikationsindustrie 3,9 4,3 Gesamt 3,3 40,1 Quelle: PwC-Studie Industrie 4.0 Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution, Okt

17 Technologiefelder (1) Kommunikation Sensorik Software/ Systemtechnik echtzeitfähige Bustechnologie echtzeitfähige drahtlose Kommunikation drahtgebundene Hochleistungs-Kommunikation IT-Sicherheit selbstorganisierende Kommunikationsnetze mobile Kommunikationskanäle miniaturisierte Sensorik intelligente, konfigurierbare und rekonfigurierbare Sensorik vernetzte/vernetzbare Sensorik Sensorfusion neuartige Sicherheitssensorik Multi-Agent-Systeme maschinelles Lernen und Mustererkennung Big-Data Speicher und Analyseverfahren Cloud Computing Web Services bzw. Cloud- Dienste Simulationsumgebung Kommunikationsstandards Standards und Normung Semantische Standards Standardisierung von Systemelementen Identifikationsstandards Quelle: Dr. J. Bischoff (Hrsg.), agiplan GmbH

18 Technologiefelder (2) Eingebettete Systeme Mensch-Maschine- Schnittstelle Aktorik Intelligente eingebettete Systeme Miniaturisierte eingebettete Systeme Energy-Harvesting Identifikationsmittel Sprach- und Gestensteuerung Intuitive Bedienelemente Wahrnehmungsgesteuerte Schnittstellen Fernwartung Kontextbasierte Informationspräsentation Virtual Reality intelligente Aktoren vernetzte Aktoren sichere Aktoren Kommunikationsstandards Standards und Normung Semantische Standards Standardisierung von Systemelementen Identifikationsstandards Quelle: Dr. J. Bischoff (Hrsg.), agiplan GmbH

19 Primäre Handlungsfelder für das digitale Unternehmen Vernetzung und Integration Digitale Wertschöpfungsketten Wandlungsfähigkeit Dynamische Prozessoptimierung Bildquellen: acatech; MuM; Bilfinger; M&R 19

20 Innovationszentrum Moderne Industrie Brandenburg 1. Januar 2015: Start des IMI Brandenburg Projektlaufzeit: bis 31. Dezember : Juli 2015: Offizielle Eröffnung des IMI im Rahmen der Industriekonferenz durch den Wirtschaftsminister des Landes Brandenburg August 2015: insgesamt 7 Mitarbeiter (Vollzeit) + 1 technischer Mitarbeiter (Teilzeit) 20

21 Gliederung und Aufbau der Entwicklungsebenen Industrie 4.0 Chancen und Risiken Innovationszentrum Moderne Industrie Brandenburg 4 Kontaktbesuch Folgegespräch Anbahnung v. Projekten 3 Strategiepapier Impulsvortrag Workshop 2 Besuch Modellfabrik 1 Anfrage, Erstkontakt IMI Zeitliche und inhaltliche Abfolge der Entwicklung 21

22 IMI Partnernetzwerk-LOI 22

23 Kontakt Postanschrift BTU Cottbus-Senftenberg LS Automatisierungstechnik Postfach D Besucheradresse LS Automatisierungstechnik Siemens-Halske-Ring 14 D Cottbus T F E imi4bb@b-tu.de I 23