Il futuro ha bisogno di ricerca! Industrie 4.0 Herausforderungen und Chancen für KMU

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1 Il futuro ha bisogno di ricerca! Industrie 4.0 Herausforderungen und Chancen für KMU Prof. Dr.-Ing. Dominik Matt Fraunhofer 1

2 Industrie 4.0 Ein Thema nur für große Unternehmen? einige Aspekte sprechen dafür hohe Kosten für neue Technologien hoher Forschungs- und Entwicklungsbedarf hohes Risiko bei der Implementierung neuer Technologien Fraunhofer 2

3 I4.0 als Unterstützung für aktuelle Herausforderungen Entlang der Wertschöpfungskette steigen Komplexität und Instabilität erhebliche Reduktion der Produktlebenszyklen steigende Komplexität der Produkte Wachsende Variantenvielfalt und Anzahl an personalisierten Produkten kurzfristige Bestellungen LIEFERANTEN HERSTELLER KUNDEN möglicher Konkurs von Lieferanten unsichere Versorgungsfristen kleine Losgrößen kurze Lieferfristen Wirtschaftswachstum oder Rezession? verstärkter Konkurrenzkampf um Marktanteile Fraunhofer 3

4 Klassische Erfolgsmerkmale von KMU Technologische Innovation geht häufig von KMU aus Funktionsbereiche I4.0 Dezentralisierung & Serviceorientierung Selbstorganisation & Autonomie Was zeichnet KMU aus? Hohe Flexibilität und schnelles Reagieren Spezialisierung und spezifische Anpassung von Lösungen Kundennähe Vernetzung & Integration Datenerfassung & - verarbeitung Assistenzsysteme I4.0 Applikationen Unmittelbares Potenzial der digitalen Transformation für KMU Reduzierung der Produktionskosten Einfacherer Zugang zu Information Leistungssteigerung der Mitarbeiter Quelle: Industrie 4.0 im Mittelstand agiplan, Fraunhofer IML Fraunhofer 4

5 Herausforderung 1: Strategie & Prozesse 4-Ebenen Modell des zukunftsorientierten Unternehmens technologische und wirtschaftliche Trends Bewertung von Chancen und Risiken Vision Entwicklung von geeigneten Geschäfts-, Technologie- und Produktstrategien Strategie Prozessentwicklung structure follows strategy Prozesse Einführung neuer Technologien zur Prozessunterstützung Technologie Quelle: Prof. Gausemeier, Heinz-Nixdorf Institut Lean Management ist notwendige Basis für Industrie 4.0 Technologieeinführung als Folge aus Strategiemanagement und Prozessdesign Fraunhofer 5

6 continued Business Modelle überdenken, mit Fokus z.b. auf Datenanalyse Neue Beziehungen zwischen Lieferanten, Unternehmen und Konsumenten Chance für digitale und technologische Strategieplanung hin zu Industrie 4.0 Quelle: Switzerland Global Entreprise Fraunhofer 6

7 Herausforderung 2: Technologie Industrie 4.0 ist die intelligente Vernetzung von Smart Product / Workpiece Carrier Virtuelles Prozessabbild / Echtzeitdaten soft Automation kollaborative Robotik Fraunhofer IPA Shutterstock einheitliche Standards & Schnittstellen Produkt und Maschine Mensch und Maschine Fabrik und Fabrik Autonome Systeme predictive maintenance Computer Vision VR, AR & Mixed Reality Tracking Maschine und Maschine Additive Manufacturing Fraunhofer IML Dornbracht MakerBot Produktion und Nutzer Daten und Realität Fraunhofer 7

8 Herausforderung 3: Arbeit 4.0 Die Rolle des Menschen in der Fabrik der Zukunft? Vorteile des Menschen gegenüber der Maschine Reaktion auf komplexe Reize (visuell, akustisch, haptisch, etc.) Vorteile der Maschine gegenüber dem Menschen Assoziatives Denken Kurzzeitgedächtnis Fehlerlose Ausführung von komplexen und sich wiederholenden Tätigkeiten Erklärung von Phänomenen, Lernfähigkeit Speichern großer Datenmengen Improvisation und Flexibilität in Zuverlässige, ermüdungsfreie Leistung unvorhergesehenen Situationen Einschätzung, Intuition & Kreativität Geschwindigkeit und Kraft Induktive Schlussfolgerungen (Ursache & Wirkung = Gesetz) Deduktive Schlussfolgerungen (Ursache & Gesetz = Wirkung) Man-Machine-Collaboration@Industrie4.0 Fraunhofer 8

9 Herausforderung 4: Kompetenzen & Weiterbildung Kompetenzmanagement als wesentlicher Erfolgsfaktor für KMU Neue Kompetenzbedürfnisse durch I4.0 Neuausrichtung der traditionellen Berufsbilder mit einem Fokus auf Prozesse und Digitalisierung Verständnis der komplexen Prozessabläufe durch I4.0 als Voraussetzung Bisher sind nur wenige Angebote spezifisch auf I 4.0 ausgerichtet Anpassung der Weiterbildungsangebote Lebenslanges Lernen, Lernen zu Lernen als Schlüsselfaktor Integration bestehender Weiterbildungsangebote Traditionelle Formen: Präsenzveranstaltungen, Online-Tool, E-Learning Digitale Lernangebote + Lernfabriken/Simulationen/Lernspiele Zukünftigen Kompetenzbedarfe der KMU Umgang mit spezifischen IT Systemen Datenauswertung und -analyse Netzwerk/Datenbankadministration Kombination Produktionstechnologien & IT Software Engineering Fraunhofer 9

10 Ausblick: Industrie 4.0 und dann? Langzeitautonomie und selbst lernende Systeme als next step im Kontext anwendungsorientierter Forschung und KMU Input Input Input Computer Programm Algorithmen, methodisches Vorgehen Mensch schreibt Software Wissensverarbeitung Suche, Folgerungen und Planung Wissens Basis Fakten, Regeln, Modelle Selbstlernendes System Merkmalsextraktion, Mustererkennung und Zuordnung Mass Data Training, Metadaten, Testdaten Output Output Output Engpass: Programmierer hohe Entwicklungskosten begrenzte Anpassungsfähigkeit Begrenzte Fähigkeit Zusammenhänge zu erklären Engpass: Wissensbasis hohe Entwicklungsaufwand hoher Aufwand Updates Zusammenhänge gut erklärbar Engpass: Trainingsdaten niedriger Entwicklungsaufwand gute Anpassungsfähigkeit Zusammenhänge nicht/sehr schwer erklärbar nach Prof. Wahlster, DFKI, 2016 Fraunhofer 10

11 Mehrstufige Umsetzung:»there is no elevator to success, you have to take the stairs«3intelligenz Eigenständige Entscheidungsfindung (künstlicher) Intelligenz ohne Einflussnahme von außen als Vision 1INFORMATION Aktuelle, belastbare Informationen zu Zustand und Position in (Nahe-) Echtzeit 2INTERAKTION Vernetzung und Interaktion von Menschen, Maschinen und Objekten miteinander und mit ihrer Umgebung Fraunhofer 11