Industrie 4.0 fit für die Produktion von Morgen

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1 Industrie 4.0 fit für die Produktion von Morgen Andreas Schreiber Agenda Industrie 4.0 Kurzüberblick Die Bedeutung für die Produktionstechnik Potenziale und Herausforderungen Fazit 1

2 Umsetzungsempfehlungen Industrie 4.0 Inhalte: Was ist Industrie 4.0? Welche Handlungsfelder beinhaltet Industrie 4.0? Wo liegen die Potenziale? Wie kann das Ziel erreicht werden? Wo liegt der Forschungsbedarf? Anhand welcher Beispiele kann Industrie 4.0 greifbar gemacht werden? [ Ziele von Industrie 4.0 Verbindung von realer und virtueller Welt in Engineering und Betrieb Wandlungsfähigkeit durch Selbstkonfiguration und Adaption Einbeziehung des Menschen und seiner Rolle Hierarchielose durchgängige und endpunktorientierte Kommunikation Intelligente Vernetzung von Prozessen, Produkten, Anlagen und Menschen Berücksichtigung von Produkt, Produktion und Produktlebenszyklus 2

3 Schlagworte zu Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internet der Dinge Cloud Smart Factory Vierte industrielle Revolution Intelligente Verbindung der realen und digitalen Welt Umfassende Vernetzung und Informationsaustausch Dezentrale Informationsverarbeitung Die intelligente Fabrik in der Zeit von Industrie 4.0 Weg zur datentechnisch integrierten, intelligenten, adaptiven Produktion Der Weg zu Industrie 4.0 Müssen wir plötzlich alles anders machen, um Industrie 4.0 zu sein? Reicht es, die Aktivitäten und Entwicklungen der letzten Jahre weiterzuführen, um Industrie 4.0 zu sein? 3

4 Der Weg zu Industrie 4.0 Der Weg zu Industrie 4.0 erfordert eine bewusste und zielgerichtete Weiterentwicklung und Integration von Technologien, Prozessen und organisatorischen Randbedingungen. Die Informations- und Kommunikationstechnik spielt eine besondere Rolle zur Erreichung einer datentechnisch integrierten, intelligenten und adaptiven Produktion. Der Zielzustand wird durch eine Evolution erreicht werden, nicht durch eine Revolution. Agenda Industrie 4.0 Kurzüberblick Die Bedeutung für die Produktionstechnik Potenziale und Herausforderungen Fazit 4

5 Unsere Produkte Device Connectors Industrial Components Industrial Electronics Control and Industry Solutions PHOENIX CONTACT Weltweit rund Mitarbeiter 45 Niederlassungen Produktion Metallverarbeitung Kunststoffverarbeitung Leiterplattenbestückung Montage Logistik Werkzeugbau Maschinenbau 5

6 Was heißt Fertigung bei Phoenix Contact? Individualisierte Produkte Hohe Produktvarianz Flexible Losgrößen Kürzere Produktlebenszyklen Trends und Bedarfe Kurze Durchlaufzeiten im Engineering, der Auftragsbearbeitung und der Logistik Parallele Entwicklung von Produkt und Produktionsmittel Optimale Ausnutzung der Produktionsressourcen Transparenz in den Prozessen (technisch und organisatorisch) Erhöhung der Flexibilität von Maschinen und Anlagen (Artikelvarianten, Stückzahlen etc.) 6

7 Von flexibler zu wandlungsfähiger Produktionstechnik Herausforderungen Reaktion und Adaption auf ungeplante Produktvarianten, Konfigurationen und Randbedingungen Schnell und kosteneffizient ( Mass Customization ) Wandlungsfähige Produktionstechnik Modulares Design mechatronischer Module: Mechanik, Steuerungs- und Kommunikationstechnik Rekombination und Selbstkonfiguration der mechatronischen Module mit minimalem Engineering-Aufwand Automation für wandlungsfähige Produktionstechnik Vertikale Integration Kunde ERP Steuerungsund Leittechnik Produktionsanlage Fokus 1: Kundenindividuelle Massenfertigung ( mass customization ) durch wandlungsfähige Produktionstechnik Fokus 2: Neue Produkte im Bereich der Steuerungs- und Netzwerktechnik für wandlungsfähige Produktionstechnik Wandlungsfähige Steuerungsund Leittechnik Fortgeschrittene Steuerungs- und Kommunikationstechnik Bildverarbeitung anhand digitaler Modelle 7

8 Anwendungsbeispiel: Vom digitalen Artikel zur fertigen Tragschiene Engineering Datenquelle E-Shop Individuelle Fertigung Leit-/Steuerungstechnik Die intelligente Produktion von morgen 8

9 Agenda Industrie 4.0 Kurzüberblick Die Bedeutung für die Produktionstechnik Potenziale und Herausforderungen Fazit Digitalisierung und Virtualisierung Effizienzsteigerung im Engineering Idee Modell Prototyp Realer Artikel Simulation Experiment Qualifizierung 9

10 Einsatz von Simulationstools Einsatz von Simulationstools zur Minimierung von Iterationsschleifen an Prototypen Nutzung in der Produktentwicklung und in der Betriebsmittelentwicklung Produkt: z. B. thermische, elektrische, magnetische oder mechanische Simulation Betriebsmittel: z. B. mechanische oder Materialfluss-Simulation Der Weg vom Modell zum Produkt Idee Modell Prototyp Reales Produkt Digitales Produkt Rapid Prototyping Serienfertigung 10

11 Beispiel: Materialflusssimulation Optimale Auslegung des Anlagenlayouts und Prognose der Ausbringung in der Planungsphase Beispiel Gerätefertigung: Optimierung der Anzahl Werkstückträger, Zellenanordnung etc. Kopplung mit Leitsoftware für realistisches Steuerungsverhalten Gleichzeitig Hardware-in-the-Loop-Test für Leitsoftware Simulationsmodell als Grundlage für spätere Optimierungen und Erweiterungen Konfiguratoren und Selektoren bei Phoenix Contact 11

12 Digitales Produkt Vertikaler Weg vom Kunden zur Fertigung Bitte n x Artikel mit Konfiguration xyz. Kunde n * xyz Auftrag DP Typ Artikelkonfiguration xyz (Farbe, Artikelnr., Kombination etc.) Weg durch die IT-Systeme n * xyz Auftrag Zusatzinformationen (CAD-Daten, Zulassungen etc.) Weitere Zusatzinformationen DP Typ Fertigung DP Instanz n * xyz Auftrag Erfasste Daten, Produktionshistorie Leittechnik-Framework Framework für Anwendungen der Leittechnik und des Datenmanagements IT-Basis für die Umsetzung wesentlicher Aspekte von Industrie 4.0 Datenmodell und Basiskomponenten generisch, applikationsbezogene Individualisierung Umsetzung der Anforderungen aus digitalem Produkt in produktionstechnische Abläufe Individuelle Ablaufsteuerung, Werkerassistenz, Systemintegration, Datenerfassung 12

13 Beispiel: Signalwandler Mess-Steuer-Regeltechnik 90 Endproduktvarianten aus 15 Leiterplattenvarianten 2 Anschlussvarianten (Schraube, Feder) 4 Gehäusefarben Unterschiedliche Sonderbestückungen Taktzeit < 30 Sekunden Veränderung von Anlagenabläufen Neue Produkte können durch Mitarbeiter vor Ort eingepflegt werden. Anlagenabläufe können durch Mitarbeiter vor Ort definiert und geändert werden. Erweiterbare Anlagenplattform 13

14 IT-unterstützte Handmontage Agenda Industrie 4.0 Kurzüberblick Die Bedeutung für die Produktionstechnik Potenziale und Herausforderungen Fazit 14

15 Fazit Die Handlungsfelder von Industrie 4.0 sind nicht grundlegend neu. Heute: In der industriellen Fertigung sind bereits zahlreiche Aspekte zu finden. Morgen: Das Erreichen der Gesamtvision von Industrie 4.0 erfordert konsequente Weiterentwicklung und Integration. Kommunikation zwischen allen technischen Systemen ist ein wesentlicher Schlüssel. Mit Blick auf das Notwendige werden wir fit für die Produktion von Morgen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 15