INDUSTRIE 4.0. Prof. Dr. Ulrich Buller Vorstand Forschungsplanung, Fraunhofer-Gesellschaft Paderborn - 28.Februar Fraunhofer

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1 INDUSTRIE 4.0 Prof. Dr. Ulrich Buller Vorstand Forschungsplanung, Fraunhofer-Gesellschaft Paderborn - 28.Februar 2013

2 Fraunhofer ist die größte Organisation für angewandte Forschung in Europa 66 Institute und selbständige Forschungseinrichtungen Rund Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit naturoder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung 1,9 Mrd Forschungsvolumen jährlich, davon 1,6 Mrd im Leistungsbereich Vertragsforschung Über 70 Prozent dieses Leistungsbereichs werden mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten erwirtschaftet Knapp 30 Prozent werden von Bund und Ländern als Grundfinanzierung beigesteuert Internationale Niederlassungen sorgen für Kontakt zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen

3 Die Fraunhofer-Gesellschaft Hauptstandorte der Fraunhofer-Institute und -Einrichtungen in Deutschland 66 Institute und selbstständige Forschungseinrichtungen Rund Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Lemgo Paderborn

4 Leistungsbereich Vertragsforschung 2008 bis 2012 in Mio Sonstige Erträge Erträge von der Europäischen Kommission 569 Erträge Projektförderung Bund und Länder Wirtschaftserträge 469 Grundfinanzierung * *2012: vorläufiges Ergebnis, Stand

5 Fraunhofer weltweit Glasgow Göteborg San José East Lansing Plymouth London Boston Cambridge Newark Maryland Brüssel Paris Bozen Porto Wrocław Wien Budapest Graz Thessaloniki Kairo Dubai Peking Seoul Sendai Tokio Bangalore Selangor Singapur Salvador Campinas São Paulo Jakarta Santiago de Chile Sydney Niederlassung Center Project Center / Strategische Kooperation Repräsentanz- / Marketingbüro Senior Advisor

6 Industrie 4.0 Hypothese: Der Einfluss der zunehmenden Vernetzung löst die vierte industrielle Revolution aus und führt zu einer zukünftigen Industrie heute Web 1.0 Web 2.0 Web 3.0 Kommunikationsform Dateneingabe u. -nutzung Anzahl Teilnehmer Heterogenität der Daten one to many many to many many to many manuell manuell automatisiert Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0 (2012); Adomeit (2008)

7 Motivation Weiterer Paradigmenwechsel führt zur 4. Industriellen Revolution 1712: Dampfmaschine 1. Industrielle Revolution durch die Einführung mechanischer Produktionsanlagen 1913:Fließbandfertigung 2. Industrielle Revolution durch die Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion - Fordismus,Taylorismus 1969: SPS 1973: Sechsachsroboter 3. Industrielle Revolution durch den Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion 1993: World Wide Web 4. Industrielle Revolution durch die durchgängige, intelligente Vernetzung in der Produktion Ende 18. Jahrhunderts Beginn 20. Jhdt. Beginn 1970er Jahre Heute Industrialisierung Rationalisierung Informatisierung/ Automatisierung Durchgängigkeit Virtualisierung Quelle: DFKI (2011); Adomeit (2008); Gaswerk Augsburg; KUKA; reddinpartners

8 4. Industrielle Revolution Supersystem 4. Industrielle Revolution Internet der Dinge Lokalisierte Märkte Mobile & Cloud Computing Neue Wertschöpfungsnetzwerke Smart Production Smart Factory, Product & Logistic Integrative Produktionstechnik Neue soziale Infrastrukturen der Arbeit Virtualisierung Vernetzte Produktionsmittel Mobile Devices Co-Modellierung

9 4. Industrielle Revolution Produktion als Rückgrat des deutschen Wohlstandes Arbeitsplätze direkt: 7,7 Mio, damit jeder 2. Arbeitsplatz Mehr als 100 Milliarden Handelsüberschuss durch Industrieexport, besonders Automobilproduktion (Leitmarkt) Ziel: Leitmarkt- und Leitanbieterschaft Paradigmenwechsel in der Industrie von zentraler Kopfsteuerung zu skalierbarer Selbstorganisation Intelligente Produkte durch digitale Veredelung Produkt unterstützt Produktionsprozess Produktion im Einklang mit den Beschäftigten Ressourcen- und Energieschonung als Randbedingung für Nachhaltigkeit Deutschland muss diese 4. Industrielle Revolution maßgeblich mitgestalten, um sich auch in Zukunft erfolgreich als Produktionsstandort behaupten zu können. Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0 (2012)

10 Kernbotschaften Industrie 4.0 Digitalisierung ist der große Innovationstreiber unserer Zeit. Durch konsequentes Zusammenführen der digitalen und realen Welt wird die zunehmende Dynamik und Komplexität beherrschbar. Das Internet der Dinge, Dienste & Daten wird zur prägenden Infrastruktur der 4. Industriellen Revolution. Deutschland hat beste Voraussetzungen Leitanbieter und Leitmarkt zu werden. Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0 (2012)

11 Internet der Dinge & Dienste Intelligente Infrastrukturen Internet der Menschen Soziale Netzwerke Smart Grid System- und Dienstleistungsplattformen Smart Production Business Web Smart Home Internet der Dinge Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0 (2012) Smart Building Internet der Dienste

12 Smart Production - Kernelement von Industrie 4.0 Eine neue Stufe der Virtualisierung und Vernetzung Intelligente Wertschöpfungsnetzwerke Durchgängigkeit von der Produktion bis zum Produkt Vernetzte cyber-physische Systeme für die Produktion Semantische M2M-Kommunikation erhöhte Intensität sozio-technischer Interaktion Verschmelzung von physischer Welt der Produktion mit virtueller Welt und Geschäftsprozessen physisch cyber Collaborative Interaction ermöglicht eine neue Produktionslogik. Produktion im Einklang mit den Beschäftigten Produkt unterstützt Produktionsprozess Eindeutigkeit und Individualisierung der Produkte Suche nach dem Gesamtoptimum der Produktion Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0 (2012)

13 Smart Production Entwurf von Cyber-Physical Systems für die Produktion Cyber Physical Systems basieren auf der Vernetzung von eingebetteten Systemen in der Automatisierungstechnik und Kommunikationstechnologien. Cyber Physical Systems ermöglichen neuartige Systemfunktionen. Benutzerschnittstell e Software Elektronische Hardware Sensorik und Aktorik Eingebettetes System Konnektivität zu anderen Systemen Physikalisches / mechanisches System Enge Verbindung zur physikalischen Welt durch starke Nutzung von Sensorik, Messsysteme und Aktorik. Zusammenspiel von eingebetteten Systemen auf Basis von leistungsfähigen Softwaresystemen. Durchweg hohes Level an Integrität von allen beteiligten Systemen. Bildquelle: GMA Fachausschuss Cyber Physical Systems

14 4. Industrielle Revolution Smart Production - Duale Strategie Deutschland hat aufgrund der traditionellen Stärken seiner Industrielandschaft beste Voraussetzungen, die Paradigmenwechsel aktiv mitzugestalten und eine leitende Rolle einzunehmen. Leitanbieter- Perspektive Vorhandende Basistechnologien auf Besonderheiten der Produktionstechnik anpassen bzw. anwendungsorientiert weiterentwickeln. Leitmarkt- Perspektive Leitmarkt sind die produzierenden Unternehmen einschließlich des damit verbundenen Wertschöpfungsnetzes. Frühzeitige Einbindung der deutschen Industrie beim Aufbau & Betrieb von CP Systems Duale Strategie: Verbindung der Leitmarkt- und der Leitanbieterperspektive unter den folgenden übergeordneten Merkmalen der Smart Production. Quelle: Arbeitskreis Industrie 4.0 (2012)

15 Cyber-Physical Systems Deutliche Weiterentwicklungen der Elektrifizierung in Fahrzeugen 70 Mio Systeme / Jahr 4300 /Fzg. 60 Nachtsichtsysteme Adaptives Kurvenlicht 50 Fahrzeug-Zustandserkennung Spurhalteassistent 40 Überwachung toter Winkel Einparkhilfe 30 Distanzkontrolle /Fzg /Fzg. Quelle: Strategy Analytics, Chrysler, Volkswagen, Siemens; Dissertationsvortrag M. Esser, WZL, acatech

16 Intelligente Vernetzung in der Produktion - Cyber Physical Networks Vision Cyber Physical Networks Verschmelzung von realer und virtueller Umgebung Voll elektronisch integrierte Geschäftsprozesse, unternehmensintern und unternehmensübergreifend Kundenintegration Herausforderungen Virtual factory Virtual Company networks Virtual Customer integration High Performance grids Geeignete Cloud Technologien Urheberrechtsfragen Sicherheit Bildquellen: WZL

17 Zusammenfassung Der Einfluss des Internets und internetgetriebener Technologien wird die industrielle Produktion verändern Der Einfluss des Internets und internetgetriebener Technologien schafft große Potenziale durch umfassendere Nutzung, intelligente Verteilung von Wissen verstärkte situative Zusammenarbeit aller an der Produktion beteiligten Beschäftigten und Produktionssysteme verringerter Aufwand für den Austausch von Daten und Diensten durch umfassende Vernetzung Erschließung der Potenziale von Industrie 4.0 ist mit vielen Herausforderungen verbunden

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dieser Vortrag entstand mit freundlicher Unterstützung durch