HERZLICH WILLKOMMEN! Innovation

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1 HERZLICH WILLKOMMEN!

2 Industrie 4.0 Prof. Dr.-Ing. Volker Stich Geschäftsführer FIR e.v. an der RWTH Aachen Wien, 27.November 2014

3 Agenda Paradigmenwechsel in Wirtschaft und Gesellschaft Die vierte industrielle Revolution Industrie 4.0 Wo stehen wir wo wollen wir hin? Einer der Spieler: Campus Cluster Logistik 3

4 Paradigmen Wechsel von Technologiezyklen zu Wechsel in Systemen Gesundheit von hausärztlicher Versorgung hin zu personalisierter Medizin und Telemedizin Mobilität vom Verkauf von Autos hin zu Elektromobilität Klima / Energie vom Abbau fossiler Energie hin zu (Eigen-) produktion regenerativer Energie 4

5 Globalisierung, Ressourcenknappheit, Demografischer Wandel, Durchdringung von Informationstechnologien Wie sieht die Welt von morgen aus? 5

6 Wie sieht die Welt von Morgen aus? Durchschnittliche Zeit zwischen zwei Pässen[s] 5,8 4,4 3,7 Das Spiel wird schneller WM 1970 WM 1990 WM 2010 Die Situation ist unübersichtlich Anzahl zu betrachtender Variablen steigt

7 Agenda Paradigmenwechsel in Wirtschaft und Gesellschaft Die vierte industrielle Revolution Industrie 4.0 Wo stehen wir wo wollen wir hin? Einer der Spieler: Campus Cluster Logistik 7

8 Paradigmenwechsel führen zur angekündigten Vierten industriellen Revolution 1712: Dampfmaschine 1. Industrielle Revolution durch die Einführung mechanische Produktionsanlagen Ende 18. Jhdt. 1913: Fließbandfertigung 2. Industrielle Revolution durch die Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion (Fordismus,Taylorismus) Beginn 20. Jhdt. 1969: SPS 1973: Sechsachsroboter 3. Industrielle Revolution durch den Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion Beginn 1970er Jahre 1990: CIM Integration der Produktion Integrationskonzept für die Informationsverarbeitung in Produktionsunternehmen vereinigt PPS mit CAD und CAM Beginn 1980er Jahre Industrialisierung Quelle: DFKI (2011); Adomeit (2008); Gaswerk Augsburg; KUKA; reddinpartners, Siemens Rationalisierung Informatisierung/ Automatisierung Integrationskonzept aus der Wirtschaftsinformatik 8

9 Das Leitthema Industrie 4.0 9

10 Die Vision von Industrie 4.0 ist nachhaltiges Wachstum Das bedeutet für die Wirtschaft - Zunehmende Individualisierung bis zur Losgröße 1 zu den ökonomischen Konditionen einer Massenproduktion - Produktion wird hochflexibel und hochproduktiv - Von der zentralen Steuerung zur dezentralen Selbstorganisation - Wertschöpfung erfolgt bedarfsorientiert und in Echtzeit die Umwelt - Ressourceneffizienz und urban verträgliche Produktion die Gesellschaft - Arbeitnehmer profitieren von intelligenten Assistenzsystemen - Vereinbarkeit von Beruf und Familie mit Berücksichtigung der individuellen Verfügbarkeit der Mitarbeiter (in Anlehnung an Kagermann 2014) 10

11 Warum brauchen wir eine digitale Agenda? 11

12 Die digitale Agenda 12

13 Digitalisierung Basis für Smart Services Neue Ertragspotenziale durch datenbasierte Dienstleistungen? Heute Digitalanschlussfähige Produkte revolutionieren den Service und schaffen neue Märkte!? Morgen Ein signifikanter Teil des Wirtschaftswachstums wird 2020 durch neue Geschäftsmodelle im internetbasierten Dienstleistungssektor erzielt. Prof. Henning Kagermann Quelle: 13

14 Stimmen aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft: 14

15 Stimmen aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft: 15

16 Stimmen aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft: 16

17 Agenda Paradigmenwechsel in Wirtschaft und Gesellschaft Die vierte industrielle Revolution Industrie 4.0 Wo stehen wir wo wollen wir hin? Einer der Spieler: Campus Cluster Logistik 17

18 Digitaler Reifegrad unterschiedlicher Branchen. Die Maschinenbaubranche mit hohem Wachstumspotenzial Ausschöpfung des Digitalisierungspotenzials Our competitive position will suffer if we do not engage in Digital Transformation 67% Handel Medien & Telekommunikation Gesundheit Mobilität Energie Maschinenbau Entwicklungsfortschritt Quelle: Acatech: Smart Service Welt, 2014 Statista.com, 2014 Deloitte: Digitalisierung im Mittelstand, 2013 Capgemini Consulting: Digitizing Manufacturing,

19 Digitalisierung: branchenunabhängig und branchenübergreifend!? Niedrigere Energiekosten durch selbststeuernde Geräte Erkennung von Mustern durch Condition Monitoring Energie Instandhaltung Höhere Verfügbarkeit und Output durch intelligente Remotesteuerung Produktion Medizin Patientenüberwachung Heimgestützte Überwachung von Patientendaten Transport IT Zentrale Cloud-Plattformen als Servicehub für webbasierte Leistungen researchandmarkets.com en.beiyang-rfid.com firstbiz.firstpost.com Vertrieb Automatische Bestellungen durch intelligente Verkaufsregale Intelligente Flottenund Verkehrssteuerung durch Sensorik in Reifen 19

20 Technologien bilden die Basis für Smart Products und -Services Zustandsüberwachungs- und Remotesysteme Mobile Kommunikationssysteme Tools zur Datenanalyse Cloud-Plattformen Lokalisierung Soziale Technologien Identifikation Bildquellen: pro-curo.com oring-networking.com

21 Auf welche Technologien setzen die Champions? Zukünftige Bedeutung Zustandsüberwachung und -kontrolle Mobile Kommunikationstechniken Remotesysteme Intelligente Datenanalysetools/ Semantiken Cloud-Plattformen Soziale Technologien Identifizierung Lokalisierung Trendstudie FIR/KVD 2014 sehr gering sehr hoch Verfolger (n = 139) Champions sind beim Einsatz von Technologien klarer Vorreiter. Champions (n = 41) Bildquellen: 21

22 Intelligente Entscheidungshilfen sind bereits alltäglich Verarbeitung großer Datenmengen in Echtzeit u. Sicherstellung der Datenkonsistenz Rückfahrkamera Ist das andere Auto noch weit genug entfernt? Smartphone Wie habe ich alle notwendigen Informationen immer griffbereit? Echtzeitauswertungen und Vorhersage zukünftiger Ereignisse auf Knopfdruck terrain vision System Erreiche ich auf dieser Flugbahn sicher den Flughafen? Navigationsgerät Wähle ich die schnellste, kürzeste oder ökonomischste Route? Cockpit Cirrus SR 22 Anspruchsgruppengerechte Bereitstellung bzw. Visualisierung von Informationen Passen meine aktuellen Konfigurationen zur gegenwärtigen Flugphase? Augmented Reality App Wo finde ich hier ein schönes Restaurant? Bildquelle: Cirrus, Wikitude, Navigon, glasspilot, Mercedes Benz, Apple 22

23 Fokus auf Kosten & Verbesserungen anstatt auf Bereits realisierte Potenziale Zukünftige Bedeutung 59% 41% 38% 32% 28% Kosteneinsparung durch Technologieeinsatz 27% Informationsverbesserung durch Analyse digitaler Daten Aufwandsreduktion durch noch stärker standardisierte Serviceprozesse Erweiterung der Serviceportfolios Umsatzsteigerung durch den Einsatz von Smart Services 26% Stärkere Kundenbindung durch tieferen Integrationsgrad Erschließung ausländischer Märkte 4,5 4,2 4,0 3,8 3,9 4,0 3,5 Interne Potenziale werden zuerst realisiert. Potenziale durch en bisher kaum realisiert. Trendstudie FIR/KVD

24 Als Erfolgsfaktoren zeigen sich Datenschutz sowie Anpassung von Unternehmen an den digitalen Wandel Ausbau von Sicherheit und Datenschutz Information von Kunden über Mehrwerte Wandel der Unternehmenskultur Anpassung der Unternehmensstrategie Investition in Technologien Investition in Mitarbeiter (z. B. Weiterbildung) Smart Service Champions Verfolger IT-Sicherheit und Aufklärung von Kunden über Mehrwerte genießen höchste Priorität bei erfolgreichen Unternehmen. Champions haben die Notwendigkeit der digitalen Transformation bereits erkannt. Anpassung der Organisationsstruktur Trendstudie FIR/KVD Es muss ein Umdenken beim Umgang mit Wissen stattfinden: Die Konzentration von Wissen auf einen Mitarbeiter resultiert nicht mehr in Unersetzbarkeit des Mitarbeiters, sondern Mitarbeiter, die ihr Wissen aktiv teilen, werden unersetzbar. Jens Rathgeber, IBM Deutschland GmbH Bildquelle: 24

25 verschiedene Technologien ermöglichen die Umsetzung der Vision in der Produktion Verarbeitung großer Datenmengen in Echtzeit u. Sicherstellung der Datenkonsistenz Wo befinde ich mich aktuell im Produktionsprozess? Woher bekomme ich die richtigen Integrierte Sensortechnik liefert Informationen zur richtigen Zeit? hochauflösende Rückmeldedaten. Single Source of Truth -Ansatz mit einem Big Data Technologien ermöglichen die Kern redundanzfreier Datenstrukturen Auswertung in Echtzeit Echtzeitauswertungen und Vorhersage zukünftiger Ereignisse auf Knopfdruck Welches Produktionsprogramm ist realisierbar und welche Auswirkungen hat es auf die Durchlaufzeiten? Potenzial- & Was-Wäre-Wenn Simulationen Welche Auswirkungen haben aktuelle Ereignisse auf die Produktion? Echtzeitauswertung sich dynamisch verändernder Informationen Ereignisorientierte Datenerfassung undverarbeitung Anspruchsgruppengerechte Bereitstellung bzw. Visualisierung von Informationen Wie muss ich mich entscheiden? Innovative Visualisierung und Benutzerführung Bildquelle: ProSense Welche Informationen sind für meine Arbeit relevant? Anspruchsgruppengerechte Informationsbereitstellung 25

26 Agenda Paradigmenwechsel in Wirtschaft und Gesellschaft Die vierte industrielle Revolution Industrie 4.0 Wo stehen wir wo wollen wir hin? Einer der Spieler: Campus Cluster Logistik 26

27 Smart Data Mit Industrie 4.0 können Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern Smart Factory Sensoren schaffen erhöhte Transparenz und eine erweiterte Planungsfähigkeit Stichwörter: Augmented Reality, Big Data, RFID und AutoID, Cyberphysische Systeme Smart Product Das Produkt denkt mit und steht auch nach dem Verkauf mit dem Hersteller in Verbindung Stichwörter: Big Data, Internet der Dinge, M2M, Cloud Internet of Things and Services Fokus: Smart Operations Operational Excellence Digitalisierung Fokus: Erweiterung des Leistungsspektrums Security Eine vernetzte Produktion ermöglicht eine flexible Produktionsplanung und -steuerung Stw.: Mass Customization, Virtual Factory, Concurrent Engineering Smart Service Die Vernetzung von Produkt und Hersteller eröffnet neue Märkte für Dienstleistungen Stichwörter: Product-Service- Systems, Hybride Produkte, Service Engineering Cloud 28

28 Digitalisieren, Simulieren und Visualisieren komplexer Wertschöpfungssysteme im Enterprise Integration Center (EICe) Invent the future of Services z.b. durch: Computer Aided Service Design smanagement (Crowd ) Enterprise Integration Center Digitalisieren Simulieren - Visualisieren Invent the future of Real Time Information z.b. durch: Usability Engineering Technologie-Scouting Invent the future of Resource Planning z.b. durch: Robuste Planungsverfahren Horizontale/ vertikale Integration Managementkybernetik 29

29 Logistikcluster Erforschung Cyber-Physischer Produktionssysteme (CPS) Industrie 4.0 Forschung anhand realer Produktionssysteme Demofabrik Zielsetzung: Generierung von Bewegungsdaten aus dem realen Produktionsbetrieb zur Weiterverwendung in den -Labs Aufgabe: Produktion marktfähiger Produkte unter Anwendung der Lösungen und Konzepte der Industrie 4.0 ERP--Lab Zielsetzung: Integration von ERP-Systemen Leitfrage: Welche Systeme, Technologien und Standards sind erforderlich, um einen optimalen Informations-austausch in Logistiknetzwerken zu realisieren? Montage (MAXeKart) Smart-Objects--Lab Zielsetzung: Integration intelligenter Objekte in IT- Systeme Blechbearbeitung Leitfrage: Welche Technologien und Standards ermöglichen Hochauflösung 1 u. 2 und Echtzeitfähigkeit in logistischen Prozessen? Service-Science--Lab Zielsetzung: Service- Leitfrage: Wie können en für und mit Dienstleistungen durch Nutzung modernster Lager und Verfahren und Techniken erfolgreich Logistik realisiert werden? Fügen 1 u. 2 (Karosseriebau) Automobilmontage In der Demofabrik werden Potenziale von Industrie 4.0 validiert und demonstriert. 30

30 In der Referenzfabrik Industrie 4.0 werden praktische Lösungen entwickelt und getestet 31

31 Fazit Akzeptanz für Industrie 4.0 schaffen Geschwindigkeit aufnehmen und entschlossen handeln Verbesserungen eher inkrementell, aber schnell vornehmen ( Make the elephant eatable ), Projekte müssen von der Geschäftsführung initiiert werden Die Stabilität der (Produktions-)prozesse ist Voraussetzung Partizipativer Ansatz und Interdisziplinäres Denken Best Practices von Unternehmen mit ähnlichen Fragestellungen nutzen, bewerten adaptieren Eine neues Sicherheitsparadigma und eine neue Sicherheitskultur sicherstellen Smart Products und Smart Services wird es ohne Security-Konzepte nicht geben 32

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Campus-Boulevard Aachen Germany Prof. Dr.-Ing. Volker Stich Geschäftsführer Telefon: +49 (0)