Wertschöpfung und Sicherheitsperspektiven in der Smart Service Welt

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1 acatech DEUTSCHE AKADEMIE DER TECHNIKWISSENSCHAFTEN Wertschöpfung und Sicherheitsperspektiven in der Smart Service Welt Henning Kagermann IuK-Tag NRW 2014 Bochum, 20. November 2014

2 Warum brauchen wir eine Digitale Agenda? Deutschland im globalen Vergleich Stärken: Technologien mit hoher FuE-Intensität (z.b. Automobil) Produktinnovationen Innovativer Mittelstand Schwächen: Technologien mit sehr hoher FuE-Intensität (z.b. IKT) Geschäftsmodell-Innovationen Unternehmensgründungen Treiber von Industrie 4.0 und Smart Service Welt Verschmelzung von physischer und virtueller Welt zu Cyber Physischen Systemen (CPS) Zunehmende intelligente Vernetzung von Menschen und Objekten Paradigmenwechsel in der Produktion Disruptive digitale Geschäftsmodelle Erfolgskriterien, z.b.: Interoperabilität (Standards, Referenzarchitekturen) Sicherheit und Funktionsfähigkeit Vertraulichkeit und Datenschutz Resilienz als neues Sicherheitsparadigma 1 IuK-Tag NRW November 2014

3 Cyber Physical Systems: Netzwerke kommunizierender intelligenter Objekte Das Internet der Daten & Dienste Wirtschaft Kultur Cloud Computing, Big Data, semantische Technologien, digitale Marktplätze Mobilität & Logistik Produktion Energie Gesundheit CPS-Szenarien entwickeln sich nicht isoliert Digitale Wirtschaft braucht neue Sicherheitskonzepte Smart Car Smart Traffic Smart Product Smart Factory Smart Meter Smart Grid Smart Senior Smart Health Sensor-Clouds, offene Standards, Sicherheit Das Internet der Dinge 2 IuK-Tag NRW November 2014

4 Die Smart Factory: Sicherheitsarchitektur Kontrollierter Kernbereich Betriebssicherheit und Vorhersagbarkeit bei korrekter Bedienung Spezifizierter Bereich Ungewisses Verhalten in nicht regelkonformen Situationen Offene vernetzte Welt Reduzierte Verlässlichkeit und Sicherheit 3 IuK-Tag NRW November 2014

5 Treiber für neue Sicherheitsanforderungen Hochgradige Vernetzung und Öffnung von bisher geschlossenen, isoliert agierenden Hard- und Software-Systemen Virtualisierung ermöglicht die Kooperation heterogener Hardware-Systeme Autonomes und vernetztes Handeln in ungewisser Umgebung (z.b. autonomes Fahren) Zunehmende Mensch-Technik-Interaktion und -Kooperation erfordert die Berücksichtigung menschlichen Handelns Bewusstsein für die neuen Sicherheits-Herausforderungen bei den klassischen Branchen schaffen Erweiterte Anforderungen an Angriffs-, Daten-, Funktions- und Rechtssicherheit 4 IuK-Tag NRW November 2014

6 Die Vision von Industrie 4.0: Nachhaltiges Wachstum Wirtschaft Individualisierung (Losgröße 1) zu den ökonomischen Konditionen eines Massenherstellers Produktion wird hoch-flexibel, hoch-produktiv (bis zu +40%) Wertschöpfungsprozesse werden bedarfsorientiert in Echtzeit optimiert Die bestehende Infrastruktur kann schrittweise nachgerüstet werden Umwelt Ressourceneffizienz (bis zu -50%) und urban-verträgliche Produktion Gesellschaft Arbeitnehmer profitieren von intelligenten Assistenzsystemen Vereinbarkeit von Beruf und Familie mit Rücksichtnahme auf die individuelle Verfügbarkeit der Mitarbeiter Die Produktion folgt dem Takt des Menschen Von zentraler Steuerung zu dezentraler Selbstorganisation 5 IuK-Tag NRW November 2014

7 Neue internet-basierte Services und Geschäftsmodelle Intelligente Produkte und Daten sind die Grundlage für Smart Services und Geschäftsmodell- Innovationen Schlüsseltechnologien: Sensoren und CPS Big Data und Smart Data Semantische Technologien Cloud Computing Security by design 6 IuK-Tag NRW November 2014

8 Paradigmenwechsel Smart Services Der Nutzer mit seinen Prozessen steht im Mittelpunkt Datenzentrierte Geschäftsmodelle auf Basis neuer digitaler Infrastrukturen in seiner jeweiligen Rolle als Mitarbeiter, Konsument, Bürger, Patient Bündelung von Leistungen bedarfsgerecht und situationsspezifisch unter Nutzung von Smart Data Branchenkonvergenz: Auflösung klassischer Branchengrenzen 7 IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: Deutsche Post DHL

9 Chancen und Herausforderungen für die deutsche Wirtschaft Kunde Kunde Optimierung und Zusatzdienste Smart Services Intermediär Support und Optimierung Betrieb von Maschinen / Anlagen Smart Data Betrieb der Maschinen / Anlagen Produktion von Maschinen / Anlagen Smart Products Hersteller 1 Hersteller 2 Hersteller 3 Hersteller bleibt Leitanbieter und erschließt zusätzliche Wertschöpfungspotenziale Intermediär besetzt Daten- und Kundenschnittstellen und degradiert Hersteller zum austauschbaren Zulieferer 8 IuK-Tag NRW November 2014

10 Disruptive Geschäftsmodelle Beispiel: Patientenzentrierte Gesundheitsversorgung und Prävention Smart Lenses Kontinuierliches Glukose-Monitoring über Sensoren in Linsen Individualisierte, echtzeitbasierte Insulingabe Optimierte Ernährung Smart Fitness Tracking Fitness-Apps zur Unterstützung beim Erreichen eines sportlichen Ziels / zur Motivation des Nutzers Erhebung persönlicher Aktivitätsmuster Eine Welt voller Smarter Geräte 9 IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an Accenture

11 Digitale Infrastrukturen als Grundlage neuer Geschäftsmodelle Innovations-orientierte Rahmenbedingungen Digitale Unternehmen, Digitale Ökosysteme Vernetzte physische Plattform Serviceplattform Software-definierte Plattform Technische Infrastruktur 10 IuK-Tag NRW November 2014 Smart Services Smart Data Smart Products Smart Spaces Rechtliche Rahmenbedingungen und technische Standards Serviceplattform für Digitale Ökosysteme Betriebswirtschaftliche Integrationsschicht Software-definierte Plattform Technologische Integrationsschicht (Virtualisierung) Vernetzte physische Plattform Werkzeug, Maschinen, Autos, Haustechnik, Technische Infrastruktur Ausbau der Breitband- und Sensornetze

12 Vom Produkt zum Service: Erweiterung des Produktportfolios Beispiel Siemens Bisher: Hersteller verkauft Aggregate Heute: Hersteller verkauft Kundennutzen ( Gas on Demand ) Smart Data ermöglichen Haftungsübernahme Mehrwert: Optimierung der Wertschöpfungskette Ressourcen- und Energieeffizienz Handlungsbedarf: Sichere Cloud-basierte Technologien zur Fernsteuerung der Aggregate und Optimierung 11 IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: Siemens

13 Beispiel Trumpf: Vermarktung von Technologiedaten Öffentlicher Marktplatz, Intermediär oder Hersteller Normierung der Service-Semantik? Privater Marktplatz, herstellerbetrieben Zusätzliches Geschäft mit Technologiedaten Heute: Einmalige Auslieferung von Technologiedaten mit der Maschine 12 IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an TRUMPF

14 Ein neuer Produktionsprozess: Von Big Data zu Smart Data Exponentielle Produktivitätssteigerung durch Algorithmik Probleme der Industriepartner Big Data Neue Geschäftspotenziale Know-how- Austausch Algo- rithmus- Expertise Globale Wissenschaftsgemeinsschaft Smart Data Lösungen für Industriepartner Software: Standardisierte Branchenlösungen Kundenspezifische Lösungen Vorteile: Neue Erkenntnisse Strategische Kooperationen Beschleunigung von Optimierungsrechnungen: Algorithmisch: , Hardware: IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: Foschungscampus MÒDAL

15 Serviceplattform (Energie): Betriebswirtschaftliche Integrationsschicht für digitale Wertschöpfungsnetzwerke Geschäftssystem Rollen Käufer, Verkäufer, Versicherer, Netzbetreiber, Intermediär Prozesse Verträge, Regeln, Datenschutz Spezifische Spezifische Services Spezifische (Energie) Services (Energie) Smart Meter Strombörse Verteilnetze Bezahlung Identitätsmanagement Generische Services Vertragsausführung Suchdienste Orchestrierung Verzollung Serviceplattformen (für Energie, Mobilität, ) garantieren rechtssichere und vertrauensvolle Zusammenarbeit in digitalen Ökosystemen. 14 IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maaß

16 Föderative digitale Markplätze Beispiel: Reichweiten-Optimierung von E-Fahrzeugen Smart Cars: Informationen über das Fahrzeug, den Ladezustand, das Fahrverhalten, Smart Maps: Informationen über die Routeneigenschaften, Lademöglichkeiten, Smart Charging (als Teil des Smart Grids): Informationen über Verfügbarkeit; dynamische Preisanpassung; verschiedene Bezahlsysteme; zusätzliche Smart Services (z.b. Unterhaltung) Neue digitale Ökosysteme über Branchen- und Ländergrenzen hinweg 15 IuK-Tag NRW November 2014 Quelle: NPE

17 Herausforderungen Neue Arbeits- und Lernwelten (Gläserner Mensch, digitale Spaltung) Risikoorientierter Schutz von personen- und unternehmensbezogenen Daten (Privatsphäre, Know-how-Schutz) Erweiterte Funktionssicherheit (gefährdungsfreier Betrieb in nur teilkontrollierten, unsicheren Umgebungen) Resilienz als neues strategisches Konzept? Management von komplexen Systemen und Emergenz (spontanes Entstehen von neuem Systemverhalten) Schutz systemkritischer digitaler Infrastrukturen Wie viel technologische Souveränität ist erforderlich? 16 IuK-Tag NRW November 2014

18 Take-Homes Geschwindigkeit aufnehmen: Die Digitale Agenda entschlossen umsetzen Skalierung sicherstellen: Aktiv die Schaffung eines digitalen Binnenmarkts Europa vorantreiben Sicherheit gewährleisten: Ein neues Sicherheitsparadigma (Resilienz) und eine neue Sicherheitskultur Vertrauen erlangen: Offener Dialog, mehr Kundensouveränität, ein angemessener Verhaltenskodex Chance Industrie 4.0 Herausforderung Smart Service Welt Als Ausrüster der Welt kann Deutschland seine Smart Products als Plattform für innovative Dienstleistungen und Geschäftsmodelle nutzen und neue Wachstumspotenziale realisieren. Deutschland muss mit den neuen digitalen Infrastrukturen die Basis für neue datenzentrierte ( Smart Data ) und konsumentenorienierte ( Smart Services ) Geschäftsmodelle schaffen. 17 IuK-Tag NRW November 2014

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie Smart Service Welt