Zukunftswerkstätten Technologie und Qualifikation. Zukunftstechnologien im Internet der Dinge in der industriellen Produktion

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1 Zukunftswerkstätten Technologie und Qualifikation Zukunftstechnologien im Internet der Dinge in der industriellen Produktion Dr. Leif Brand Tel: , Stuttgart

2 Internet der Dinge Übersichtsstudie: Internet der Dinge - Perspektiven für die Logistik L. Brand, T. Hülser, V. Grimm, A. Zweck ZTC-Band 80, März

3 Internet der Dinge Was ist das Internet der Dinge? 1999: Internet of Things (Kevin Ashton; Auto-ID Center des MIT) IT-vernetztes System autonom interagierender Gegenstände u. Prozesse zunehmende Selbstorganisation Verschmelzung physischer Objekte mit der digitalen Welt keine allgemein gültige Definition breite Begriffsverwendung Ubiquitous Computing (Allgegenwart rechnergestützter Informationsverarbeitung) Pervasive Computing (Allesdurchdringende Vernetzung des Alltags durch intelligente Gegenstände) In der industriellen Produktion auch Industrie

4 Internet der Dinge Internet der Dinge erfüllt folgende Aspekte: Einbettung: vernetzte Objekte werden in das Lebens- und Arbeitsumfeld des Menschen integriert Umgebungssensitivität / Ambient Intelligence : technische Systeme nehmen den Nutzer in seinem Situationskontext wahr Personalisierung / Individualisierung: maßgeschneiderte Konfigurierbarkeit technischer Systeme Adaptierbarkeit: technische Systeme entsprechend den Anforderungen Vorwegnahme: technische Systeme können in begrenztem Umfang Anforderungen des Nutzers oder von Produktionsprozessen vorausahnen 4

5 Internet der Dinge Vernetzung autonomes Handeln Technologische Konvergenz Internet Mobilfunknetze drahtgebundene Bussysteme Nahbereichsfunk (WLAN, Bluetooth, ZigBee etc.) physische Vernetzung (z. B. Logistik u. Industrieproduktion) eingebettete Logik sensorische Elemente Selbstwahrnehmung Datenverarbeitung aktorische Elemente auslösen selbständigen Handelns Internet der Dinge keine geschlossene, eigenständige Technologie Zusammenführung zahlreicher Technologien aus unterschiedlichen Feldern zu einem an der Anwendung orientierten Gesamtsystem 5

6 Internet der Dinge Basistechnologien RFID / Smart Label Funknetze / Wireless-Technologien Sensornetze Organische Elektronik Energieversorgung mobiler Systeme Rapid Prototyping Tracking und Ortung Zahlungssysteme etc. relevante Forschungsbereiche Informations und Kommunikationstechnologien Elektronik Künstliche Intelligenz Kognitionswissenschaften Mensch-Maschine-Schnittstellen Sensorik / Aktorik Werkstoffwissenschaften Energietechnologien etc. 6

7 Internet der Dinge Internet der Dinge ist eines der weitreichendsten Zukunftsfelder national und international zunehmende Forschungs- und Innovationsförderung EU-Kommission etc. 7

8 Internet der Dinge Kommerziell aussichtsreichste Gebiete Quellen: Casio; Deister Electronics Quelle: CAR 2 CAR Logistik, Lagerwirtschaft, Retail, Einzelhandel industrielle Produktionstechnik Verkehrstelematik Gesundheitstelematik Haus- und Gebäudeautomation ( Smart Home ; Smart House ) Ambient Assisted Living (AAL) Quelle: Phoenix Contact Quelle: BMWi-Förderprojekt PfH Quellen: MMC Hamburg, Westhafentower Frankfurt 8

9 Internet der Dinge - Anwendungsfeld: industrielle Produktion Technologien des Internets der Dinge werden verstärkt in der industriellen Produktion eingesetzt wachsende Komplexität der Fertigungsverfahren Preisdruck erfordert ausgeweitete Massenproduktion aber: Individualisierung von Produkten Idealziel: hochflexible (Großserien-)Produktion bei Losgröße 1 Bluetooth-Steuerung in der Industrieautomation, Phoenix Contact 9

10 Internet der Dinge - Anwendungsfeld: industrielle Produktion Charakteristika / Anforderungen (Auswahl) Identifikation individueller Produkte statt Produktgruppen Vernetzung von Sensoren und Produktionsanlagen intelligente und (teil-)autonom handelnde Objekte erlauben die Optimierung und Flexibilisierung betrieblicher Produktionsprozesse Automatische Ermittlung von Fertigungs- und Komponentenverfügbarkeiten Digitales Produktgedächtnis speichert relevante Produkt und Prozessdaten Echtzeitabgleich von Produktionsprozessen mit ERP-Systemen bis hin zur Produktion bei Zulieferern flexible Produktionssteuerung / Selbststeuerung von Komponenten und Erzeugnissen durch Fertigungsprozesse 10

11 Internet der Dinge und Industrieprozesse RFID Radio Frequency Identification Perspektive: organische Schaltkreise / Polymerelektronik RFID-System: Transponder Lesegerät Rechnersystem / Datenbank intensive Forschung Markteintritt in wenigen Jahren extreme low-cost RFID Druck im Rolle-zu- Rolle Verfahren Quelle: Infineon Prognose: 2016 Produktion von 800 Mrd. RFIDs gedruckter polymerer RFID, PolyIC Quelle: Acreo PolyIC 11

12 Internet der Dinge - Anwendungsfeld: industrielle Produktion Trends (Auswahl) Maschine-zu-Maschine -Kommunikation (schnell rekonfigurierbare, autonome Fertigung) Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration, Selbstdiagnose und Kognition technischer Systeme Informatisierung der produzierenden Industrie Ziel: intelligente Fabrik / Smart Factory (Wandlungsfähigkeit, Ressouorceneffizienz, Ergonomie, Integration der ges. Wertschöpfungskette vom Zulieferer bis zum Kunden) ebenfalls im Kontext: Rapid Prototyping / 3D-Printing 12

13 Internet der Dinge - Anwendungsfeld: industrielle Produktion Zunehmende Förderung Bsp. BMBF Industrie 4.0 BMBF-Spitzencluster Intelligente technische Systeme OstwestfalenLippe it's OWL (Automatisierung, Automotive, Maschinenbau) BMBF-Projekt RES-COM (Cyber-physische Systeme, M2M-Kommunikation) Fazit: Internet der Dinge ist in der Produktionstechnik vielleicht am weitesten entwickelt. Die Realisierung des Internets der Dinge in der Industrie ist ein evolutiver Prozess mit vielen Bezeichnungen! Viele Unternehmen wissen nicht, dass sie das Internet der Dinge oder Vorstufen davon nutzen! 13

14 Internet der Dinge - Anwendungsfeld: industrielle Produktion Qualifikationsbedarf Neuer Qualifikationsbedarf auf der mittleren Qualifikationsebene entsteht überall dort, wo neue Technologien in die Anwendung gehen und den Betreuungsbereich von Wissenschaftlern, Entwicklern, Ingenieuren verlassen. Bedarfsfelder Informationstechnik Mechatronik/Elektronik Installation, Service und Wartung Kommunikation und Beratung 14

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