24. September 2015 Motorworld Region Stuttgart. Industrie 4.0 und der Mittelstand

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1 24. September 2015 Motorworld Region Stuttgart Industrie 4.0 und der Mittelstand

2 INDUSTRIE 4.0 FÜR DEN MITTELSTAND Dipl.-Ing. H.-G. Pater Industrie 4.0 : ERP und KMU Industrie 4.0 : Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0: F+E Ziele und Bedarf Fraunhofer Seite 2

3 Industrie 4.0: Die Notwendigkeit des Wandels der Organisation ERP Strategie Transformation des Managements Leitebene Planung Operative Ebene Steuerung Migration Cyberphysischer Systeme Klassische Automatisierungspyramide Hierarchisch organisiert Deterministisch Systemanpassung durch Customizing Applikationsspezifische Lösung Flexibel und wandelbar Nicht deterministisch Hochgradig dezentralisiert Multi-Agenten-Steuerung Cloud-basiert Situationsspezifische Lösung Fraunhofer Seite 3

4 Industrie 4.0: Digitalisierung der Fertigungstechnik Dezentralisierung / Selbststeuerung Wandlungsfähigkeit der Produktion Just-In-Time Produktion durch höhere Integration der Zulieferer und Kunden Prozesssicherheit Effiziente Produktion von der Serie bis zur Losgröße 1 Kostenersparnis Fraunhofer Seite 4

5 ERP und Industrie 4.0 Heutige ERP-Systeme sind noch nicht Industrie 4.0 geeignet Systeme müssen dezentraler und flexibler werden Digitale Basis für Industrie 4.0 sind ERP und MES MES und ERP Systeme werden noch stärker integriert ERP-Systeme erhalten neben der planenden Rolle auch ausführende und steuernde Funktionen Maschinen Internet der Dinge CPS Cyber Physical Systems Industrie 4.0 Arbeitsplätze ERP In der Produktion Produktion MES Manufacturing Execution System MDE-Geräte Fraunhofer Seite 5

6 Industrie 4.0: Echtzeiterfassung und bedarfsgerechte Bereitstellung von Informationen Erhöhte Aussagefähigkeit durch automatisierte Ermittlung von z. Bsp. Logistikzeiten (über RFID) und Austausch mit ERP Sichere Prognosen durch situative Kapazitätsplanungen mit Echtzeitdaten in der Fertigung (Übersicht Produktionskapazitäten, Simulation Auftragsbearbeitung,..) Besseres Verständnis durch rückmeldebasierte Analysen im ERP / PPS-System (von der Visualisierung bis zum Verbesserungsvorschlag) Durchgängige Kommunikation durch adaptive Informationsbereitstellung (IT basierte Mitarbeiterführung: Arbeitsvorgänge, Material,Werkzeug..) Fraunhofer Seite 8

7 Wie sieht die Zukunft für ERP 4.0 aus? Industrie 4.0 ist ein Prinzip (keine neue Technik!) Ohne ERP und MES ist Industrie 4.0 nicht umsetzbar Cloud, Big Data, Mobilität... sind technische Anforderungen aus Prozess- und Systemsicht ERP muss mehr steuernde Funktionen übernehmen ( z. BSP. : Integration MES) Offene ERP-Systeme und automatisierte MDE / BDE sind die Grundvoraussetzung für Industrie 4.0 Fraunhofer Seite 9

8 Standards für Industrie 4.0 : RAMI4.0 Anschauliches und einfaches Referenzarchitekturmodell Identifikation und Festlegung von Normen und Standards Identifikation der Ansätze, Normen bzw.( eines )Standards zur schnellen Umsetzung von Industrie 4.0 Verortung von Use-Case-Inhalten und Beziehungen Quelle: Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0, Verein Deutscher Ingenieure e.v., April 2015 Fraunhofer Seite 10 Quelle : Bitkom,VDMA,ZVEI

9 Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0) Quelle: BITKOM, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 Ergebnisbericht, Berlin, April 2015 Fraunhofer Seite 11 Quelle : Bitkom,VDMA,ZVEI

10 Schichten des Referenzarchitekturmodells Business Layer Abbildung der Geschäftsmodelle / des Gesamtprozesses / der funktionalen Wertschöpfungskette Rechtliche und regulatorische Rahmenbedingungen Functional Layer Formale Beschreibung der Funktionen und horizontale Integration Laufzeit- und Modellierungsumgebung für Dienste Information Layer Laufzeitumgebung für die Ereignisverarbeitung, Beschreibung und Ausführung von Regeln Communication Layer Vereinheitlichung der Kommunikation / des Datenformats Dienste zur Steuerung des Integration Layer Integration Layer Bereitstellung der Informationen der Asset Ebene Steuerung des technischen Prozesses Asset Layer Physikalische Elemente Mensch / Hardware / Software / Dokumente... Quelle: BITKOM, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 Ergebnisbericht, Berlin, April 2015 Fraunhofer Seite 12 Quelle : Bitkom,VDMA,ZVEI

11 Offene Liste von Normen für Industrie 4.0 (1) Quelle: BITKOM, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 Ergebnisbericht, Berlin, April 2015 Fraunhofer Seite 13 Quelle. Bitkom,VDMA,ZVEI 2015

12 Offene Liste von Normen für Industrie 4.0 (2) Quelle: BITKOM, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 Ergebnisbericht, Berlin, April 2015 Fraunhofer Seite 14 Quelle: Bitkom,VDMA,ZVEI 2025

13 Offene Liste von Normen für Industrie 4.0 (3) Quelle: BITKOM, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 Ergebnisbericht, Berlin, April 2015 Fraunhofer Seite 15 Quelle :Bitkom,VDMA,ZVEI 2015

14 Lösungsweg : Material- und Informationsfluss Verknüpfung der realen und virtuellen Welt: unternehmensintern und im gesamten Wertschöpfungsnetzwerk Cyber-physische Systeme (CPS): Vernetzung von eingebetteten Systemen über drahtlose Kommunikationsnetze Internet der Dinge: automatische Identifikation von Gegenstände und Austausch von Informationen Mensch als Erfahrungsträger und Entscheider in der Industrie 4.0: wandelbarster Faktor in der Produktion Fraunhofer Seite 16

15 Wertschöpfungsmodell Maschinen- und Anlagenbau Zukunft Kunde Kauf Endprodukt Kaufvertrag, Servicevertrag Werkzeugmaschinenhersteller Betrieb einer IT-Plattform zur Speicherung von Prozess- und Technologiedaten Anlagenbetreiber Lieferung, Serviceleistungen Prozessdaten Plattform Betrieb Lieferung Rohmaterial -Lieferant Werkzeugmaschine Kaufvertrag Auswertung der Prozessdaten (interne Verbesserung) Hybride Produkt-Service-Angebote Maschinensoftware als Service Business Case Kalkulator FocusGroup mit Simon Hegele, Volkswagen, T-Systems, koncept, Fanuc Quelle: acatech, FIR Fraunhofer Seite 17

16 ERP 4.0 : Zukunfts-Aufgaben für den Mittelstand Industrie 4.0 als Basis für "Blick in die Zukunft" zur Optimierung von Produktionsreihenfolge, Dynamische Reaktion und Störungen... ERP als Service aus der Cloud (zentrales Bindeglied!) und zur Vernetzung mit mobilen Apps, Devices, Maschinen... Mobile und vernetzte Devices zur dezentralen Bereitstellung aller Daten und der Steuerungslogik Verarbeitung großer Datenmengen zur Analyse in "Echtzeit" (Maschinendaten, Sensoren, RFID) Usability, z.b. in der Produktion durch Reduktion auf das Wesentliche / die Ausnahmen bzw. adaptive Oberflächen ( Anwenderspezifisch...) Fraunhofer Seite 18

17 Industrie 4.0: Auswirkungen auf Entwicklungszeiten, -kosten und Herstellkosten IT Software: Truth Ein vollständiges PLM-System als Singl Source of Truth" Hochauflösende Daten aus Produktion und ERP nutzen (integrierte Sensortechnik) IT Hardware: Speed Simulationsbasierte, intelligente Entscheidungshilfen in der Produktion Cloudbasierte und echtzeitfähige Simulation zur Verbesserung der Steuerungsentscheidungen 4. Industrielle Revolution Kollaborationsproduktivität - Mensch / Mensch - Mensch / Maschine - Maschine / Maschine Business und Social Communities Disruptive Network Approarch Schnelle Umsetzung durch Transparenz und Kommunikation Social Behaviour: Cooperation Intelligente und selbstlernende Systeme Hoch qualifizierte Mitarbeiter Physical Systems: Automation Quelle: fir RWTH, AAchen Fraunhofer Seite 19 Quelle : FIR /RWTH Aachen

18 Potenzial : Verfügbarkeit der technische Infrastruktur in I 4.0 Fraunhofer Seite 20 Quelle: Fraunhofer IAO

19 Auf dem Weg zur Industrie 4.0 Evolution statt Revolution Unterstützung bei Umsetzung Forschung Assistenzsysteme Datenerfassung & -verarbeitung Dezentralisierung & Serviceorientierung Vernetzung & Integration Selbstorganisation & Autonomie Einfacher, mobiler, mehr Grundlage für Industrie 4.0 Systeme einführen und Nutzen Umdenken neue Geschäftsfelder erschließen Vertrauen schaffen Zusammenarbeit stärken Innovationen generieren Zukunftsthema für den Mittelstand Forschung und Entwicklung vorantreiben Machen Sie sich auf den Weg zur Industrie 4.0, einen Schritt nach dem anderen! Quelle: BMWi Erschließung der Potenziale der Anwendung von Industrie 4.0 im Mittelstand Fraunhofer Seite 21

20 Industrie 4.0 am Beispiel des Forschungsprojektes SMART FACE Das Video und weiteres Informationsmaterial finden Sie auf Fraunhofer Seite 22