Industrie 4.0 Herausforderungen in der Prozessindustrie

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1 Industrie 4.0 Herausforderungen in der Prozessindustrie Dipl.-Ing. Werner Schöfberger Leiter Verticals Process Automation Siemens AG Österreich ITC Ried: IT in der Industrie: Beyond Smart Production IT Cluster Oberösterreich Ried, 10. September 2013

2 Industrie 4.0 Industrie 4.0 ist der Begriff für die 4. industriellen Revolution Kennzeichen Starke Individualisierung der Produkte Hoch flexible Produktion Einführung von Automatisierungs- und IT Systemen die Verfahren der Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration, Selbstdiagnose und Kognition unterstützen Quelle: Wikipedia Seite 2 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

3 Agenda Vision: Produktionseinheiten sind global vernetzt und organisieren sich eigenständig, um Produktionsaufträge durchzuführen Der Weg zu Industrie nicht Revolution, sondern Evolution Voraussetzung: Integration von Produkt- und Produktions-Lebenszyklus - Zusammenwachsen von realer und virtueller Welt Herausforderung: industrietaugliches Fertigungsequipment mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation

4 Die weit in die Zukunft gerichtete acatech-vision zu Industrie 4.0 Industrie 4.0 Internet Marktplatz - verteiltes MES? - verteiltes ERP? ProCPS PE PE Um einen konkreten Produktions- Auftrag durchzuführen sind Produktionseinheiten global vernetzt und organisieren sich eigenständig (temporär). PE PE PE PE PE PE: Produktionseinheit ProCPS: Production CPS CPS: Cyber Physical System Seite 4 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector Quelle: Forschungsfragen in Produktionsautomatisierung der Zukunft, acatech 04/2012

5 Industrie 4.0 Anforderungen Vertikale Integration der Automatisierung und IT Systeme über den gesamten Wertschöpfungsprozess Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke Digitale Durchgängigkeit des Engineerings über die gesamte Wertschöpfungskette Vertikale Integration und vernetzte Produktionssysteme Unternehmensebene ERP PLM Managementebene MES Anlagen-Engineering Leitebene DCS SCADA Steuerungsebene SPS HMI Feldebene Produktdesign Produktionsplanung Produktions- Engineering Produktion Service Seite 5 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

6 Agenda Vision: Produktionseinheiten sind global vernetzt und organisieren sich eigenständig, um Produktionsaufträge durchzuführen Der Weg zu Industrie nicht Revolution, sondern Evolution Voraussetzung: Integration von Produkt- und Produktions-Lebenszyklus - Zusammenwachsen von realer und virtueller Welt Herausforderung: industrietaugliches Fertigungsequipment mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation

7 Automatisierungstechnik heute Beispiel Siemens Sektor Industry Management Level MES SIMATIC IT Production Suite SIMATIC IT Intelligence Suite Operator Level SCADA SIMATIC WinCC SCADA System Control Level SIMATIC Controllers SIMATIC HMI SINUMERIK CNC SIMOTION Motion Control Field Level SIMATIC NET Industrial Communication SIRIUS Industrial Controls SIMATIC IDENT Industrial Identification SIMATIC Distributed I/O SINAMICS Drive Systems Automatisierungstechnik Seite 7 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

8 Auf dem Weg zu Industrie 4.0 Der nächste Schritt: Integration von Produktentwicklungs- und Produktionsprozess Seite 8 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

9 Roadmap zu Industrie 4.0 : Evolution statt Revolution heute Evolution Charakteristika: Vorgeplante Abläufe Umfeld planbar gestaltet Abweichung vom Plan ist Fehler Paradigmenwechsel durch PLM-Software: Reale und virtuelle Fertigungswelt wachsen zusammen Charakteristika: Keine detaillierte Planung Selbstorganisation Automatisierter Internet-Marktplatz Seite 9 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

10 Integration über den gesamten Produktentwicklungs- und Produktionsprozess Seite 10 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

11 Durchgängigkeit über den gesamten Anlagenlebenszyklus in der Prozessindustrie Seite 11 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

12 Die Digital Enterprise ist die Kombination aus PLM und Automatisierungstechnik Enterprise Level PLM NX Product Development TEAMCENTER Collaborative PDM TECNOMATIX Digital Manufacturing PLM Management Level MES SIMATIC IT Production Suite SIMATIC IT Intelligence Suite Operator Level SCADA SIMATIC WinCC SCADA System Control Level SIMATIC Controllers SIMATIC HMI SINUMERIK CNC SIMOTION Motion Control TIA PORTAL Engineering Framework for Automation Tasks Field Level SIMATIC NET Industrial Communication SIRIUS Industrial Controls SIMATIC IDENT Industrial Identification SIMATIC Distributed I/O SINAMICS Drive Systems Automatisierungstechnik PLM Seite 12 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

13 Agenda Vision: Produktionseinheiten sind global vernetzt und organisieren sich eigenständig, um Produktionsaufträge durchzuführen Der Weg zu Industrie nicht Revolution, sondern Evolution Voraussetzung: Integration von Produkt- und Produktions-Lebenszyklus - Zusammenwachsen von realer und virtueller Welt Herausforderung: industrietaugliches Fertigungs- Equipment mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation

14 Vision der Industrie Kürzere Time-to-Market, höhere Flexibilität und geringere Komplexität Markt Dynamische Anforderungen Markt Zufriedene Kunden Information Aktuell Design Ganzheitliche Modellierung Produktion Selbstoptimierung Selbstheilung Engineering Autonome Komponenten Inbetriebnahme Selbstkonfiguration Seite 14 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

15 The next products are smaller Personalized Dr. Jagschies, GE Healthcare Life Sciences Flexible Manufacturing, Seite 15 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

16 From large facility to small, scalable and flexible Personalized Equipment Piping Vessels Instruments Valves Veldings Controls Paradigm Shift Flexibility Bags Tubes Fittings Data collection Supervision Sterilization Containment Old Pharma New Pharma 16 Sartorius/Stedim 2009 Seite 16 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

17 Integration of R&D and Manufacturing Shift in business strategy Data Portal R&D Manufacturing ERP Knowledge Management Clinical trials PLM LIMS MES Lab PAT Pilot Batch DCS / PLC Seite 17 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

18 Industrie 4.0 Die Anforderung an die Mitarbeiter wird sich verändern! Im kreativen Bereich beim Produktund Produktions-design Auf operativer Ebene als kreativer Planer, Steuerer und Überwacher Seite 18 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

19 Agenda Vision: Produktionseinheiten sind global vernetzt und organisieren sich eigenständig, um Produktionsaufträge durchzuführen Der Weg zu Industrie nicht Revolution, sondern Evolution Voraussetzung: Integration von Produkt- und Produktions-Lebenszyklus - Zusammenwachsen von realer und virtueller Welt Herausforderung: industrietaugliches Fertigungsequipment mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation

20 Industrie 4.0 Produktion auf Basis von Cyber-Physischen-Systemen Intelligente Produkte Das zu fertigende Produkt besitzt alle erforderlichen Informationen über seine Produktionsschritte Autonome Produktionseinrichtungen Selbstorganisation vernetzter Produktionseinrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette Produktionsschritte werden auf Basis der aktuellen Situation flexibel ausgehandelt Reduzierung der Komplexität durch intelligentere Strukturen! Seite 20 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

21 Cyber-Physische-Produktionssysteme besitzen alle Informationen digital als virtuelles Abbild Cyber-Physisches- Produktionssystem: Real (physisch) + Virtuell (digitale Daten) Enthält alle Informationen über Mechanik (CAD) Elektrik (CAE) Automatisierung, HMI Safety, Security Maintenance Ortsangabe, Identität Zustand SW-Version Schnittstellen Das virtuelle Abbild ist immer aktuell und wird über den gesamten Lebenszyklus erweitert Produktdesign Produktionsplanung Produktions- Engineering Produktion Service Seite 21 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

22 Heute überwiegend manueller Engineering- Workflow - noch ein weiter Weg bis Industrie 4.0 Typischer Engineering-Workflow für Maschinen Manuelle Auswahl Manuelle Modellierung Manuelles Einrichten Manuelle Fertigungsplanung Auf dem Weg zu Digital Enterprise Datenintegration über die gesamte Werkzeugkette Ablösung physischer Prototypen durch digitale Modelle Ganzheitliche Abbildung des Produkt- und Produktions-Lebenszyklus Signifikante Produktivitätssteigerung im Engineering-Prozess und über den Lebenszyklus Industrie 4.0 Zusätzlich umfangreiche Plug & Play-Fähigkeiten von Komponenten, Maschinen, Anlagen Selbstorganisation in der Fertigung Ziele: höhere Flexibilität und Ressourceneffizienz, mehr individuelle Produkte, kürzere time-to-market Seite 22 ITC Road Show DI Werner Schöfberger Industry Sector

23 Chancen und Herausforderungen aus dem Thema Industrie 4.0 Neben technischen Herausforderungen warten auch eine Vielzahl organisatorischer und sozialer Themen auf uns Standardisierung und Referenzarchitektur Beherrschung komplexer Systeme Flächendeckende Breitbandinfrastruktur für die Industrie Sicherheit Arbeitsorganisation und gestaltung im eigenen Unternehmen und im Unternehmensnetzwerk Anpassung der Qualifikation der Mitarbeiter (Ausund Weiterbildung) Rechtliche Rahmenbedingungen Ressourceneffizienz

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl. Ing. Werner Schöfberger Siemens AG Österreich I IA AS PA Wolfgang-Pauli Straße Linz Telefon: werner.schoefberger@siemens.com