Industrie4.0 bei WITTENSTEIN

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1 Industrie4.0 bei WITTENSTEIN Dr. Jochen Schlick Leiter Zukunftsfeld Cyber-Physische Systeme WITTENSTEIN AG

2 Übersicht Industrie4.0 Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland Der inhaltliche Ursprung: Das Internet der Dinge und Dienste Digitale Information in der Fabrik - Technologieparadigmen Umsetzung bei WITTENSTEIN Zusammenfassung

3 Anteil produzierendes Gewerbe an gesamtwirtschaftlicher Wertschöpfung in % Handlungsbedarf Industrieanteile im Vergleich Jahr Quelle: Forschungsunion: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 (2012)

4 Die Entwicklung zur intelligenten Umgebung Anzahl Rechner Quelle: Prof. Wahlster, DFKI GmbH

5 Zitate und Thesen zu Industrie 4.0 Durch die digitale Veredelung von Produktionsanlagen und industriellen Erzeugnissen bis hin zu Alltagsprodukten mit integrierten Speicher- und Kommunikationsfähigkeiten, Funksensoren, eingebetteten Aktuatoren und intelligenten Softwaresystemen entsteht hier eine Brücke zwischen virtueller ( cyber space ) und dinglicher Welt ( ). Wahlster, Helbig, Kargermann : Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution. VDI nachrichten, Berlin, Durch konsequentes Zusammenführen der digitalen und der realen Welt wird die zunehmende Dynamik und Komplexität in unseren Fabriken beherrschbar. Prof. Wahlster, DFKI GmbH Das Internet der Dinge und Dienste & Daten wird zur prägenden Infrastruktur ( ) Prof. Wahlster, DFKI GmbH

6 Industrielle Revolutionen Produktivität Die 4. Industrielle Revolution 3. Computer-Integrated-Manufacturing 2. Taylorismus 1. Industrielle Produktion Zeit

7 Übersicht Industrie4.0 Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland Der inhaltliche Ursprung: Das Internet der Dinge und Dienste Digitale Information in der Fabrik - Technologieparadigmen Umsetzung bei WITTENSTEIN Zusammenfassung

8 Paradigmen des Internet of Things Allgegenwärtige Vernetzung - Digitalisierung von Alltagsgegenständen Datenerfassung in High Resolution Auslesen/ Filtern/ Interpretieren/ Allgegenwärtige Intelligenz - Proaktive autonome Steuerung o. Regelung Effektiver Informationszugriff und effiziente Auswertung mit Internet-Technologien - Wissen/ Know-How Prozess Allgegenwärtige Assistenz Information/ Rückmeldung Interaktion Datenerfassung Auswertung Erfassung

9 Anwendungen des durchgängigen Informationszugriffs Horizontale Integration Effektiver Informationsaustausch im Wertschöpfungsnetzwerk Effektiver Informationszugriff im produzierenden Unternehmen Produkt Anlage Vertikale Integration Vernetzte Produktions- und IT-Systeme Digitale Durchgängigkeit des Engineerings Informationszugriff über Lebenszyklus und Wertschöpfungsketten Nach: Umsetzungsempfehlung für das Zukunftsprojekt Industrie April 2013

10 Sichtweisen auf Industrie 4.0 Disruptive Sichtweise Industrie 4.0 ermöglicht komplett neue Geschäftsund Wertschöpfungsmodelle Progressive Sichtweise Industrie 4.0 löst Probleme von heute mit innovativen Informations- und Kommunikationstechnologien Destruktive Sichtweise Industrie 4.0 ist nicht neu und beinhaltet keine innovativen Ansätze Proprietary information

11 Übersicht Industrie4.0 Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland Der inhaltliche Ursprung: Das Internet der Dinge und Dienste Digitale Information in der Fabrik - Technologieparadigmen Umsetzung bei WITTENSTEIN Zusammenfassung

12 Paradigmen des Internet der Dinge im Produktionsumfeld Grenzen auflösen - Global planen, lokal produzieren - Situative Erweiterung von Kapazitäten - Nutzung von Synergien Überraschungen meistern - Produktion am optimalen Betriebspunkt - Transparenz über Betriebszustände Global Facility Wissen tragen - Kennt Historie und Ist-Zustand - Kennt Wege zum Ziel - Kommuniziert mit Umfeld Virtual Production Smart Factory Smart Product Einschränkungen reduzieren - Telepräsenz - Omipräsentes Wissen - Fehler vermeiden Augmented Operator Smart Equipment Wissen teilen - Ausfälle kompensieren - Auslastung anpassen - Unterstützung Engineering

13 Anwendungsbeispiele für intelligente Produkte mit digitalen Produktgedächtnissen Informationen zur Geräteintegration Medienbruchfreie Wartungsdokumentation Monitoring Produktund Betriebsdaten Vorbeugende Instandhaltung Bild: Wittenstein AG Automatische Kompatibilitätsprüfung

14 Intelligente Produktionsanlagen Smart Machines Selbstoptimierende Produktionssysteme Eigenständige Festlegung der Qualitäts- und Produktivitätsziele der einzelnen Prozessschritte zur ganzheitlichen Optimierung der Wertschöpfungskette Kontextsensitive kognitive Maschinensysteme Dynamische Anpassung von Produktionsparametern abhängig von Umgebungseinflüssen Berücksichtigung von Wissen über Produkte und Anlagen zur Optimierung der Produktion nach Zielvorgabe Adaptivität und Autonomie Selbständige Konfiguration der Anlagensteuerung zur Laufzeit Autonome Regelung von Bearbeitungsprozessen nach Zielvorgabe Kommunikation und verteilte Funktionalität Die Fabrik als Netzwerk von mechatronischen Systemen und Menschen Auflösung der Kommunikationshierarchie Horizontale und vertikale Integration Heutige Realität und aktuelle Herausforderungen

15 Beispiele für kontextsensitive Assistenz mit Augmented Reality Foto: DFKI GmbH Foto: DFKI GmbH Foto: DFKI GmbH Instandhaltung Montage Training von Mitarbeitern Prozess- und Qualitätsüberwachung

16 Übersicht Industrie4.0 Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland Der inhaltliche Ursprung: Das Internet der Dinge und Dienste Digitale Information in der Fabrik - Technologieparadigmen Umsetzung bei WITTENSTEIN Zusammenfassung

17 Intern Umfeld Das Zukunftsfeld cyberphysische Systeme Kompetenz und Partnerschaften Markt intelligentes vernetztes mechatronisches System Eigene Produkte Eigene Produktion Entwicklung Applikation Dr. Jochen Schlick

18 Intern Umfeld Das Zukunftsfeld cyberphysische Systeme Kompetenz und Partnerschaften Markt intelligentes vernetztes mechatronisches System Eigene Produkte Eigene Produktion Entwicklung Applikation Dr. Jochen Schlick

19 Perspektive: Produktion Industrie 4.0 in der Urbanen Produktion der Zukunft Industrie 4.0 Produkte und Konzepte an realen Maschinen und Anlagen umsetzen Erprobung von intelligenten Antrieben und CPS-Modulen in einer echten Fertigung Vernetzung und Integration einzelner CPS-Module über Referenzarchitektur Erster Durchstich von Cyber-Physical Production Systems in der Urbanen Produktion der Zukunft

20 Umsetzungsansätze Anwendungsfälle zu Industrie 4.0 in Fellbach Flexible Produktionslogistik durch das Internet der Dinge in der Produktion Produktionsplanung und -steuerung in der CPS-Fabrik Schadensfrüherkennung, Prozessinformation und -Dokumentation Auto-ID basiertes Rüstteilemanagement Proprietary information

21 Intern Umfeld Das Zukunftsfeld cyberphysische Systeme Kompetenz und Partnerschaften Markt intelligentes vernetztes mechatronisches System Eigene Produkte Eigene Produktion Entwicklung Applikation Dr. Jochen Schlick

22 Abnehmender WITTENSTEIN Einfluss Vernetzte und intelligente mechatronische Antriebssysteme Mechatronische Antriebssysteme von WITTENSTEIN ermöglichen neue Geschäftsmodelle optimieren technische und organisatorische Prozesse und Prozessketten beim Kunden erhöhen Verfügbarkeit und verkürzen Inbetriebnahme ermöglichen transparente technische Prozesse Proprietary information

23 WITTENSTEIN tool drive Demonstrator Ausgangssituation: Fertigungsprogramm in der jeweiligen Anlagensteuerung eincodiert Eingeschränkte Flexibilität bei der Fertigungsauftragseinplanung Kurzfristige Kundensonderwünsche nur schwer einsteuerbar Zielsituation: Produkt konfiguriert Anlage, d.h. das Werkstück teilt der Fertigungseinrichtung eigenständig mit zu welchem Zeitpunkt und nach welcher Abfolge es mit welchem Werkzeug wie bearbeitet werden will! Technische Umsetzung: Ausstattung von Produkten und Maschinen mit RFID-Technologie Steuerungsprogramm zum Fertigungsablauf im Produkt integriert Intelligentes Tool Drive System führt Produktsteuerungsbefehle aus Erwarteter Nutzen: Erhöhte Maschinenflexibilität und Anlagenverfügbarkeit Herstellung kundenindividueller Produkte und Systemlösungen Reduzierung von Fertigungskosten durch einfache Steuerungsstruktur Proprietary information

24 Vernetzte mechatronische Antriebssysteme HMI 2014 Halle 15, Stand F08 Proprietary information

25 Intern Umfeld Das Zukunftsfeld cyberphysische Systeme Kompetenz und Partnerschaften Markt intelligentes vernetztes mechatronisches System Eigene Produkte Eigene Produktion Entwicklung Applikation Dr. Jochen Schlick

26 Kompetenz und Partnerschaften Mit CPS zur Netzwerkökonomie Traceability Teamorientierung Wandelbarkeit Realtime-Monitoring Embedded Cyber OPC-UA Security FPGA Die Fähigkeit, Selbst-Optimierung neue Applikationsfelder in Multi-Core Code-Generation verschiedensten Lean Production Branchen zu identifizieren und Entwicklungspartner Identifikation von in einem globalen Kontext zu Werkstücken SysML gewinnen, schafft Digitale einen Fabrik Vorsprung vor Produzierendes Komponenten- der rein technischen Spezialisierung. Unternehmen 1 hersteller Kontinuierlicher Verbesserungsprozess Führungsexzellenz Liefertreue Produktivität Tools Engineering-Prozess Integrationsplatform System-Integrator 1 ) Nach: Kargermann, H.; Wahlster, W.; Helbig, J.: Umsetzungsempfehlung für das Zukunftsprojekt Industrie Proprietary information

27 Übersicht Industrie4.0 Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland Der inhaltliche Ursprung: Das Internet der Dinge und Dienste Digitale Information in der Fabrik - Technologieparadigmen Umsetzung bei WITTENSTEIN Zusammenfassung

28 Zusammenfassung Das Internet der Dinge Umfassender Zugriff auf aktuelle und hochauflösende Informationen Industrie4.0 Das Internet der Dinge in der industriellen Anwendung Industrie4.0 bei WITTENSTEIN Strategisch wichtiges Zukunftsfeld und sowohl Chance für eigene Produkte als auch Effizienztreiber in der eigenen Produktion WITTENSTEIN-Produkte für Industrie4.0 Vom spielfreien Planetengetriebe zum vernetzten und intelligenten cybermechatronischen System