SmartFactory KL Wegbereiter von Industrie 4.0 Willkommen in der Zukunft der industriellen Produktion
02 VORWORT Konkrete Lösungen sind gefragt Das Internet ist heute der Treiber umbruchartiger Veränderungen seit vielen Jahren schon für uns Menschen und jetzt auch immer stärker in der Industrie. Der Kunde bestellt sein individuell konfiguriertes Produkt bequem per Mausklick und erwartet eine schnelle Lieferung. Damit dieser Wunsch Realität wird, muss die Industrie in der Nähe und individuell produzieren, was wiederum konkurrenzfähige Produktionskosten und eine flexible Produktion voraussetzt. Das gelingt nur durch einen völlig neuen Ansatz zur Fabrikautomatisierung. Hier zeigt das Internet mit seinen weltweiten Standards den richtigen Weg: Wenn wir alle Elemente in unserer Produktion vergleichbar zu LEGO -Bausteinen per Internet-Technologie vernetzen, werden wir deutlich schneller und kostengünstiger produzieren. Gleichzeitig werden wir flexibler, wenn wir den Mitarbeiter in diese Prozesse einbinden und mit Hilfe von smarten Assistenzsystemen befähigen. Das ist die Grundidee von Industrie 4.0. Inzwischen ist diese Idee, die in unserer SmartFactory 2005 ihren Ursprung hatte, zu einer weltweiten Marke geworden. Der Begriff wird zunehmend auf Englisch mit ie geschrieben. Gleichzeitig ist festzustellen, dass wir von der Vision nun in der Realität angekommen sind. Die Unternehmen verlangen nach Lösungen zu Recht. Die Zeit des Forschens und Diskutierens ist vorbei konkrete Lösungen sind gefragt. Daraus entwickelt sich ein riesiger Markt: nicht nur für Hardware- und Software-Produkte, auch Wissenstransfer steht zunehmend im Interesse. Ein schrittweises Vorgehen, um Anwendern den Einstieg zu ermöglichen, ist nun gefragt. In der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. haben wir, gemeinsam mit unseren rund 50 industriellen und akademischen Partnern, eine innovative Demonstrationsplattform entwickelt, mit der wir viele technische Lösungen vorführen. Durch zahlreiche Industrieprojekte, die wir auch als Konsortialführer des Mittelstand 4.0- Kompetenzzentrums Kaiserslautern mit KMUs in der Region durchführen, besitzen wir die notwendigen Erfahrungen, um Unternehmen in der Umsetzung und Anwendung neuer Lösungen zu unterstützen. Industrie 4.0 ist als Schlagwort schon seit Jahren bekannt doch mehr denn je können wir jetzt den Einzug konkreter Konzepte und Ideen in die Produktionen dieser Welt beobachten. Die SmartFactory KL leistet seit 2005 Pionierarbeit auf diesem Gebiet. Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke Initiator und Vorstandsvorsitzender SmartFactory KL
04 ÜBER UNS 2014 wurde die einzigartige, herstellerübergreifende Industrie 4.0-Anlage erstmals präsentiert. Die Anlage befindet sich bereits in der fünften Iteration im gewachsenen Partnerkonsortium. Gemeinsam forschen, entwickeln, realisieren. Bei SmartFactory KL forschen verschiedene Netzwerkpartner gemeinsam an praxisnahen Pilotanlagen. Modulübergreifende Produktweitergabe des intelligenten Werkstücks. SmartFactory KL ist eine weltweit einzigartige, herstellerunabhängige Demonstrationsund Forschungsplattform, in der innovative Informations- und Kommunikationstechnologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung getestet und weiterentwickelt werden. Unser Ziel ist die Integration ausgereifter Informationstechnologien in die Fabrikautomation. Die bereits im Alltag gebräuchlichen Geräte und Anwendungen aus der Konsumelektronik, wie beispielsweise Tablet-PCs, Smartphones, Navigationsgeräte oder drahtlose Kommunikationssysteme, sollen die traditionelle Arbeitsweise in der Industrie bereichern und den Weg zu flexibleren und effizienteren Konzepten im zukünftigen Fabrikbetrieb eröffnen. SmartFactory KL kooperiert von Anbeginn intensiv mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI). Diese erfolgreiche Zusammenarbeit garantiert den Anschluss an die deutsche Spitzenforschung auf dem Gebiet innovativer Softwaretechnologien. Getragen wird die Initiative durch die aktive Beteiligung ihrer Partner sowie durch die finanziellen Beiträge von Förderern. Die Partner und Förderer gestalten eine lebendige Partnerschaft, um die Vision der Fabrik der Zukunft mit modernen und innovativen Mitteln zu verwirklichen. Wir laden Sie ein, an unserem Netzwerk teilzuhaben. Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. wurde im Jahr 2005 als gemeinnütziger Verein gegründet, um ein Netzwerk von Akteuren aus Industrie und Forschung zu etablieren und darin gemeinschaftliche Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu initiieren und durchzuführen. Dabei reicht die Bandbreite von der Arbeit an Basistechnologien bis zur Entwicklung marktfähiger Produkte.
06 MEILENSTEINE Unsere Meilensteine: In großen Schritten von der Idee in die Anwendung. 2. Demonstrator: Keyfinder-Anlage 2013 2016 Mittelstand 4.0- Kompetenzzentrum Kaiserslautern SmartFactory KL hat sich in den letzten 13 Jahren rasant entwickelt von einem Verein, den wenige Mitglieder mit einer gemeinsamen Vision gegründet haben, zum führenden Kompetenzzentrum und Wegbereiter von Industrie 4.0. 1. Innovationstag 2009 Living lab 2010 2014 3. Demonstrator: Industrie 4.0- Produktionsanlage 2018 rund 50 Partner Innovationspreis T-Mobile 2009 AWARD 2015 DFKI BASF Pepperl+Fuchs ProMinent Gründung 2005 1. Demonstrator: Seifenanlage 2007 AWARD Audi Production Award 2012 4. Demonstrator: SkalA 2009 SmartFactory KL veranstaltet den 1. Innovationstag Industrie trifft Wissenschaft, der von nun an jährlich stattfindet. Die Veranstaltung stößt auf großes Interesse bei Gästen aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft, Forschung und Medien. KSB TU Kaiserslautern AWARD Siemens Land der Ideen 2007 2010 Im Rahmen des BMBF-Spitzenclusters wird SmartFactory KL als eines von drei Living Labs zum Mittelpunkt der Entwicklung und Evaluierung emergenter Software für die Prozess- und Fertigungsindustrie. 2005 Die BASF, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, KSB, Pepperl+Fuchs, ProMinent, die Technische Universität Kaiserslautern und Siemens gründen die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. in Kaiserslautern. 2007 Die erste Demonstrationsanlage wird in Betrieb genommen. Die sogenannte Seifen-Anlage, die kundenindividuell Seife in Flaschen abfüllt, zeigt erstmals im kleinen Maßstab, wie eine intelligente Fabrik in der Praxis aussehen kann. 2014 Die SmartFactory KL präsentiert gemeinsam mit zehn Industriepartnern die weltweit erste, herstellerübergreifende Industrie 4.0-Produktionsanlage auf der Hannover Messe. 2016 SmartFactory KL wird, zusammen mit weiteren Kompetenzträgern aus der Region, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) zum Mittelstand 4.0- Kompetenzzentrum Kaiserslautern ernannt. 2018 Mittlerweile arbeiten rund 50 Partner im Sinne des Mottos Fortschritt im Netzwerk gemeinsam daran, das Projekt SmartFactory KL voranzubringen.
08 MISSION Unsere Mission: Wir bereiten der intelligenten Fabrik von morgen den Weg. Die vier Stufen der Industriellen Revolution Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), Modicon 084 1969 4. Industrielle Revolution auf Basis von Cyber- Physical Systems (CPS) 3. Industrielle Revolution Erster mechanischer Webstuhl 1784 Erstes Fließband, Schlachthöfe von Cincinnati 1870 2. Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mit Hilfe von elektrischer Energie durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion Grad der Komplexität 1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft Zeit Ende 18. Jhdt Beginn 20. Jhdt Beginn 70er Jahre 20. Jhdt heute Quelle: DFKI 2011 Die für die Umsetzung einer Smart Factory notwendigen Technologien sind in der Konsumentenelektronik bereits verfügbar ihre Überführung in die Industrie ist der nächste logische Schritt. Hier kommen moderne Informations- und Kommunikations-Technologien, zum Beispiel Wireless Sensor Networks, semantische Produktgedächtnisse, mobile Interaktion oder allgegenwärtiger Webzugang zum Einsatz. Sie ermöglichen die Verschmelzung von Produktionstechnologie mit Informationstechnologie. Mithilfe der allgegenwärtigen Internet-Technologien können wir die Elemente einer Produktion in ein flexibles, selbst organisierendes Netzwerk von Aktoren, Sensoren und ganzen Modulen einbinden. Dem Internet of Things folgend, entwickeln sich moderne Fabriken zu intelligenten Umgebungen, in denen der Bruch zwischen der realen und der digitalen Welt immer kleiner wird. Aus dem Internet of Things im alltäglichen Umfeld entwickelt sich die Vision der Factory of Things für das Fabrikumfeld die Geburt der Smart Factory. Als herstellerunabhängige Technologieplattform realisieren wir mit unseren Partnern innovative Fabriksysteme im Sinne von Industrie 4.0 und setzen diese in der Praxis um. Die SmartFactory KL zeigt mit der weltweit ersten herstellerübergreifenden Industrie 4.0- Produktionsanlage, wie hochgradig wandlungsfähige Fertigung bis hin zu Losgröße 1 effizient realisiert wird egal, ob in einer vorhandenen Produktion oder im Greenfield. Einheitliche Standards an den Schnittstellen ermöglichen eine herstellerübergreifende Anbindung von Produktionsanlagen, Logistiksystemen, Versorgungsinfrastruktur und IT-Systemen. Die Forderung nach individuellen Produkten, kürzeren Innovationszyklen und effizienter Herstellung vor Ort kann somit erfüllt werden.
10 LEISTUNGSSPEKTRUM Wir arbeiten mit Ihnen an der Umsetzung der intelligenten Fabrik von morgen. Gemeinsam forschen SmartFactory KL koordiniert die gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Mitglieder. Wir identifizieren Forschungsinteressen, überprüfen Möglichkeiten zur Unterstützung der Vorhaben durch Fördermittel auf nationaler wie internationaler Ebene und bilden kompetente Konsortien. Zur Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten können wir auf hochqualifizierte und erfahrene Mitarbeiter zurückgreifen. Unsere Mitglieder können im Kontext von SmartFactory KL auch Studien- und Diplomarbeiten platzieren. Hierfür steht uns ein Pool an motivierten und interdisziplinär ausgebildeten studentischen Mitarbeitern und Absolventen der relevanten Studiengänge zur Verfügung. Zusammenarbeit ist der Schlüssel zum Erfolg: SmartFactory KL produziert keine fertige Lösung Industrie 4.0 zum Verkauf. Unserer Philosophie entsprechend lösen wir die Herausforderungen der Zukunft gemeinsam mit Interessenten und Partnern. Das heißt: wir überprüfen Unternehmen auf ihre Industrie 4.0-Readiness und begleiten sie über alle Entwicklungsstufen hinweg bei der Umsetzung. Gemeinsam entwickeln In der SmartFactory KL arbeiten die Mitglieder in mehreren Arbeitsgruppen zu unterschiedlichen Themen zusammen. Entwicklungen, Trends, Visionen und Ideen, die die Gruppenmitglieder gemeinsam bestimmen, werden hier erarbeitet und konzeptuell geplant, um sie im nächsten Schritt in die Demonstrationsanlage zu integrieren und somit zu realisieren. Forscher aus dem Team der SmartFactory KL treten dabei als Moderator auf und fördern den Austausch zwischen den Partnern. Das Team der SmartFactory KL ist interdisziplinär besetzt. Mitarbeiter aus den Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik, Informatik, Wirtschaftsingenieurwesen und Marketing bieten ein breites Spektrum. Zusammenarbeit auf Augenhöhe zeichnet die SmartFactory KL aus.
12 LEISTUNGSSPEKTRUM Testen und weiterentwickeln: die Demonstratoren der SmartFactory KL dienen als Testbed für neue Technologien. Die in anwendungsnahen Forschungsprojekten erarbeiteten Ergebnisse überführen wir in die industrielle Praxis. Gemeinsam testen Innerhalb eines Netzwerks aus Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen stellt SmartFactory KL eine herstellerunabhängige, realitätsnahe Forschungs- und Demonstrationsumgebung zur Verfügung. Diese Plattform dient als Testbed für neue Technologien, Steuerungsarchitekturen und Komponenten: Anlagenteile und Steuerungselemente unterschiedlichster Hersteller können im Rahmen von Prototypentests und Pilotvorhaben integriert, getestet und weiterentwickelt werden. Gemeinsam realisieren SmartFactory KL unterstützt Mitglieder und Kunden in allen Phasen von Beratungsprojekten: Von der Identifikation und Bewertung von Anwendungsfällen über die Konzeption individueller Industrie 4.0-Lösungen und deren Einbettung in bestehende Produktionsprozesse bis hin zur technischen Koordination Ihres Industrie 4.0- Projektes sowie der Erarbeitung von Migrationsstrategien für Folgeaktivitäten. Gemeinsam kommunizieren SmartFactory KL organisiert für Mitglieder und Kunden Informationsveranstaltungen und interaktive Workshops zu aktuellen Forschungsthemen und Fragestellungen aus der Praxis. Dabei werden Denkanstöße diskutiert und an Partnerinstitutionen weitergegeben. Die Verbreitung der erarbeiteten Themen fördern wir durch öffentlichkeitswirksame Aktivitäten wie Messeauftritte, Konferenzbeiträge, wissenschaftliche Veröffentlichungen und Pressearbeit. Ebenso kommunizieren wir Forschungsund Entwicklungsergebnisse innerhalb des Netzwerkes und nach außen. Auch in Richtung Politik und Verbände ist die SmartFactory KL ein schlagkräftiges Sprachrohr. In Kooperation mit den relevanten Gremien initiieren und begleiten wir Standardisierungsvorhaben auf nationaler und internationaler Ebene. Durch die Bereitstellung erster öffentlich zugänglicher Standards liefern wir Industrie- und Anlagenbauern den Anschub, die Ideen von Industrie 4.0 auch als Businessmodelle zu verwirklichen und in konkreten Produkten heute schon zu realisieren. So tragen wir dazu bei, die in anwendungsorientierten Forschungsprojekten erarbeiteten Ergebnisse in die industrielle Praxis zu überführen.
14 UNSERE MITGLIEDER Viele Mitglieder, ein gemeinsames Ziel: Wir wollen uns einen Vorsprung sichern. Die Realisierung von Industrie 4.0 erfordert Ideen und Zusammenarbeit, Experimentierfreude und Lernbereitschaft. Viele renommierte Unternehmen und Einrichtungen haben dies erkannt und unterstützen uns als Mitglieder. Gemeinsam in einem starken Netzwerk sammeln wir wichtige Erfahrungen, entwickeln konkrete Lösungen für die Praxis und entwickeln die Zukunft der intelligenten Fabrik maßgeblich weiter. Sie sind herzlich eingeladen, sich an diesem starken Netzwerk zu beteiligen. Stand: 01. April 2018
16 INNOVATIVE FABRIKSYSTEME (IFS) Unsere Themenfelder: www.dfki.de/web/forschung/ifs Der Forschungsbereich Innovative Fabriksysteme (IFS) am DFKI, unter der Leitung von Prof. Dr. Martin Ruskowski, beschäftigt sich mit Forschungsfragen rund um Industrie 4.0 und die Fabrik der Zukunft. Hier werden in Forschungs- und Industrieprojekten wissenschaftliche Ansätze und neue Konzepte erarbeitet, die dann im Industrieumfeld zur praktischen Erprobung kommen. Teilweise werden diese Ergebnisse auch in der SmartFactory KL zusammen mit den Mitgliedern in die Realisierung überführt. Dieser enge Schulterschluss von DFKI und SmartFactory KL ist ein wichtiger Baustein für den Erfolg unserer Arbeit. Smart Automation Wie werden Anlagen, Module und Feldgeräte in einer Industrie 4.0-Umgebung automatisiert und vernetzt? An folgenden Themen arbeiten wir: Modularisierungskonzepte für Anlagen, Infrastrukturen und Software (Plug&Produce) Integration von Industrie 4.0- Lösungen in bestehende Umgebungen (Retrofitting) Interdisziplinäres Engineering von Cyber-Physischen Produktionssystemen Edge-Architekturen für serviceorientierte Anlagenstrukturen Smart Integration Mensch und Maschine werden künftig enger zusammenarbeiten. Wie kommen die richtigen Informationen zu den richtigen Systemen, damit diese sinnvoll interagieren können? Folgende Themen stehen bei uns im Mittelpunkt: Digitale Vernetzung von IT-Systemen und Produktionsanlagen Vertikale und horizontale Integration Kombination von Digitalisierung und Lean-Production zu Lean Automation Simulation und Prozessoptimierung auf Basis des Digital Twin Smart Human-Machine Interfaces Wie können Mensch und Maschine im smarten Produktionsumfeld optimal zusammenarbeiten? Wir entwickeln folgende Themen weiter: Wissensmanagement und Workflowmanagement im Produktionsumfeld Kontextsensitive Benutzungsschnittstellen Assistenzsysteme und Intentionserkennung (Smart Worker) Kombination innovativer Technologien und Geräte im Produktionsumfeld Die enge Zusammenarbeit von DFKI, SmartFactory KL und Industriepartnern ist der Schlüssel zum Erfolg.
18 MITTELSTAND 4.0 Schwerpunkte zur Unterstützung des Mittelstands bei der Digitalisierung: Strategie & Geschäftsmodelle Mensch & Arbeit 4.0 Automatisierung & Vernetzung Die SmartFactory KL wurde 2016, zusammen mit weiteren Kompetenzträgern aus der Region, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) zum Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern ernannt. Das Kompetenzzentrum ist Teil des Förderschwerpunkts Mittelstand-Digital Strategien zur digitalen Transformation der Unternehmensprozesse, der vom BMWi initiiert wurde, um Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen und Handwerk voranzutreiben. Beispiel Projektbegleitung: Die MÖLLE GmbH auf dem Weg zur Digitalisierung Die Firma MÖLLE aus Kastellaun implementiert in ihrem Digitalisierungsprojekt Sensoren an die Bestandsanlagen, um die Datenübertragung ins ERP-System (Enterprise Resource Planning) zu ermöglichen. Der Hersteller von Innenverpackungen wird bei der Realisierung dieses Nachrüstens bzw. Retrofittings von den Experten des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Kaiserslautern unterstützt. Beispiel Qualifizierung: Schulungen auf dem Gebiet von Industrie 4.0 und Digitalisierung Die einzelnen Schulungsmodule des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Kaiserslautern lassen sich nach individuellen Bedarfen kombinieren. Mit dem modularen Schulungsdemonstrator lernen die Teilnehmer die Paradigmen von Industrie 4.0 am Beispiel der Herstellung eines Würfels kennen. Kontakt: Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern c/o Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. Trippstadter Straße 122, 67663 Kaiserslautern Infocenter: 0631/20575-2080 info@komz-kl.de Weitere Informationen zu Mittelstand-Digital finden Sie unter www.mittelstand-digital.de Das Team des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Kaiserslautern besteht aus einem Pool an motivierten Experten rund um Digitalisierung und Industrie 4.0.
Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. Trippstadter Straße 122 67663 Kaiserslautern T +49 (0) 631 / 20575-3401 F +49 (0) 631 / 20575-3402 M info@smartfactory.de Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. (SmartFactory KL ) ist ein gemeinnütziger Verein, eingetragen im Vereinsregister Kaiserslautern. Vereinsregisternummer: VR 2458 Kai Umsatzsteueridentifikationsnummer: DE249965612 Vorstand Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke (Vorsitzender) Andreas Huhmann, HARTING AG & Co. KG Dr. Thomas Bürger, Bosch Rexroth AG Klaus Stark, Pilz GmbH & Co. KG Geschäftsführung Rüdiger Dabelow, DFKI GmbH Quellenangabe, Bilder A.Sell; M. Schäfer; F. Mohr Alle Neuigkeiten rund um die SmartFactory KL in unserem Newsletter. www.smartfactory.de