INDUSTRIE 4.0 PRODUKTIONSTHEMA DER ZUKUNFT VDMA-Veranstaltung»Industrie 4.0 Hype, Evolution oder Revolution«Denkendorf, 25.07.2013 F1
Produktion erleichtert den Weg aus der Krise Nationen mit hohem Produktionsanteil erholen sich schneller von Wirtschaftskrisen als andere. F2
Die Anforderungen an die Produktion steigen Ausschläge werden größer und kurzzyklischer * +20 in 1 Jahr +25 in 1 Jahr +55 in 1 Jahr +75 in 2 Jahren -20 in 1 Jahr -55 in 0,5 Jahren -65 in 1 Jahr -25 in 1 Jahr ->? *Zahlen aus Diagramm abgelesen F3
Absatzzahlen werden volatiler auch kurzfristig Unterschiedliche Einflüsse wirken auf die Stückzahlvolatilität Konjunkturzyklen Saisonalität Absatz Absatz 6-8 Jahre Zeit 1. Jahr 2. Jahr Zeit Produktlebenszyklus MIX! Planbar? Projektgeschäft Absatz Absatz 3 Jahre 3 Jahre 3 Jahre Zeit 1. Jahr 2. Jahr Zeit Bildquellen: www.porsche.de, www.cesifo.de F4
Trends und Antworten Trend: Die Märkte werden dynamischer Antwort: Flexibilität und Wandlungsfähigkeit Ressourcen Markt F5
Immer mehr I&K-Technologie dringt in die Produktion. VDI Nachrichten vom 12. Oktober 2012 F6
Die 4. Industrielle Revolution hat begonnen Konzept Smart Factory aus dem acatech-ak Industrie 4.0 F7
Die Evolution von eingebetteten Systemen zum Internet der Dinge Vision: Internet der Dinge Intelligente Umgebung z.b. Smart City Cyber-Physical Systems z.b. Smart Factory, Smart Grid Vernetzte eingebettete Systeme z.b. Intelligente Kreuzung Eingebettete Systeme z.b. Airbag Quelle: PG Kommunikation, DFKI, 2012 F8
Industrie 4.0 Cyber-Physical Systems CPS Cyber Physical Systems sind Produkte mit eingebetteter Hardund Software haben Sensoren und Aktoren, die auf die physikalische Welt reagieren nutzen Internetprotokolle und -Dienste zur Vernetzung interagieren über Anwendungsgrenzen hinweg steuern Unternehmen und ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit Quellen: www.acatech.de/cps und Gausemeier F9
Auf dem Weg zur Industrie 4.0 Erste Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)»Modicon 084«1969»Smart Factory«4. Industrielle Revolution auf der Basis von Cyber- Physical Systems Erster mechanischer Webstuhl 1784 Fließband bei Ford, Anfang 20. Jh. 3. Industrielle Revolution durch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion 2. Industrielle Revolution durch Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mit Hilfe von elektrischer Energie 1. Industrielle Revolution durch Einführung mechanischer Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft Grad der Komplexität Ende 18. Jh. Beginn 20. Jh. Beginn 1970er heute Quelle: DFKI Beschäftigung Bestimmung Mitbestimmung Abstimmung/Kooperation Prozesse starr flexibel adaptiv in Echtzeit Ressourcen nach Prognose nach Verbrauch auftragsbezogen F10
Cyber-Physical Systems einige Anwendungen Im Kontext der Produktion Mobile Informations- und Entscheidungsunterstützung Teileverfolgung Condition Monitoring Fernwartung Funktionen und Varianten per Software Im täglichen Leben Ambient Assisted Living Vernetzte Navigationssysteme Fahrerassistenzsysteme EO smart connecting car Quellen: Fraunhofer IAO, 1) www.pro-smart-metering.de 2) blogs.bournemouth.ac.uk / nullbarriere.de 3) Geisberger, Broy (Hrsg): agenda CPS/; www.7-forum.com 4) robotik.dfki-bremen.de F11
Cyber-Physical Systems Neue Geschäftsmodelle Anreicherung»konventioneller«Produkte mit CPS-Assistenten ermöglicht neue Leistungs- und Austauschprozesse: Apps im Automobil, Smartphones, Smartdevices, erfordert neue Kompetenzen und Geschäftsprozesse: Einbindung von Servicepartnern Nutzung Open Innovation Fraktale Leistungsabrechnung online und in Echtzeit Womit wird zukünftig Geld verdient? F12
Industrie 4.0 Cyber-Physikalische Produktionssysteme Vernetzte Menschen und Objekte entscheiden kooperativ Industrie 4.0 und der Mensch Vernetzte Objekte triggern und liefern die Informationen und Daten für Entscheidungen Aufbereitung und Verteilung der Informationen in Echtzeit Die Menschen / Mitarbeiter entscheiden, einzeln und in Gruppen Das heißt: Mobile IKT für Mitarbeiter auch im Shopfloor Zugriff auf Echtzeit-Informationen Gruppenkommunikation»Social Group Decisions«für die effektive Entscheidungsfindung F13
Industrie 4.0 - Vernetzte Objekte Kundenauftrag: 50 Getriebe bis Montag Schalt mich aus! Magazin leer, bitte auffüllen! Kapazität bis Freitag ausgebucht! Muss in 2h am Warenausgang sein! F14
Industrie 4.0 - Vernetzte Objekte Magazin auffüllen übernehme ich. Schalt mich aus! Samstag geht leider nicht. Magazin leer, bitte auffüllen! Kundenauftrag: 50 Getriebe bis Montag Kapazität bis Freitag ausgebucht! Ich kann diesen Samstag arbeiten. Muss in 2h am Warenausgang sein! Vernetzte Menschen und Objekte entscheiden kooperativ F15
Forschungsbeispiel: KapaflexCy Selbstorganisierter, flexibler Kapazitätseinsatz in Echtzeit als Wettbewerbsvorteil Schnelle Reaktionsfähigkeit durch selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in Produktionsunternehmen hochflexibel und kurzfristig koordiniert und unternehmensübergreifend direkte Beteiligung der ausführenden Mitarbeiter Nutzung von CPS zur Kapazitätskoordination Vernetzte Objekte triggern und liefern Informationen für Entscheidungen Aufbereitung und Verteilung der Informationen in Echtzeit Mitarbeiter entscheiden, einzeln und in Gruppen Vernetzte Menschen und Objekte entscheiden kooperativ F16
Industrie 4.0 Aktuelle Aktivitäten Fraunhofer IAO Studie zur Produktionsarbeit der Zukunft in Deutschland 661 Teilnehmer + 23 Industrie 4.0-Experten Offizielle Vorstellung der Ergebnisse auf dem IAO-Zukunftsforum am 31.01.2013 Prof. Spath Prof. Bauernhansl Prof. ten Hompel Prof. Reinhart Prof. Broy Prof. Kagermann Prof. Wahlster Prof. Fundel Hr. Feld Hr. Dr. Ferber, Hr. Lachner Hr. Respondek Hr. Dorst Hr. Glatz Hr. Dr. Mittelbach, Hr. Dr. Diegner Fr. Dr. Kurz Hr. Dr. Wittenstein Hr. Bauer Hr. Dr. Holfelder Hr. Prof. Post Hr. Sachse Hr. Dr. Rode Wie sieht die Produktionsarbeit der Zukunft aus? F17
Wesentliche Ergebnisse Automatisierung wird für immer kleinere Serien möglich dennoch bleibt menschliche Arbeit weiter wichtiger Bestandteil der Produktion. Wie wichtig wird menschliche Arbeit (Planung, Steuerung, Ausführung, Überwachung) in fünf Jahren in der Produktion sein? (sehr) wichtig 96,9% teils/teils 2,8% (sehr) unwichtig 0,6% (Foto: Deutz) Ich denke, die Fabrik der Zukunft ist genauso menschenleer wie heutige Büros papierlos sind. (Dr. Diegner, ZVEI) F18
Wesentliche Ergebnisse Industrie 4.0 heißt mehr als CPS-Vernetzung. Die Zukunft umfasst intelligente Datenaufnahme, -speicherung und -verteilung von Objekten und Menschen. Der Einsatz mobiler Endgeräte eröffnet neue Möglichkeiten bei der Nutzung der aktuellen Produktionsdaten. Ja 72,7% teils/teils Nein 8,3% 19,0% Ein anderes Thema ist der Datenschutz. Wie viel Intelligenz darf man den Objekten belassen, welche Daten sind aus Wettbewerbsgründen schützenswert, welche braucht man später, um z. B. Remote- Wartung durchführen und Zusatzdienste anbieten zu können. Und schließlich muss das Thema Haftung neu überdacht werden. (Prof. Kagermann, acatech) F19
Wesentliche Ergebnisse Dezentrale Steuerungsmechanismen werden zunehmen; vollständige Autonomie dezentraler, sich selbst steuernder Objekte wird es auf absehbare Zeit nicht geben. Wie hoch ist bei Ihnen heute der Aufwand zur kurzfristigen Steuerung und Koordination in der Produktion? (Sehr) hoch 61,9% weder noch (Sehr) niedrig 14,8% 23,2% Können die meisten Ereignisse in der Produktion durch technische Systeme ohne menschliches Zutun erkannt werden? Ja 16,3% teils/teils 24,8% Nein 58,9% (Foto: Schaeffler KG (FAG)) F20
Wesentliche Ergebnisse Flexibilität bleibt weiter Schlüsselfaktor für Produktionsarbeit in Deutschland in Zukunft noch kurzfristiger als heute. Wie wichtig ist der flexible Einsatz Ihrer Produktionsmitarbeiter heute und in fünf Jahren?? heute in 5 Jahren (sehr) wichtig 94,1% Flexibilität war für die Firmen immer ein Thema. Es kommt heute hinzu, dass die Mitarbeiter Flexibilität fordern. 27% 56% 47% 41% 15% So viele Unternehmen haben heute starke Schwankungen im personalseitigen Kapazitätsbedarf. 44% 96,8% sehen zukünftig verstärkt kurzfristigere Schwankungen. 11% 60% Arbeitszeit und Lebenszeit sind heute wesentlich stärker verquickt als früher. Volatile Märkte und ein starres System, was die Arbeitszeit betrifft das passt nicht zusammen. (Hr. Glatz, VDMA) von Monat zu Monat von Woche zu Woche von Tag zu Tag innerhalb eines Tages F21
Wie kann die»produktionsarbeit 4.0«aussehen? F22 Produktionsarbe
Innovationsnetzwerk»Produktionsarbeit 4.0«2013/14 Laufzeit und Forschungsbeitrag Das Projekt gliedert sich in 1 ½-jährige Forschungsphasen. Die Forschungsphase 2013/14 beginnt am 02. Juli 2013 und endet am 31. Januar 2015. Eine Teilnahme am Projekt ist nach Absprache auch im Verlauf einer Forschungsphase möglich. Angestrebt ist eine Projektgröße von ca. 10 Partnern. Der Forschungsbeitrag beträgt jährlich 25.000 je Partner. Kontakt Dr.-Ing. Sebastian Schlund Leiter Competence Center Produktionsmanagement Fraunhofer IAO sebastian.schlund@iao.fraunhofer.de 0711 / 970-2065 blog.iao.fraunhofer.de Produktionsarbeit 4.0 / Folie 23 F23
Fazit F24
Fazit Wettbewerbsfähige Produktion in Deutschland ist wesentlich aber herausfordernd und doch möglich Industrie 4.0 ist Befähiger für die Produktion und für neue Produkte Industrie 4.0 funktioniert nur als Zusammenwirken von Mensch, Organisation und Technik F25
Die Zukunft is halt a nimmer des was amal war. Karl Valentin, 1882 1948, bayerischer Komiker F26