Industrie 4.0 - Produktion der Zukunft Univ.-Prof. Dr. Christian Ramsauer Institut für Industriebetriebslehre und Innovationsforschung, TU Graz Für eine Veranstaltung der IV Steiermark und SFG 20. November 2013 1
Agenda Die Bedeutung der Produktion für die Gesellschaft Was ist Industrie 4.0? Effizienz bringt EBIT, Wachstum und Standortsicherheit Zusammenfassung 2
Zitate aus einem Artikel im Harvard Business Review vom März 2012 von Harvard Prof. G. Pisano und Co-Autor W. Shih: Does America really need manufacturing? - Yes, when production is closely tied to innovation Managers often don t appreciate how important manufacturing is to the product-development process The deep integration of product-design and manufacturing processes can actually pose a major barrier to entry for newcomers The standard of living will decline over time without manufacturing 3
$ Milliarden Institut für Industriebetriebslehre und Innovationsforschung Handelsbilanzen von High-Tech Produkten 250 200 150 100 USA Asien-9 China EU Japan 50 0-50 -100 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Abbildung 1: Handelsbilanz von High-Tech - Produkten für einzelne Regionen zwischen 1995 und 2008 Quelle: PCAST: Report to the President on ensuring American Leadership in Advanced Manufacturing, Juni 2011, S. 3 4
Das Absacken der Handelsbilanz von High-Tech Produkten löste in den USA im Juni 2011 die Förderung der Produktionsforschung aus. Gründung der Advanced Manufacturing Partnership (AMP) in 2011 Gründung von 15 National Network of Manufactuing Innovation Institutes (NNMII) finanziert von der US-Regierung mit 1 Mrd. USD in 2012 2,2 Mrd. USD Fördermittel für Produktionsforschung in 2013 (+20% gegenüber 2012) Vergleich Fördersituation in Deutschland und Österreich für 2013: Deutschland: ca. 200 Mio. EUR Fördermittel für Produktionsforschung Österreich: ca. 22 Mio. EUR FFG Fördermittel für Produktionsforschung 5
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Zur ähnlichen Zeit wie in den USA wird im Industrieland Deutschland eine Initiative zur Förderung der Produktionsforschung gestartet. Initiierung des Zukunftsprojektes Industrie 4.0 im Jänner 2011 Industrie 4.0 ist Teil des Aktionsplanes der deutschen Bundesregierung zur Hightech-Strategie 2020 verabschiedet im November 2011 Gründung der Plattform Industrie 4.0 im April 2013 Was ist Industrie 4.0? Der Versuch einer Definition: Industrie 4.0 bringt aktuelle Trends aus der Welt der Informationstechnologie in den Kontext der Produktionstechnik und formt daraus ein neues Leitbild für die heimische Industrie 7
Die vier Stufen der industriellen Revolution Abbildung 2: Die vier Stufen der Industriellen Revolution Quelle: Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft Wissenschaft: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 8
Smart Factory Abbildung 3: Smart Factory als Teil des Internets der Dinge und Dienste innerhalb der Industrie 4.0 Quelle: Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft Wissenschaft: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 9
Erwartete Potenziale von Industrie 4.0: Effiziente Berücksichtigung individueller Kundenwünsche Rentable Fertigung von Einzelstücken (Losgröße 1) Dynamische Gestaltung von Produktionsprozessen Flexible Reaktion auf Störungen und Ausfälle Intelligente Assistenzsysteme für Mitarbeiter ( ipad-steuerung ) Humanisierung der Arbeit (Mensch/Maschine) Insgesamt: Verbesserung der Effizienz und Produktivität 10
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Preisentwicklung US $ pro Barrel Öl Institut für Industriebetriebslehre und Innovationsforschung Entwicklung der Energiepreise in Europa 100 80 Erdöl Erdgas Kohle 60 40 20 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Abbildung 4: Europäische Energiepreisentwicklung Quelle: Deutsche Rohstoffagentur in der Bundesanstalt Geowissenschaften und Rohstoffe (2011) 12
Preis Index, 2000 = 100% Institut für Industriebetriebslehre und Innovationsforschung Preisentwicklung für Metalle und Mineralien 300 250 Metalle und Mineralien 200 150 100 50 0 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Abbildung 5: Preisentwicklung für Metalle und Mineralien von 1960-2010 (2000 = 100%) Quelle: World Bank Commodity Price Data (2011) 13
Zusatzkosten durch Schwankungen im personalseitigen Kapazitätsbedarf haben heute starke Schwankungen im personalseitigen Kapazitätenbedarf. sehen zukünftig starke Schwankungen. 70% 60% 50% +29% 56% -6% +29% +49% 60% 40% 30% 41% 44% 20% 10% 0% 27% 47% 15% 11% von Monat zu Monat von Woche zu Woche von Tag zu Tag innerhalb eines Tages Abbildung 7: Starke Schwankungen im personalseitigen Kapazitätsbedarf Quelle: Spath D. et al.: Produktionsarbeit der Zukunft Industrie 4.0, Stuttgart, 2013 14
Bedeutung der Ressourcen Material, Energie und Personal: 30% des Energieverbrauches in Deutschland gehen auf das Konto der Industrie (Stand Oktober 2012) 40 % der Herstellkosten gehen typischerweise auf das Konto der Materialkosten 20-30% der Herstellkosten gehen in der Maschinenindustrie typischerweise auf das Konto der Lohnkosten Die Auswirkungen der Material-, Energiekosten sowie der Kosten für Kapazitätsflexibilität auf das EBIT und über die Preisgestaltung der Produkte auf das Wachstum sind enorm... 15
Finanzielle Ressourcen: Ziel ist es mit möglichst geringen finanzielle Mitteln im Sinne von Investitionen und Betriebskosten Output-Ziele zu erreichen Vermeidung von Überkapazitäten Sinnvolle Gesamtanlageneffektivität (OEE) Vermeidung von hohen Betriebskosten (zb Energiekosten, Wartungskosten) 16
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Produktion ist eine notwendige Voraussetzung für unseren hohen Lebensstandard (!). Wandert die Produktion ab, geht zeitverzögert oft auch R&D verloren. Die Regierungen in USA und Deutschland investieren deshalb insbesondere seit 2011 verstärkt in Produktionsforschung. Industrie 4.0 ist eine Lösungskonzept, das neue Impulse für die Produktionsforschung der nächsten Jahre initiiert. Effizienz des Produktionssystems spielt dabei eine Hauptrolle: Effizienz ist notwendig für EBIT, Wachstum und Standortsicherung im Hochlohnland. Ganzheitliche Ansätze sind Antworten auf enorme Preissteigerungen, Ressourcenverknappung und Flexibilitätsbedarf und ein Treiber für Innovation. 18
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 19