Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl: Präsentation

Zukunft der Digitalen Transformation
durch Industrie 4.0 –
Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und
Qualifikation
Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl
Fachgebiet
Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)
Fachbereich Maschinenbau
Technische Universität Darmstadt
Otto-Berndt-Straße 2
64287 Darmstadt
www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0
Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation
1. Einführung in Industrie 4.0
2. Von Grundlagen zur industriellen Einführung
• RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente
• VDMA Implementierungsleitfaden für neue Produkte und
Produktion
3. Kompetenzentwicklung und Qualifikation
• Kompetenzzentrum Mittelstand 4.0 Darmstadt
• Kompetenzentwicklungsstudie acatech
• Handlungsempfehlungen zu Ausbildung und Qualifikation
4. Zusammenfassung
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
| Folie 2
Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0
Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation
1. Einführung in Industrie 4.0
2. Von Grundlagen zur industriellen Einführung
• RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente
• VDMA Implementierungsleitfaden für neue Produkte und
Produktion
3. Kompetenzentwicklung und Qualifikation
• Kompetenzzentrum Mittelstand 4.0 Darmstadt
• Kompetenzentwicklungsstudie acatech
• Handlungsempfehlungen zu Ausbildung und Qualifikation
4. Zusammenfassung
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
| Folie 3
Entwicklung der Informations- und
Kommunikationstechnik (1)
Hypermedia
Vernetzte Dokumente
Multimedia
Vernetzte Medien
Socialmedia (1)
Vernetzte Menschen
(2004)
(1995)
(1998)
(1985,1997,1998)
(2005)
(1995)
(1999)
(2006)
(1994)
World Wide Web
Web
1995
Java, UML, XML
Web 1.0
2000
Web Services
Web 2.0
2005
Quelle: nach Dr. Dais, Bosch
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| Folie 4
Entwicklung der Informations- und
Kommunikationstechnik (2)
Socialmedia (2)
Vernetzte
Unternehmen
Cyber-Physical Media
Vernetzte
Systeme
Future Media
?
App Technologie
Industrie 4.0
Komponente
Web 3.0
Web A.B
Web X.Y
2010
2015
2020
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| Folie 5
Die Digitale Agenda der Bundesregierung
•
•
•
•
Digitale Infrastrukturen
Digitale Wirtschaft und digitales Arbeiten
Innovativer Staat
Digitale Lebenswelten in der Gesellschaft
gestalten
• Bildung, Forschung, Wissenschaft, Kultur
und Medien
• Sicherheit, Schutz und Vertrauen für
Gesellschaft und Wirtschaft
• Europäische und internationale Dimension
der Digitalen Agenda
„Die Wirtschaft ist von diesen Veränderungen in ihrem Kern massiv betroffen.
„Industrie 4.0“, die vernetzte Produktion, hat das Potenzial,
Wertschöpfungsketten grundlegend neu zu gestalten und die Geschäftsmodelle
der deutschen Leitbranchen wie Anlagen-und Maschinenbau, Automobilbau,
Elektro-und Medizintechnik erheblich zu beeinflussen. Wir wollen, dass
Deutschland digitales Wachstumsland Nr. 1 in Europa wird.“
Quelle: Digitale Agenda 2014-2017, BMWi 08-2014
| Folie 6
Digitale Strategie 2025
Zehn Schritte in die Zukunft:
Quelle: Digitale Strategie, BMWi, 03-2016
1. Gigabit-Glasfasernetz für Deutschland bis 2025 aufbauen
2. Eine neue Gründerzeit einleiten:
Start-Ups unterstützen und die Kooperation
von jungen und etablierten Unternehmen fördern
3. Einen Ordnungsrahmen für mehr Investitionen
und Innovationen schaffen
4. Die intelligente Vernetzung in zentralen
Infrastrukturbereichen unserer Wirtschaft vorantreiben
5. Die Datensicherheit stärken und die Datensouveränität
entwickeln
6. Neue Geschäftsmodelle für KMU, Handwerk und
Dienstleistungen ermöglichen
7. Mit Industrie 4.0 den Produktionsstandort Deutschland
modernisieren
8. Forschung, Entwicklung und Innovation bei digitalen
Technologien auf Spitzenniveau bringen
9. Digitale Bildung in allen Lebensbereichen realisieren
10. Eine Digitalagentur als moderes Kompetenzzentrum
ins Leben rufen
| Folie 7
Industrie 4.0 – Was ist das?
Industrie 4.0 steht für die 4. industrielle Revolution, einer neuen Stufe der
Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den
Lebenszyklus von Produkten.
Grundlage sind sogenannte Cyber-Physische Systeme, die bezogen auf moderne
Steuerungssysteme, eingebettete
Softwaresysteme und eine Internetadresse
besitzen.
Damit werden zukünftige Produkte und
Produktionsmittel kommunikationsfähig und
können flexibel vernetzt werden.
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| Folie 8
Ansätze für Smarte Systeme
Verbesserung der Wertschöpfung
durch Funktionsintegration
Weitere Verbesserung der Wertschöpfung
durch Cyber-physische Systeme
Sensor
Aktor
Mechanik
M
Regler
Adaptiver Regler
Mechatronik
Adaptronik
Vernetzte und kommunizierende Systeme
Smart Plant
Smart Factory
Source: TU Darmstadt, Effiziente Fabrik 4.0
Smart Grid
Source: TU Darmstadt, ESE
Smart City
Source: TU Darmstadt
Smart Products Smart Logistics
Smart Home
Cyber-Physische Systeme unterstützen
Vernetzung und Kommunikation
 Zustandsmonitoring
(Condition Monitoring)
 System- und Strukturüberwachung
(Systems and Structural
Health Monitoring)
 Ferndiagnose und –steuerung
(Remote Diagnosis and Control)
 Objektverfolgung
(Tracking and Tracing)
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| Folie 9
Die Plattform Industrie 4.0
| Folie 10
Aufgabenprofile der Arbeitsgruppen der
Plattform Industrie 4.0
Referenzarchitekturen,
Standards und Normung
Forschung und
Innovation
Weiterentwicklung des RAMI 4.0-Models
Standardisierung und internationale Kooperationen
Anwendungsszenarien der Industrie 4.0 – Die
Zukunft begreifbar machen
FuE-Roadmap und Innovationsstrategien
Sicherheit vernetzter
Systeme
IT-Security für KMU
IT-Security in der Aus- und Weiterbildung
Rechtliche
Rahmenbedingungen
Handlungsbedarfe zu Zivilrecht und Zivilprozessrecht, IT- und Datenschutzrecht, Produkthaftungsrecht, IP-Recht sowie Arbeitsrecht
Arbeit, Aus- und
Weiterbildung
Arbeit, Aus- und Weiterbildung in der Industrie 4.0,
hierzu Handlungsbedarfe und –felder, Handlungsempfehlungen im Bereich der Qualifizierung/Bildung
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| Folie 11
Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0
Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation
1. Einführung in Industrie 4.0
2. Von Grundlagen zur industriellen Einführung
• RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente
• VDMA Implementierungsleitfaden für neue Produkte und
Produktion
3. Kompetenzentwicklung und Qualifikation
• Kompetenzzentrum Mittelstand 4.0 Darmstadt
• Kompetenzentwicklungsstudie acatech
• Handlungsempfehlungen zu Ausbildung und Qualifikation
4. Zusammenfassung
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| Folie 12
Wichtige Veröffentlichungen
Umsetzungsempfehlungen
für das Zukunftsprojekt
Industrie 4.0
Smart Service Welt
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Umsetzungsstrategie
Industrie 4.0
| Folie 13
Referenzarchitektur für Industrie 4.0 – RAMI 4.0
IPv6
URI
Quelle: nach Umsetzungsstrategie Industrie 4.0, BITKOM, VDMA, ZVEI; April 2015
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| Folie 14
Industrie 4.0 Komponente
Quelle: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0, BITKOM, VDMA, ZVEI; April 2015
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| Folie 15
Umsetzungsempfehlungen zu Industrie 4.0
Stand: 14. April 2015
Geschäftsmodelle
Wertschöpfung
Use Cases
Umsetzungsbeispiele
Produkte
Produktion
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| Folie 16
 Zentrales Element des Leitfadens Industrie 4.0 ist der Werkzeugkasten
Industrie 4.0
 Dieser dient zur Analyse der unternehmenseigenen Kompetenzen und
Generierung von Ideen.
Quelle: Leitfaden Industrie 4.0 – Orientierungshilfe
zur Einführung in den Mittelstand, VDMA
VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:
Werkzeugkasten Industrie 4.0
| Folie 17
Aufbau des Werkzeugkastens:
 Anwendungsebene:
•
•
Sechs Anwendungsebenen
zur Darstellung von
Themenbereichen für Ideen
im Umfeld von Industrie 4.0.
Die Kombination ergibt die
Funktionalität.
 Entwicklungsstufe:
•
•
Fünf technologische,
aufeinander aufbauende
Entwicklungsstufen zur
eigenen Einordnung und
Ideengenerierung.
Die höchste Stufe stellt die
Vision Industrie 4.0 dar.
Anwendungsebene
Entwicklungsstufe
Quelle: Leitfaden Industrie 4.0 – Orientierungshilfe
zur Einführung in den Mittelstand, VDMA
VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:
Werkzeugkasten Industrie 4.0
| Folie 18
 Anwendungsebenen:
•
•
•
•
•
•
Integration von Sensoren /
Aktoren
Kommunikation / Connectivity
Funktionalitäten zu Datenspeicherung und
Informationsaustausch
Monitoring
Produktbezogene IT-Services
Geschäftsmodelle um das
Produkt
Quelle: Leitfaden Industrie 4.0 – Orientierungshilfe
zur Einführung in den Mittelstand, VDMA
VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:
Werkzeugkasten Produkte
| Folie 19
 Anwendungsebenen:
•
Datenverarbeitung in der
Produktion
•
Maschine-zu-MaschineKommunikation (M2M)
Unternehmensweite Vernetzung mit
der Produktion
IKT-Infrastruktur in der Produktion
Mensch-Maschine-Schnittstellen
Effizienz bei kleinen Losgrößen
•
•
•
•
Quelle: Leitfaden Industrie 4.0 – Orientierungshilfe
zur Einführung in den Mittelstand, VDMA
VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:
Werkzeugkasten Produktion
| Folie 20
Quelle: Leitfaden Industrie 4.0 – Orientierungshilfe zur Einführung in den Mittelstand, VDMA
VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:
Kompetenzanalyse und Zielprofil
Ziele:
 Identifikation vorhandener Industrie 4.0-Kompetenzen
Vorgehen:
1. Analyse aller öffentlich zugänglichen Medien
2. Einordnung in die Entwicklungsschritte des
Werkzeugkasten-Industrie 4.0
3. Festlegung des Zielprofils im Werkzeugkasten
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| Folie 21
Quelle: Leitfaden Industrie 4.0 – Orientierungshilfe zur Einführung in den Mittelstand, VDMA
VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:
Ergebnisse für Produkte und Produktion
Vorgehen:
1. Analyse aller öffentlich zugänglichen Medien
2. Einordnung in die Entwicklungsschritte des
Werkzeugkasten-Industrie 4.0
3. Festlegung des Zielprofils im Werkzeugkasten
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
| Folie 22
Produkte, Produktion, Geschäftsmodelle:
Industrie 4.0 Entwicklungsrichtungen
 Die Chancen liegen in der Umsetzung neuer Geschäftsmodelle!
Neue Ansätze für Internetgestützte Geschäftsmodelle
Neue Stufe der Organisation
und Steuerung der
Wertschöpfungskette
Apps
Verkaufsplattformen
Neue Dienstleistungen
Service
Connectivity
Verkauf von Produktleistung
Präventive Wartung
Bauteilverfolgung
Zustandsmonitoring
Energiemanagement
System- und Strukturüberwachung
Services / Systeme
Vernetzte und miteinander
kommunizierende Systeme
Bauteile und Betriebsmittel
als Informationsträger
Sensoren / Aktoren
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
Adressierung
Lokalisierung
Identifizierung
| Folie 23
Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0
Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation
1. Einführung in Industrie 4.0
2. Von Grundlagen zur industriellen Einführung
• RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente
• VDMA Implementierungsleitfaden für neue Produkte und
Produktion
3. Kompetenzentwicklung und Qualifikation
• Kompetenzzentrum Mittelstand 4.0 Darmstadt
• Kompetenzentwicklungsstudie acatech
• Handlungsempfehlungen zu Ausbildung und Qualifikation
4. Zusammenfassung
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| Folie 24
Arbeitswelt von morgen
Fortschreitende Informatisierung der Arbeitswelt
- Mobile DV-Geräte in der Produktion (SmartPads, SmartPhones),
- App-Technologie für die Produktion,
- Informationstechnische Markplätze
(z.B. für Werkzeuge, Halbzeuge, Materialien),
- Internetbasierte Dienste (Services z.B. für Ferndiagnose).
Digitalisierung der Arbeitswelt
- Verfügbarkeit und Analyse großer Datenmengen
(prozessindividualisierte Analysesoftware),
- Datenauswertung zur Fehlerfrüherkennung,
- Präventive Wartung und Instandhaltung,
Flexibilisierung durch
- Dezentralisierung und Vernetzung,
- Maschinenzustandsmonitoring,
- Ferndiagnose und Fernsteuerung.
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| Folie 25
Kompetenzzentren Industrie 4.0 in Deutschland
Hamburg
Bremen
Potsdam
Dortmund
BerlinBrandenburg
Berlin
Hannover
Paderborn
Lemgo
Dortmund
Chemnitz
Aachen
Kaiserslautern
Kaiserslautern
Karlsruhe
Chemnitz
Ilmenau
Darmstadt
Darmstadt
MiT 4.0
Igersheim
Augsburg
München
Stuttgart
Stuttgart
Source: Wissenschaftlicher Beirat Industrie 4.0
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| Folie 26
Mittelstands-Technologiezentrum
für Industrie 4.0 (MiT 4.0)
 Das Leistungsportfolio umfasst die zielgruppengerechte Kompetenz-entwicklung. Hierzu
sind verschiedene Handlungsstränge und Instrumente zur mittelstandsgerechten
Vermittlung im MiT 4.0 definiert.
Validierung und Anpassung
Handlungsstränge
IT-Sicherheit
Effiziente
Wertschöpfungsprozesse
Arbeit 4.0
Neue Geschäftsmodelle
Sensibilisierung
Analyse
• Use Cases
Lernfabriken Handlungs(CiP und Eta) orientierte
Schulungen
• Use Cases
zur Identifikation
Industrie
von Industrie
• Demonstra4.0-Potenzialen
toren
• Fachvorträge
Befähigung
Training in den
Lernfabriken für
• Regionale
KMUs
Umsetzung
Unterstützung
vor Ort bei
• Konzepterstellung
• Multiplikatoren
• Technologieauslegung
• Umsetzungspartner
• Anlauf und
Betrieb
Energiemanagement
Zielgrößen
Kosten, Zeit, Qualität,
Flexibilität
Leistungsfähigkeit und
Leistungsbereitschaft
Neue Leistungen/
Märkte
Energiekosten
 Start ab Q1 2016
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| Folie 27
Kompetenzentwicklungsstudie Industrie 4.0
Ziele:
• Ermittlung von Kompetenz- und Qualifizierungsbedarfen zu Industrie 4.0
• Exemplarisches Konzept zur Kompetenzentwicklung
• Besonderer Fokus auf KMU
• Handlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft
und Bildungseinrichtungen
Veröffentlichung erster Ergebnisse und Schlussfolgerungen durch acatech Dossier im April 2016
Ergebnisbericht zum IT-Gipfel 2016
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
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| Folie 28
Erste Ergebnisse der Kompetenzentwicklungsstudie Industrie 4.0
Erste Ergebnisse:
• Unternehmen sehen
Digitalisierung
vorwiegend als Chance
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
• Hoher Entwicklungsbedarf bei der Implementierung, insbesondere bei KMU
• Entscheidender Erfolgsfaktor für die Gestaltung des digitalen Wandels:
Qualifizierung der Mitarbeiter durch
Aus- und Weiterbildung
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| Folie 29
Kompetenzbedarf der Unternehmen
• Datenauswertung und –analyse
• Bereichsübergreifendem Prozess Know-How und
-management sowie
• Interdisziplinärem Denken und Handeln
• Kundenbeziehungsmanagement und
Führungskompetenz
Unterschiede große Unternehmen und KMU
Große Unternehmen:
Fokus liegt auf technologie- und
datenorientierten Kompetenzen
KMU:
Fokus liegt auf prozess- und
kundenorientierten Kompetenzen
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
Höchster Bedarf besteht zu
| Folie 30
Exemplarisches Modell zur
Kompetenzentwicklung Industrie 4.0
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
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| Folie 31
Handlungsempfehlungen (1)
Handlungsempfehlungen zur Kompetenzentwicklung Industrie 4.0
1. Rahmenbedingungen und inhaltliche Ausrichtung von
Aus- und Weiterbildungsangeboten
- Etablierung eines Weiterbildungssystems
- Stärkung des dualen Systems
- Aus- und Weiterbildung des Lehrpersonals
- Bildungsstanderhebung und Kompetenzniveaus
- Integration von Medien- und Digitalisierungsinhalten
- Ausrichtung an der betrieblichen Ebene
- Wissenschaftliche Begleitung
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
| Folie 32
Handlungsempfehlungen (2)
Handlungsempfehlungen zur Kompetenzentwicklung Industrie 4.0
2. Ansatzpunkte zur Unterstützung, insbesondere von KMUs
- Mittelstand4.0 Kompetenzzentren
- Vorwettbewerbliche Kooperation
- Integration aller Stakeholder
- Change Management
- Institutionalisierung der strategischen Vorausschau
- IT-Sicherheit und passgenaue IT-Lösungen
- Rotation in der Aus- und Weiterbildung
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
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| Folie 33
Handlungsempfehlungen (3)
Handlungsempfehlungen zur Kompetenzentwicklung Industrie 4.0
3. Anforderungen an Bildungsanbieter
- Ganzheitliche Dienstleistungen und Beratung
- Situationsbezogenes Lernen
- Qualifizierung/Produktschulung
- Skill- und Gap-Analyse
- Vermittlung der digitalen Transformation
- Non-formale und informelle Weiterbildung
- Aktivierung von Unternehmen
- Wissens- und Kompetenztransfer
- Flexibles und lebenslanges Lernen
- Innovative Lehr- und Lernlösungen
(z.B. MOOC, z.B. acatech: https://mooc.house/courses/industrie40-2016)
Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016
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Weiterqualifikationen
• Internettechnologien
• Internetprotokolle
• Internetadressnomenklatur
• Web-Services
• Identifikationstechnologien
• Barcode, QR-Code
• RFID-technologien
• Sensortechnologien
•
•
•
•
Sensorarten
Datenaufnahme und –interpretation
Smarte Sensoren
Vernetzungstechnologien
• Vernetzungstechnologien
• Produktdaten
• Produktionsdaten
• Cyber-Physische Systeme
• Data Analytics
•
•
•
•
Datenkonsolidierung
Datenauswertung
Algorithmen zur Datenanalyse
Datenintepretation
• Diagnosetechnologien
• FMEA (Failure Mode and
Defect Analysis)
• Fehlerbaumanalyse
• Fernsteuerungsmethoden
• Steuerungstechnologien
• Aktuatorsysteme
• Zeitverhalten
• Datenmanagement
• Datenstrukturen
• Rückverfolgung und Prognose
29. Juli 2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
| Folie 35
Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0
Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation
1. Einführung in Industrie 4.0
2. Von Grundlagen zur industriellen Einführung
• RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente
• VDMA Implementierungsleitfaden für neue Produkte und
Produktion
3. Kompetenzentwicklung und Qualifikation
• Kompetenzzentrum Mittelstand 4.0 Darmstadt
• Kompetenzentwicklungsstudie acatech
• Handlungsempfehlungen zu Ausbildung und Qualifikation
4. Zusammenfassung
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
| Folie 36
Zusammenfassung
 Industrie 4.0 gibt neue Impulse zur Entwicklung und Anwendung cyber-physischer
Systeme auf dem Weg zum Internet der Dinge, der Dienste und der Daten.
 Impulse für die industrielle Einführung:
 Individualisierung durch Kunden- und Marktinteraktion
 Innovative Geschäftsmodelle durch integrierte Produkt- und Dienstleistungsqualität
 Handlungsempfehlungen für die Kompetenzentwicklung und Qualifikation
 Aktueller Diskussionsstand:
 Politik: Die Politik hat die Bedeutung von Industrie 4.0 auf Bundesebene und Landesebene
erkannt und ist aktiv geworden (Plattform Industrie 4.0, IT-Gipfel, Europäische Initiativen)
 Wirtschaft: Die Wirtschaft hat sich über die Plattform Industrie 4.0 organisiert
 Gesellschaft: Wandel der Arbeitswelt durch zunehmende Digitalisierung und
Informatisierung. Industrie 4.0 erfordert Aus- und Weiterbildung sowie Weiterqualifikation
der Mitarbeiter
 Industrie 4.0 bietet für Unternehmen eine ernstzunehmende Vision,
die es gilt unternehmensspezifisch zu bewerten und umzusetzen.
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
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Vielen Dank!
Source: Potthast Fachschaftenkonferenz
28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl
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