INDUSTRIE 4.0 – INDUSTRIE 4.0 WAS STECKT TATSÄCHLICH

Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
INDUSTRIE 4.0 –
WAS STECKT TATSÄCHLICH DAHINTER?
SYMPOSIUM INDUSTRIE 4.0
LINZ, 7. UND 8. OKTOBER 2015
MICHAEL F. ZÄH, PROF. DR.-ING.
© iwb 2015
Gliederung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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07.10.2015
Folie 2
Gliederung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 3
Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
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Industrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt
p j
im Bereich der Hightech-Strategie
g
g der deutschen
Bundesregierung und der Industrie, mit dem in erster Linie die Informatisierung in der
Industrie vorangetrieben werden soll.
Das Ziel ist die „intelligente
intelligente Fabrik“
Fabrik (Smart Factory),
Factory) welche sich durch Wandlungsfähigkeit,
Wandlungsfähigkeit
Ressourceneffizienz, ergonomische Gestaltung sowie die Integration von
Geschäftspartnern in die Prozesse auszeichnet.
Der Begriff wurde erstmals 2011 zur Hannover Messe in die Öffentlichkeit getragen.
Im Oktober 2012 wurden der deutschen Bundesregierung Umsetzungsempfehlungen des
Arbeitskreises Industrie 4
4.0
0 übergeben.
übergeben
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Quelle: Wikipedia
Folie 4
Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
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Auf den Punkt g
gebracht: Nutzung
g von Vernetzungsmöglichkeiten
g
g
aller Art innerhalb und
zwischen Fabriken sowie hin zu Kunden und Lieferanten.
Das Internet Protocol Version 6 (IPv6) ermöglicht 2128 verschiedene Adressen und ist
damit ausreichend,
ausreichend für jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche
6,65 · 1017 Adressen bereitzustellen.
Damit sind die Vernetzungsmöglichkeiten per Internet faktisch unbegrenzt.
Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ist realisierbar.
Wesentliches Element von Industrie 4.0 sind Cyber-physische Systeme (CPS)
(= Mechatronische Systeme, die über eine Dateninfrastruktur, z. B. das Internet,
kommunizieren können) bzw
bzw. Cyber-physische
Cyber physische Produktions-Systeme
Produktions Systeme (CPPS)
(= Mechatronische Produktionssysteme, die …).
Über die Vernetzung ist es möglich, in großem Umfang Daten zu akkumulieren (Big Data)
und diese nach Mustern und sonstigen Zusammenhängen auszuwerten.
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Quelle: Wikipedia
Folie 5
Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
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Wesenszüge
g von Industrie 4.0 sind im Alltagsleben
g
bereits weit verbreitet,, d. h. …
früher
•
Banküberweisung per
Überweisungsträger
heute
•
Banküberweisung per Internet-Banking
Internet Banking
•
Flug- und Reisebuchung im Internet
((booking.com,
g
hrs.com, …))
•
Flugg und Reisebuchung
g im Reisebüro
•
Kauf von Bahnfahrkarten am Bahnhofsschalter
•
Kauf von Bahnfahrkarten per
Web-Page-Dialog und Kreditkarte
•
Einkäufe im Kaufhaus oder im
Versandhandel per Bestellschein
•
Einkäufe per Kreditkarte im Internet
(Amazon, Zalando, …)
•
Telefonbuch mit mehreren Hundert
Seiten pro Großstadt
•
Internet-Telefonverzeichnis für das
gesamte Land per Mausklick
•
Klassischer Autokauf
•
Auto Nutzung per Car-Sharing
Auto-Nutzung
Car Sharing
… „Industrie 4.0“ ist im privaten Bereich (und nicht nur dort) längst angekommen.
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Folie 6
Gliederung
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0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 7
Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
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Auf dem Weg
g zu Industrie 4.0
1
Einführung mechanischer Produktionsanlagen
((Webstuhl u.a.)) im späten
p
18. und frühen 19. Jhdt.
2
Arbeitsteilige Massenfertigung (ab ca
ca. 1870) und
Mechanisierung (Taylorismus, Fordismus)
3
Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren
Automatisierung der Produktion ab ca. 1969
4
Intelligente Objekte (CPS, CPPS) und
I t
Internet
t der
d Dinge
Di
etc.
t in
i Entwicklung
E t i kl
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Folie 8
Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
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Eine Menge
g an Veranstaltungen
g ist schon gelaufen.
g
Wien, 15.9.2015: Fachkongress Industrie 4.0.
Erfolgsbeispiele für den Mittelstand
Mittelstand.
Berlin, 21. und 22.9.2015: Industrie 4.0 und Anforderungen
g
an die IT-Sicherheit (erkennen, beurteilen, umsetzen, …).
Dresden, 2.10.2015: Produktionsautomatisierung spanender Prozesse.
Eine Säule des zukunftsweisenden Konzeptes „Industrie 4.0“.
Garching bei München, 8.10.2015:
Best Practice in the Internet of Things.
Mancher mag glauben, er habe schon alles verpasst. Ist das so?
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Folie 9
Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
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Nein! Wir scheinen am Anfang
g von etwas Neuem („4.0“)
(„
) zu stehen,, …
Berlin, 13. und 14.10.2015: 8. Deutscher Maschinenbau-Gipfel.
Technik für die Welt von morgen
g … Industrie 4.0.
Frankfurt am Main: 12. und 13.11.2015: Industrie 4.0.
Zweitägiges Intensiv-Seminar (Forum für Führungskräfte).
Saarbrücken: 1. und 2. Dezember 2015:
3. Fachkongress Industrie 4.0: Praxis, Praxis, Praxis.
Aalen (Hochschule), 9.3.2016: Einführung in Industrie 4.0.
Erkennen Sie Veränderungen und reagieren Sie flexibel darauf!
… was sich u.a. durch die Vielzahl an hochkarätigen Veranstaltungen ausdrückt.
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Folie 10
Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
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10.11.2015 | Garching bei München
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Folie 11
Gliederung
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0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 12
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Auf welche Ideen setzen wir auf?
CIM = Computer
p
Integrated
g
Manufacturing
g / rechnerintegrierte
g
Produktion (1980er/90er)
(
)
Lieferanten
SCM
EDI / www (XML)
unternehmensübergreifende
Liefermengen und –termine
Bestellaufträge
f. Kaufteile (Abrufe)
15
70
30
100
...
Auftrag
Liefertermin
Liefermenge
Kundeninformation
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CAE
Arbeitsp
plan
Planungsauftra
ag
Stücklistte
Konstru
uktions-auftrag
g
CAD
ProduktP
d kt
geometrie
Technologie/
Prozess
Qualitätsmerkmale
PDM
Qualitätskennzahlen
CAQ
Arbeitsplan
CAP
C
Fertigmeldung
Betriebsdaten
FLS
Betriebsdaten
CAM
NCProgramm
Prüfmerkmale
Qualitätsmesswerte
BDE
DNC
NC /
CNC
Ve
ersandsy
ystem
Aufträge
Stückliste
Fertigungsauftrag
NC-Programme
Stteuerungsbefehle
Kunde
Ve
ertriebssy
ystem
ERP
ERP/ PPS
(PPS)
Produkt
SPS
Folie 13
Auf welche Ideen setzen wir auf?
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Mehrwert in der Produktion durch Industrie 4.0
+++ schnell neue Produkte am Markt platzieren +++ Produktionsanlagen
optimal auslasten +++ Spitzenlasten abfedern +++ Schwierigkeiten in der
Zulieferkette rasch beheben +++ Kundenwünsche berücksichtigen +++
Produktion anpassen und flexibilisieren +++
 Flexibilität erhöhen
 Effizient mit Ressourcen
umgehen
 Markteinführungszeiten
verkürzen
 Wettbewerbsfähigkeit
erhalten/steigern
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Quellen: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0. Abschlussbericht des
Arbeitskreises Industrie 4.0, Forschungsunion und acatech, April 2013 sowie Weyrich
Folie 14
Auf welche Ideen setzen wir auf?
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Wo stehen wir diesbezüglich?
g
Die Ideen sind nicht neu, wir verfügen heute jedoch über eine verbesserte
technologische Basis.
Die Experten-Meinungen zum Status quo und zu den Realisierungsmöglichkeiten
gehen weit auseinander, von …
Das gibt es alles schon!
… bis hin zu …
Völli utopisch!
Völlig
t i h!
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Quelle: Gerhard Volkwein
Folie 15
Auf welche Ideen setzen wir auf?
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Verlieren wir Jobs? Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter …
„Automation
Automation ist kein Job
Job-Killer
Killer,
sondern ein Job-Enabler.“
(Dr. Kurt Bettenhausen, Siemens AG)
… macht die Arbeit angenehmer und ergonomisch günstiger.
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Quelle: Projektgruppe RMV des Fraunhofer IWU / Bild: BMW
Folie 16
Gliederung
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Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Welches sind die neuen Befähiger?
Cyber-physische Produktionssysteme
Cyber-physisches
y
p y
System
y
((CPS))
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Illustration
CPS sind Systeme mit eingebetteter Software,
•
•
•
•
•
die über Sensoren und Aktoren verfügen,
erfasste Daten auswerten und speichern,
mit Kommunikationseinrichtungen
untereinander sowie in globalen Netzen
verbunden sind,
weltweit verfügbare Daten und Dienste
nutzen und
über Mensch-Maschine-Schnittstellen
verfügen.
Sitzeinstellung,
Temperatur,
Radiosender, …
CPS = Ei
Eingebettetes
b tt t S
System
t
+ iintelligente
t lli
t Vernetzung
V
t
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Bildquelle: BMW, Apple
Folie 18
Welches sind die neuen Befähiger?
Cyber-physische Produktionssysteme
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Cyber-physisches
y
p y
Produktionssystem
y
((CPPS))
CPPS dominieren zukünftige Produktions- und Logistikszenarien als
…intelligente Produkte und
…intelligente Betriebsmittel.
CPPS in der Produktion vernetzen sich ad-hoc und ermöglichen so
…dezentrale,
d
t l reaktionsfähige
kti
fähi Steuerungssysteme,
St
t
…die verstärkte Nutzung dezentraler Intelligenz,
…situationsbedingte, lokale Regelkreise sowie
…die wirkungsvolle Integration des Personals in die Produktion.
CPPS = S
System
t
iintelligenter
t lli
t CPS-Produkte
CPS P d kt und
d CPS-Betriebsmittel
CPS B t i b itt l
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Folie 19
Welches sind die neuen Befähiger?
Cyber-physische Produktionssysteme
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Von der Supply
pp y Chain bis zu den Prozessen
Virtuelle Welt
Netzwerksteuerung
Produktionsplanung & -steuerung
Betriebsparalleles Störungsmanagement
Ablaufsimulation zur Konfiguration
Anlagensteuerung
Aufgabenorientierte Programmierung
Prozesssteuerung
Virtuelle Inbetriebnahme
Reale Welt
Cyber-physische
y
p y
Systeme
y
ermöglichen
g
die Synchronisation
y
bzw. Verschmelzung
g
von realer und virtueller Welt.
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Folie 20
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Welches sind die neuen Befähiger?
RFID
RFID – Radio-Frequency-Identification-Systeme
q
y
y
Ein RFID-System besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten:
•
•
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RFID
Lesegerät
RFIDTransponder
RFIDTransponder
Daten
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Kopplungseinheit
S
Steuerung
•
einem programmierbaren RFIDTransponder zur Speicherung von Daten,
einer Antenne (Kopplungseinheit), die
das Lesen und Schreiben von Daten auf
den Tag ermöglicht, und
einem Schreib-Lese-Gerät, welches die
Daten von dem im Transponder
i t i t Chi
integrierten
Chip liliestt und
dD
Daten
t auff
diesen Chip schreibt.
RFIDTransponder
T
d
Folie 21
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Welches sind die neuen Befähiger?
Additive Fertigung
Die pulverbettbasierte additive (g
(generative)) Fertigung
g g…
3D-CAD-Modellierung
Quelle: SLM-Solutions
GmbH
Erstellung der STL-Datei
Bauprozessvorbereitung
Supportgenerierung
und Slice-Prozess
Schichtauftrag
Repetitive
Schichterzeugung
Quelle: Deckel-Maho
Bauteil
Fertigbearbeitung
Bauteilplattform um eine
Schichtdicke absenken
Verfestigung
g g der Schicht
… beruht auf einer datentechnisch vollständig integrierten Prozesskette.
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Folie 22
Welches sind die neuen Befähiger?
Additive Fertigung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
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Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Part complexity
p
y comes for free, denn
… die
di Herstellkosten
H t llk t eines
i
Bauteils
B t il werden
d nicht
i ht durch
d
h die
di Geometriemerkmale,
G
ti
k l
sondern im Wesentlichen durch das Volumen bestimmt.
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Quelle: iwb
Folie 23
Gliederung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 24
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
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Welche Trends bedienen wir?
Trends in der Produktionstechnik…
•
Globalisierung
•
Neue Technologien (Elektromobilität
(Elektromobilität, regenerative Energien
Energien, …))
•
Dynamisierung der Produktlebenszyklen
•
Demographische Entwicklung
•
Alternde Belegschaften
•
Eingliederungsbedarf für gering oder falsch qualifizierte Menschen
•
Marktsättigung / Individualisierung / Mass Customization
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Quelle: iwb
Folie 25
Welche Trends bedienen wir?
Globalisierung Technologien,
Globalisierung,
Technologien Zyklen
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und Betriebswissenschaften
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Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Trends in der Produktionstechnik…
Globalisierung
Neue Technologien
Dynamisierung der
Produktlebenszyklen
Top-Exportländer Deutschlands
USA
CN
GB
NL
F
ES
1983
PL
1974
A
CH
1997
1991
2008
2003 2012
I
• Steigender
Wettbewerbsdruck
• Diversifizierte globale
Märkte
• Häufige Innovationssprünge
• Wissenszuwachs
• Häufigere Prozessanpassungen
• Steigende Variantenzahl
Wachsende Komplexität und steigende Dynamik sind zunehmende
Herausforderungen in der Produktionstechnik.
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Quelle: Abele & Reinhart 2010, BMW Group
Folie 26
Welche Trends bedienen wir?
Alternde Belegschaften in Unternehmen
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Das Durchschnittsalter der Belegschaft
g
in vielen Unternehmen …
AltersDurchschnitt
und
Alters–
Verteilung (%)
eines
Kf OEM
Kfz-OEM
… steigt
dem Hi
Hintergrund
dieser Entwicklung
rasantt an.
t i t vor d
t
d di
E t i kl
Damit gehen unvermeidbar Leistungswandlungen einher.
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Quelle: Reinhart & Egbers 2011, Gerhäuser 2007, iwb 2011, Fraunhofer 2012
Folie 27
Gliederung
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 28
Was kann ich als Unternehmen tun?
Grundsätze
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
•
Industrie 4.0 steht für ein neues Zeitalter, nicht für eine schlagartige
g g Veränderung.
g
•
In einem Anflug von Dramatisierung wird seit Jahren gerne von einer Revolution
gesprochen.
•
Je nach Unternehmensgröße sind unterschiedliche Herangehensweisen sinnvoll.
•
Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen können nicht alles auf einmal
angehen. Nach einer ersten Bestandsaufnahme müssen Prioritäten gesetzt werden.
•
Empfehlenswert ist die Fokussierung auf einzelne Aspekte, die dann konsequent
umgesetzt werden.
werden Alles Schritt für Schritt!
•
Unternehmen, Wissenschaft und Politik müssen zusammenarbeiten.
•
Bei den Maßnahmen gilt Qualität vor Quantität!
•
Alles muss hart erarbeitet werden (siehe „Industrie 4.0“ im Alltagsleben …).
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Folie 29
Was kann ich als Unternehmen tun?
Grundsätze
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Wesenszüge
g von Industrie 4.0 sind im Alltagsleben
g
bereits weit verbreitet,, d. h. …
früher
•
• Programmierung der WebBanküberweisung per
• Banküberweisung per
Überweisungsträger
Internet-Banking
Schnittstelle
• Flug- und Reisebuchung im
Reisebüro
•
•
• Flug- und Reisebuchung im Internet
(booking com hrs.com,
(booking.com,
hrs com …))
• Klärung
ä
organisatorischer und
Kauf von Bahnfahrkarten am
• Kauf von Bahnfahrkarten per
Bahnhofs-Schalter
rechtlicher Aspekte Web-Page-Dialog und Kreditkarte
(U
(Umtausch,
h Rü
Rückgabe,
k • bEinkäufe
…)
) Kredit-Karte im
Einkäufe im
Kaufhaus oder im
per
Versandhandel per Bestellschein
• Telefonbuch mit mehreren
Hundert Seiten pro Großstadt
•
heute
Internet (Amazon, Zalando, …)
• Internet-Telefonverzeichnis für das
gesamte Land per Mausklick
• W
Web-Sicherheit
b Si h h i als
l kontinuierliche
k
i i li h
Aufgabe
Klassischer
Autokauf
• Auto-Nutzung per Car-Sharing
… „Industrie 4.0“ ist im privaten Bereich (und nicht nur dort) längst angekommen.
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Folie 30
Was kann ich als Unternehmen tun?
Schritt 1
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Welche Vernetzungsmöglichkeiten
g
g
liegen
g in meinem Unternehmen derzeit brach?
•
ERP-System so weit wie möglich zur papierlosen Entgegennahme von Aufträgen und
Erteilung von Bestellungen nutzen!
•
Wiederholte Generierung geometrischer Grunddaten vermeiden!
•
Für Maschinenbauer: Steuerung Industrie-4.0-kompatibel gestalten und
Ferndiagnose auf gelieferten Maschinen realisieren!
•
Arbeitsplätze mobil vernetzen, so weit sinnvoll!
Hier sollten ungenutzte Potenziale gehoben werden.
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07.10.2015
Folie 31
Was kann ich als Unternehmen tun?
Schritt 2
Institut für Werkzeugmaschinen
und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Welche Daten werden erhoben und wie lässt sich daraus Zusatznutzen g
generieren?
•
Werden aufgrund gesetzlicher Bestimmungen oder aufgrund von Kundenforderungen
große Datenmengen erhoben und gespeichert, z.B. wegen
- Rückverfolgbarkeit in bspw
bspw. der Luft- und Raumfahrttechnik oder Pharmazie,
Pharmazie
- gesetzlicher Vorgaben für sicherheitskritische Bauteile oder
- für Werkzeugüberwachungssysteme, so lohnt das Nachdenken:
•
Welche Informationen lassen sich aus diesen Daten ableiten?
•
Welche Auswertungen wären wünschenswert und nutzbringend?
•
Welche zusätzlichen Daten fehlen hierfür und wie lassen sich diese einfach gewinnen?
•
Beispiel: Vorhersage des Verlaufs von Grippewellen durch die Auswertung von
Suchanfragen: http://www.n-tv.de/technik/Google-sagt-Grippewelle-voraus-article539007.html
Man suche
M
h Quick
Q i k Wins
Wi beim
b i Thema
Th
Daten
D t / Big
Bi Data.
D t ----> Just
J td
do it!
Empfehlung: Workshop / Brainstorming, ggf. in Kooperation mit Instituten.
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Folie 32
Was kann ich als Unternehmen tun?
Schritt 3
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und Betriebswissenschaften
Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
Welche Potenziale bieten die mechanische Fertigung
g g und die Montage?
g
•
Lassen Werkzeugdaten einen Rückschluss hinsichtlich möglicher
Bestandsreduzierungen / Wiederbeschaffungsbedarf / Wirtschaftlichkeit zu?
•
Welches Nutzenpotenzial lässt sich aus der Verwendung modernerer Werkzeuge
ziehen? (Stichworte: Datenschnittstelle; additive Fertigung)
•
Bestehen Möglichkeiten der Verkettung von Werkzeugmaschinen und
Industrierobotern? (Werkstückwechsel, Entgraten mit IR, Spänenester, …)
•
Ist eine Werkerunterstützung durch Augmented Reality oder durch
Hand-held-Geräte möglich?
•
Besteht Bedarf und Nutzenpotenzial im Bereich der Gewichtskraftentlastung durch IR?
(Hybride Arbeitsplätze, Teilebereitstellung durch den Roboter, …)
•
Sonstige Formen des Einsatzes von Industrierobotern …
Man nutze Ansätze in den wertschöpfenden Bereichen des Unternehmens.
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Folie 33
Was kann ich als Unternehmen tun?
Schritt 4
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Welches weitere Potenzial bieten Vertrieb,, Einkauf und Service?
•
Ist eine Überwachung der Supply Chain per Netz möglich?
•
Lässt sich ein „KanBan
KanBan per Netz
Netz“ realisieren,
realisieren d
d.h.
h Zugriff der Lieferanten auf interne
Bestandsgrößen und Bestellung über Bestellauslösebestand?
•
Dateneingabe durch den Kunden (Bsp. Gleason Remote-Order-Entry)
•
Im B2C-Business: Lässt sich in weiterem Umfang die Bestellung durch Kunden per
Web-Dialog realisieren? Sind neue Geschäftsmodelle möglich?
•
Jeder PC ist vom Prinzip her Industrie-4.0-kompatibel und damit auch jedes
Betriebsmittel, das durch einen PC betrieben wird oder durch einen solchen betrieben
werden kann.
Man nutze Ansätze in den unterstützenden Bereichen des Unternehmens.
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Folie 34
Gliederung
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0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 35
Welche Beispiele gibt es schon?
1
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•
Bosch Rexroth (Antriebs- und Steuerungstechnik) führt Industrie 4.0
sukzessive in der eigenen Produktion ein …Weg der kleinen, aber schnellen
Schritte.
•
Erfahrung sammeln in Pilotprojekten (mehr als 100 in der Bosch-Gruppe)
•
Halbautomatische Produktionslinie mit mehr als 200 verschiedenen
Hydraulikventilen
•
Über einen RFID-Chip am Werkstück wird dieses identifiziert.
•
Intensive Mitarbeit in Gremien, die Standards definieren
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Quelle: Bosch Rexroth, Andreas Jenke, in technikreport 7-8 /15, S. 22 f.
Folie 36
Welche Beispiele gibt es schon?
2
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•
Industrie 4.0 und das Internet der Dinge sind für General Electric
von wesentlicher Bedeutung.
•
Datenbasierte
D
t b i t Dienstleistungen
Di
tl i t
für
fü den
d Kunden
K d für
fü den
d effizienteren
ffi i t
Einsatz
Ei
t
der Produkte (Flugzeugturbinen, Züge, Blockheizkraftwerke, Windenergieanlagen)
•
Predict-and-Prevent-Modell
Predict
and Prevent Modell an Stelle eines reparaturorientierten Modells
•
Ebenfalls intensive Mitarbeit in Gremien, die Standards definieren
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Quelle: Thomas Schulz, General Electric, in technikreport 7-8 /15, S. 18 ff.
Folie 37
Welche Beispiele gibt es schon?
3
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EU-Projekt
j
CustomPacker – Verpacken
p
mit Roboter an hybriden
y
Arbeitsplätzen
p
Motivation
•
•
•
•
Produkte: Große und schwere
elektronische Konsumgüter
Manuelle Verpackungslinie
Hohe Variantenvielfallt ((Größe, Form,
Masse/Gewicht, Zubehör)
Monotone und belastende Arbeit
Zielsetzung
•
•
•
Verpackungszeiten und
Produktionskosten senken
Flexibles Handhabungssystem für
unterschiedliche Varianten und Produkte
Sichere und wirtschaftliche MRK im
industriellen Einsatz
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Gefördert durch die EU, 7. Forschungsrahmenprogramm www.custompacker.eu
Folie 38
Welche Beispiele gibt es schon?
4
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AKOMI – Automatisierte Konfiguration
g
in der Mikrosystemtechnik
y
•
•
Ad-hoc-Vernetzung von Feldgeräten
(Plug&Produce)
Kapselung der Heterogenität in einem
einheitlichen, aktuellen Fabrikabbild
Informationsmodell
Geräte-DB
Plug&Produce-Software
T ib DB
Treiber-DB
SPS A
SPS B
17
17
SPS C
17
15
18
20
15
18
20
15
18
20
16
19
21
16
19
21
16
19
21
•
g
Standardisierte Dienstebereitstellung
der Feldgeräte
•
Verwendung von industriell etablierten
Standard Komponenten
Standard-Komponenten
•
Ad-hoc-Vernetzung
•
Kein Expertenwissen notwendig
•
Bereitstellung der Virtuellen Repräsentanz bei Standardgeräten (Retrofit)
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Reduktion Inbetriebnahmezeit
Folie 39
Welche Beispiele gibt es schon?
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5
Automatische Montageplangenerierung
Optimale Montageplanung durch automatischen Anforderungen-Fähigkeiten-Abgleich
•
•
•
Automatische simulative Prüfung der
Durchführbarkeit der geforderten
Produktionsprozesse
Automatische Auswahl optimaler
Betriebsmittel (Prozessflexibilität) sowie
Materialflüsse (Routenflexibilität) unter
Berücksichtigung unterschiedlicher
valider Prozessreihenfolgen
(Ablaufflexibilität)
Nutzung der gesamten Flexibilität von
Produktionssystemen
y
Anforderungs-Fähigkeiten-Abgleich
CP-Greifer
CP-Roboter
CP-Sensor
CP-Sensor
Virtuelles Modell
der Anlage
„Wir können…“
„Ich brauche…“
Produktanforderungen
Bauteil A
Die Verknüpfung der Produkt- und
Betriebsmitteldaten generiert automatisch
den optimalen Montageplan.
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Prozess X
Prozess Y
Produkt 1
Bauteil B
Bauteil C
Bauteil D
Folie 40
Welche Beispiele gibt es schon?
6
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Standardisierte Werkzeug-Schnittstelle
g
zum Daten- und Energieaustausch
g
Motivation und Zielsetzung
•
Bisher zeit- und kostenintensive Integration
g
von CPS in Werkzeugmaschinen
•
Bedarf an einem Softwaremodul zur
automatischen Identifikation und Konfiguration
in der Maschinensteuerung
•
Prinzip eines USB-Sticks: „Plug & Produce“
Schnittstelle zur Werkzeugmaschinenspindel
Vorgehen
•
Entwicklung neuer Ansätze zur Energie- und
Datenübertragung in rotierende Systeme
•
Entwurf einer WZM-Spindel und eines
nachrüstbaren Adapterflansches zur Energieund Datenübertragung in ein (rotierendes) CPS
•
Softwarearchitektur
S
ft
hit kt zur Integration
I t
ti
d CPS iin
des
die WZM-Steuerung
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Berührungslose
Energieund Datenübertragung
per Induktion
Ult
Ultraschallaktuator
h ll kt t
Fräser
CPS zur ultraschallunterstützten Zerspanung
Quelle: Projekt BazMod - Bauteilgerechte Maschinenkonfiguration durch Einsatz von CPS
Folie 41
Gliederung
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0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 42
Was müssen Politik und Forschung
beitragen?
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Politik
•
Fördermittel koppeln an Kooperationen von
Hochschulen, kmU undGroßunternehmen
•
„Meilensteine“: Konkrete Realisierungen
von Industrie-4.0-Bausteinen
Forschung / Hochschulen / Institute
•
Aufbau von Demonstrator-Applikationen
•
Einrichtung von Schulungs- und Transfer-Zentren
•
Beitrag leisten zur Schaffung von
Kommunikations-Standards
•
Schluss machen mit dem rhetorischen
Imponiergehabe!
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Folie 43
Was müssen Politik und Forschung
beitragen?
Institut für Werkzeugmaschinen
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Jüngste Maßnahme des BMWi in Deutschland: „Mittelstand 4.0“
4.0
•
Sensibilisierung und Unterstützung des Mittelstands für Industrie 4.0
•
Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit und Eröffnung neuer Geschäftsfelder
•
Förderung technologischer und organisatorischer Kompetenzen
•
Stärkung der Vernetzungsfähigkeit durch Sicherheit und Vertrauen
•
Unterstützung der Entwicklung von bedarfsgerechten Lösungen
Ausgestaltung:
•
Fünf Informations
Informations- und Demonstrationszentren im gesamten Bundesgebiet
•
28 Mio. Euro Fördermittel über drei Jahre
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Folie 44
Gliederung
Institut für Werkzeugmaschinen
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Prof. Dr.-Ing. M. Zäh
Prof. Dr.-Ing. G. Reinhart
0. Vorbemerkungen
1. Industrie 4.0 – Woher kommt der Begriff?
2 Industrie 4
2.
4.0
0 – Warum ein viertes industrielles Zeitalter?
3. Industrie 4.0 – Auf welche Ideen setzen wir auf?
4. Industrie 4.0 – Welches sind die neuen Befähiger?
5 Industrie 4
5.
4.0
0 – Welche Strömungen und Trends bedienen wir?
6. Industrie 4.0 – Was kann ich als Unternehmen tun?
7. Industrie 4.0 – Welche Beispiele gibt es schon?
8 Industrie 4
8.
4.0
0 – Was müssen Politik und Forschung beitragen?
9. Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
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Folie 45
Industrie 4.0 – Eine Zusammenfassung
Institut für Werkzeugmaschinen
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•
Industrie 4.0 steht für die Vision der vernetzten Produktion.
•
Zielsetzungen sind:
 Steigerung der Flexibilität (Losgröße 1)
 Erhöhung der Produktivität
 Verkürzung der Markteinführungszeiten
 „Surfen“ auf verschiedenen Trends
•
Industrie 4.0 ist kein Job-Killer, sondern eine Job-Maschine, denn sie verbessert die
Wettbewerbs Situation der Unternehmen
Wettbewerbs-Situation
Unternehmen, die sich daran beteiligen
beteiligen.
•
Industrie 4.0 ist keine Revolution; jjeder kann noch mitmachen.
•
Alles muss hart erarbeitet werden.
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Folie 46
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Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh
Raum
Tel
Fax
E-Mail:
2331
+49 89 / 289 - 155 02
+49 89 / 289 - 155 55
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Adresse
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