Industrie 4.0 – das nächste industrielle Paradigma Philipp Ramin, M.Sc. 2. Dezember 2015 Forum Verbindungstechnologie München Über den Redner Derzeitige Positionen: • Stellv. Geschäftsführer des MÜNCHNER KREIS e.V. (www.muenchner-kreis.de) Philipp Ramin, M.Sc. [email protected] [email protected] • Co-Founder & Board Member Innovationszentrum für Industrie 4.0 (Industrie 4.0 Portal www.i40.de) MÜNCHNER KREIS e.V. Telefon: +49 89 223238 Telefax: +49 89 225407 [email protected] www.muenchner-kreis.de • Mitarbeiter am Lehrstuhl für Innovations- und Technologiemanagement, Universität Regensburg 2 Das Leitbild des MÜNCHNER KREIS • Der MÜNCHNER KREIS ist die führende unabhängige Plattform zur Orientierung für Gestalter und Entscheider in der digitalen Welt. • Mit einer Vielzahl an Aktivitäten analysieren wir zukünftige Entwicklungen und generieren damit fundierte Leitgedanken zu den technischen, ökonomischen, politischen und gesellschaftlichen Herausforderungen im Spannungsfeld der digitalen Transformation. 3 Die Arbeitsmethoden des MÜNCHNER KREIS • Aktivitäten - Workshops, Mitgliederkonferenzen, Symposien, Fachkonferenzen, Networking-Abende, Berliner Abende - Forschungsprojekte/Studien - Arbeitskreise (z.B. Energie, Mobilität) - Wirkt in Gremien des Staates und Forschungseinrichtungen mit - Publikationen (Tagungsbände, Studien, Positionspapiere) • Die Arbeit des MÜNCHNER KREIS ist interdisziplinär und neutral • Arbeitsprinzipien: neutrale, kritische aber auch konstruktive, zukunftsorientierte Analyse und internationale Expertendiskussionen in einer offenen Atmosphäre 4 Die 4. industrielle Revolution? Komplexität Die 1. industrielle Die 2. industrielle Die 3. industrielle Die 4. industrielle Revolution Revolution Revolution Revolution Mechanische Produktion mit Hilfe von Dampfmaschinen Mechanischer Webstuhl 1784 Massenprodukti on durch Arbeitsteilung und Elektrizität Fließband 1870 Einsatz von IT und Elektronik Speicherprogrammierbare Steuerung 1969 • Cyber-Physische Systeme • Internet der Dinge • Künstliche Intelligenz • Big Data • …. • …. Heute 5 Industrie 4.0 – die Digitalisierung der Produktion Internet of Services (IoS) Semantik, Cloud Computing, Plattformen, XaaS Industrie Energie Mobilität Smart Factory Smart Grid Smart Mobility Gesund heit Smart Health Wohnen Smart Home Internet of Things (IoT) Security, Standards, Schnittstellen, Mikroelektronik, Embedded Systems Acatech/ZVEI 2014 6 Industrie 4.0 Technologiematrix Innovationszentrum für Industrie 4.0 (2015) 7 Worum geht es bei Industrie 4.0? • mehr Freiheit und Flexibilität in die Produktion • Kleine Losgrößen, um individuelle Kundenbedürfnisse zu befriedigen bei relativ niedrigen Stückkosten • Dezentrale und vernetzte Ressourcen • Integration von autonomen, sich selbst kontrollierenden und konfigurierenden Ressourcen. Plattform Industrie 4.0/ BMWI 2015 8 Industrie 4.0 – Sechs Gestaltungsprinzipien 1. Interoperabilität aller Systeme 2. Virtuelle Kopien 3. Dezentralisierung 4. Echtzeit Datenfluss 5. Alles als Service 6. Modulare Strukturen Hermann, Pentek, Otto, 2014 9 Die Vision: eine komplett vernetzte Fabrik http://184.195.35.150 http://184.195.32.102 Cloud Network http://184.195.35.100 http://184.195.32.101 http://184.192.32.105 Innovationszentrum für Industrie 4.0 (2015) 10 Internet der Dinge • 44 MHz Prozessor - Flash Memory - 128 kB RAM, 512 kB ROM, 1MB flash • WiFi - Wake up and join a secure network (WPAs): < 34 ms • TCP/IP stack installed in ROM • Energieverbrauch - 4 µA sleep mode (wake-up: sensor input or timer) - 40 mA receive data, 210 mA transmit Data. Friedemann Mattern, ETH Zürich • 11 Schematische Logik einer Smart Factory Kluge Materialen kennen die Details ihres Herstellungsproz esses und sind eindeutig identifizierbar (z. B. RFID). Cyber-PhysischeSysteme Kluge Produkte kennen die Details ihres Herstellungsproz esses und sind eindeutig identifizierbar (z. B. RFID). Cloud 12 Kleine Schritte in Richtung Industrie 4.0 Würth Optisches Bestellsystem: Statusinformationen der Schrauben werden mit einer Kamera aufgenommen, in das ERP eingespeist und es wird eine automatische Bestellungen ausgelöst. www.industry-focus.info 14 Kleine Schritte in Richtung Industrie 4.0 • „Intelligenz“ kann mit unterschiedlichen Technologien implementiert werden: RFID, QR Code, Bluetooth, WIFI, etc. • Herausforderungen: Materialien! • Alternative zum eigentlichen Produkt: Teileträger, Paletten 15 Eine veränderte IT-Logik Company Level Factory Level Process Level Control Level Shop Floor Level Prinzipien: • • • • Traditional IT Pyramid IT logic for CPS Service Orientierung: XaaS, SoA Abschaffung der klassischen IT-Hierarchien App-Orientierung: Kunde kann Funktionen selbst ergänzen Offene Standards 16 Ein weiterer Treiber: Mensch-Maschine Kollaboration Gestern: Groß, gefährlich, schwer, mit Schutzzaun Heute: Leichte Konstruktionen , flexibel, sicher und sensitiv CPS & Autonomous Systems 17 Maschinenfabrik Reinhausen • 1886 in Regensburg gegründet • Weltmarktführer bei Stufenschaltern für Energienetze • Prozesse, v.a.: Bohren, Drehen, Fräsen • 2700 Mitarbeiter • Umsatz: ca. 600 Mio. € • Ersten Industrie 4.0 Award erhalten 18 Ziel: Weniger Schnittstellen Quality Control Warehouseman Tool Storehouse PPS-ERP Control NC-Programming CAD Production Controlling Foreman Machine Park MR 2015 19 Eine implementierte Lösung A D MR-CM B C Basic Logic: • MR-CM ist eine Plattform zur Kontrolle vertikaler und horizontaler Prozesse • Echtzeitdaten ermöglichen eine direkte Anpassung an die Produktionsplanung • Direkte Übertragung von Prozessdaten führen zum Abbau von Informationsbrüchen • Client-Server-Architektur Hofmann/Obermaier/Meilinger 2012 20 Nutzen dieses Systems 32% Kostenreduzierung 7,5 min / Werk zeug 4,5 min / Werk zeug Vorher 68% 17 Maschinen: Kostenreduzierung: 500.000 € pro Jahr Nachher 40% Reduzierung der Rüstzeit www.reinhausen.com 21 Siemens Comesco: Alle Maschinen online Shop Floor MES COMESCO Web-Service • Qualitätsmanagement • Produktionssteuerung • Bestandsmanagement • Instandhaltungsmanagem. Funktionen: • Historie aller Produkte • Kundenanfragen in Echtzeit • Prozess- und Qualitätsdaten • Kommunikation zwischen MES und Kontrollebene Siemens 2015 22 Sensorik und Datensammlung als Basis Equipment: > 1000 online measuring points > 1000 Scanner > 1000 machines online Output: > 500.000 codes read daily > 50.000.000 process information daily Siemens 2015 Auf dem Weg zu Industrie 4.0 In den nächsten 5 Jahren wollen 80% aller Unternehmen ihre Prozesse digialisieren Nur 48% aller Unternehmen fühlen sich vorbereitet 91% aller Unternehmen sehen i40 als Chance Unternehmen investieren 40 Mrd. € pro Jahr in i4.0 2020 2015 PWC 2014; McKinsey 2015 24 Das Potenzial von Industrie 4.0 10-40% Reduzierung der Wartungskosten 3-5% increase of Produktivität 20-50% Reduzierung time to market 30-50% Reduzierung Ausfallzeit Bis zu 85% Steigerung der Vorhersagegenauigkeit 10-20% Reduzierung der Qualitätskosten 20-50% Reduzierung der Bestandskosten 45-55% Steigerung Produktitivät in technischen Bereichen McKinsey 2015 25 Geplante Investitionen in Dtl. bis 2020 Maschinenbau 8,5 B € Automobile 11,2 B € Prozessen Elektronik Telekom Gesamt 10,1 B € 6,0 B € 4,3 B € 40,1 B € PWC 2014 26 Aktuelle Barrieren • Diskussionen über IT-Sicherheit, insbesondere über die Cloud • Konflikte zwischen Verbänden und Branchen • Fehlende einheitliche Standards • Stärke der deutschen Wirtschaft • Investitionen sind nötig • Viele konzeptionelle Diskussionen • Langsame Entscheidungsprozesse • Risikoaversion unter Firmen und Mitarbeitern • Benötigte IT-Kompetenzen 27 Viele Unternehmen zögern VDMA Industrie 4.0 Readiness Index N=674 Produzierendes Gewerbe VDMA IMPULS-Stiftung für den Maschinenbau, den Anlagenbau 28 und die Informationstechnik (2015) Fazit und Ausblick • Industrie 4.0 ist ein evolutionärer Prozess, jedoch mit großem disruptiven Potential. • Industrie 4.0 ist nicht nur eine technologische Herausforderung. • Standards müssen festgelegt werden. • Mehr Kooperationen zwischen KMU und Großunternehmen sind notwendig. • Mehr internationale Zusammenarbeit ist notwendig. • Die Implementierung echter I4.0 Projekte muss der nächste Schritt sein. 29 Vielen Dank! Derzeitige Positionen: • Stellv. Geschäftsführer des MÜNCHNER KREIS e.V. (www.muenchner-kreis.de) Philipp Ramin, M.Sc. [email protected] [email protected] • Co-Founder & Board Member Innovationszentrum für Industrie 4.0 (Industrie 4.0 Portal www.i40.de) MÜNCHNER KREIS e.V. Telefon: +49 89 223238 Telefax: +49 89 225407 [email protected] www.muenchner-kreis.de • Mitarbeiter am Lehrstuhl für Innovations- und Technologiemanagement, Universität Regensburg 30
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