Industrie 4.0 Eine Vision auf dem Weg zur Realität

Transkript

1 Produkte & Systeme Prozesse & Software Tools Josef Schindler, Industrial Automation Systems Industrie 4.0 Eine Vision auf dem Weg zur Realität

2 Herausforderungen: Wandel in der Produktion schneller als je zuvor Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit Effizienz steigern Time-to-Market verkürzen Flexibilität erhöhen Energie- und Ressourceneffizienz als entscheidende Wettbewerbsfaktoren Kürzere Innovationszyklen Komplexere Produkte Größere Datenvolumina Individualisierte Massenfertigung Volatile Märkte Hohe Produktivität Industrie 4.0 soll helfen, die Herausforderungen in der Fertigung zu meistern Seite 2

3 Auf dem Weg zu Industrie 4.0 Evolution statt Revolution Einführung von Elektronik und IT zur Erhöhung des Automatisierungsgrades Integration und Optimierung des gesamten Produktentstehungsprozesses Industrie 4.0 Optimierung durch Cyber-Physische Systeme Auf dem Weg zu Industrie 4.0 Seite 3

4 Industrie 4.0: Verkürzte Time-to-Market, erhöhte Flexibilität und Produktivität Produktionsnetz Dynamische Lieferkette Echtzeitfähig Produkt- und Produktions- Gestaltung Gemeinsame digitale Unternehmensplattform Modulare Funktionen "Plug & Produce"-Fähigkeit Seite 4

5 Die 3 Kernaspekte von Industrie Produktionsnetz Flexible Lieferketten mit unternehmensweiten fertigungssynchronen Entscheidungen 2 Produkt- und Produktionsgestaltung Verkürzte Time-to-Market durch die Einbindung beider Prozesse 3 Flexible Produktion auf Basis von modularen Produktionseinheiten Seite 5

6 1. Kernaspekt: Flexibles Produktionsnetz 1 Produktionsnetz Flexible Lieferketten mit unternehmensweiten fertigungssynchronen Entscheidungen 2 Produkt- und Produktionsgestaltung Verkürzte Time-to-Market durch die Einbindung beider Prozesse 3 Flexible Produktion auf Basis von modularen Produktionseinheiten Seite 6

7 Von statischen Produktionsketten zum flexiblen Netz Produktionskette Flexiblere und dynamischere Produktion Produktionsnetz Langfristige und statische Beziehungen. auf Basis von fertigungssynchronen Entscheidungen Dynamischere Beziehungen Lösung: Optimierte Produktion mit Manufacturing Operations Management Nahtlose Einbindung von PLM, ERP, MES und Automatisierung Dynamische Entscheidungen bezüglich des Bezuges von dedizierten Ressourcen, Zulieferteilen, Logistikleistungen und Produktionsstätten Seite 7

8 Aktuelle Situation bei unseren Kunden Bestehende Unternehmensplattformen zum Management der Lieferkette und den PLM-Prozessen bieten nur eine beschränkte Anbindung zum Produktionsumfeld Inkonsistente Daten zwischen PLM-Prozess und Fertigungsbereich Längere Produktions- Hochlaufzeiten PLM MES Automatisierung ERP Fehlende Echtzeitinformationen entlang der Lieferkette Mangelnde Flexibilität auf Änderungen der Nachfrage und Verfügbarkeit zu regieren Anforderung: Nahtlose Integration von PLM, ERP, MES und Automatisierung Transparenz der Produktion bis in die Unternehmensleitung Integration von Produkt-Design und Produktion Harmonisierung der Produktionsprozesse auf Basis einer integrierten MES SW Seite 8

9 2. Kernaspekt: Einbindung von Produkt- und Produktionsgestaltung 1 Produktionsnetz Flexible Lieferketten mit unternehmensweiten fertigungssynchronen Entscheidungen 2 Produkt- und Produktionsgestaltung Verkürzte Time-to-Market durch die Einbindung beider Prozesse 3 Flexible Produktion auf Basis von modularen Produktionseinheiten Seite 9

10 Von seriellen zur parallelen Prozessen Serieller Prozess Schneller von der Idee zur Produktion Paralleler Prozess Zeit.auf Basis der Lokale Optimierung Einbindung von Produkt- und Produktionsgestaltung Integrierte Optimierung Lösung: Integrierter Workflow von der Produktgestaltung hin zur Produktion Gemeinsames Datenmodell mit konsistenten Datenflüssen Zusammenarbeit des PLM-Teams und Roundtrip Engineering Zeit Seite 11

11 Aktuelle Situation bei unseren Kunden Fehlende Dateneinbindung entlang der gesamten Tool-Kette führt zu: Mehrfache Dateneingaben Dateninkonsistenz Hohen Aufwand für Änderungsprozesse (keine Feedbackschleife) Design- Tools Planungs- Tools Engineering- Tools Ausführungs- Tools Service- Tools Produkt- Gestaltung Produktions- Planung Produktions- Engineering Dienstleistungen Produktions- Ausführung Feedbackschleife Anforderung: Integrierter Workflow entlang der gesamten PLM-Toolkette Einmalige Dateneingabe Integriertes Änderungsmanagement Gemeinsames Team Engineering Produktionsoptimierte Produktgestaltung Seite 12

12 3. Kernaspekt: 1 Produktionsnetz Flexible Lieferketten mit unternehmensweiten fertigungssynchronen Entscheidungen 2 Produkt- und Produktionsgestaltung Verkürzte Time-to-Market durch die Einbindung beider Prozesse 3 Flexible Produktion auf Basis von modularen Produktionseinheiten Seite 13

13 Cyber-Physische Systeme besitzen alle Informationen als virtuelles Modell Cyber-Physisches System (CPS) Enthält alle Informationen über Physische Produktionseinrichtung + Virtuelles Modell Software / Informatik Mechanik Elektrik, Elektronik Automatisierung, HMI Safety, Security Maintenance Ortsangabe, Identität Zustand SW-Version Schnittstellen Das virtuelle Modell ist immer aktuell und wird über den gesamten Lebenszyklus erweitert Produktionsausführung Produktionsplanung Produktdesign Produktions- Engineering Services Seite 14

14 Von statischer zur flexiblen Produktion Statische Produktion Höherer Flexibilität der Produktion Flexible Produktion Vordefinierte Produktionsprozesse.auf Basis von modularen Produktionseinheiten Dynamisch optimierte Produktionsprozesse Lösung: Plug & Produce durch Einsatz von Cyber-physischen Systemen Modular und flexibel konfigurierbar/-optimierbar Kommunikativ und kooperativ Kontextsensitiv CPS Erhöhte Flexibilität und reduzierte Komplexität Seite 15

15 Unsere Strategie CPS technische Sichtweise "Plug & Produce"-Einbindung in die Produktionsstätte und Manufacturing Operations Management Kommunikation IPv6 als Grundmechanismus zur Autokonfiguration GBit Ethernet als Basis für erhöhten Kommunikationsbedarf Internetzugang Standardisierung von Profilen und Schnittstellen Produktionsbereichseinbindung durch selbstbeschreibende CPS "Top-Floor to Shop-Floor" (OPC UA) WEB-basierte Dienstleistungen (z.b. HMI, Engineering, Diagnose) Digitales Modell Permanent aktualisierte Selbstbeschreibung der Fähigkeiten und Schnittstellen von CPS Seite 16

16 Automatisierung in Industrie Zusammenfassung Eine Vision auf dem Weg zur Realität Produktionsnetz Dynamische Lieferkette Echtzeitfähig Produkt- und Produktions- Gestaltung Gemeinsame digitale Unternehmensplattform Modulare Funktionen "Plug & Produce"-Fähigkeit Seite 17

17 Unsere Sicht auf Industrie 4.0 Was ist zu tun? Regelwerk und Architektur für dynamische Topologien Massiv erweiterte Semantik für M2M-Kommunikation Integrierte Prozesssimulation Selbstkonfigurierende Security-Konzepte Seite 18

18 Produkte & Systeme Prozesse & Software Tools Josef Schindler, Industrial Automation Systems Danke für Ihre Aufmerksamkeit