Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim

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1 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) Fachbereich Maschinenbau Technische Universität Darmstadt Otto-Berndt-Straße Darmstadt Folie 1

2 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim 1. Einführung 2. Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur 3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 Geschäftsmodelle Use Cases und Implementierung 4. Stand der Organisation von Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 Internationaler Wettbewerb 5. Zusammenfassung Folie 2

3 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim 1. Einführung 2. Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur 3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 Geschäftsmodelle Use Cases und Implementierung 4. Stand der Organisation von Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 Internationaler Wettbewerb 5. Zusammenfassung Folie 3

4 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. Folie 4

5 Industrie 4.0 und Wirtschaftsstandort Mannheim Informations- und Kommunikationstechnik Produktionstechnik Automatisierungstechnik Industrie 4.0 Neue Stufe der Organisation und Steuerung der Wertschöpfungskette Folie 5

6 Industrie 4.0 und Wirtschaftsstandort Mannheim Informations- und Kommunikationstechnik Produktionstechnik Automatisierungstechnik Mannheim Folie 6

7 Industrie 4.0 eine prägnante Einführung Industrie 4.0 Video (siehe: Quelle: acatech Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (Oktober 2013) Folie 7

8 Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt Was bedeutet smart? Der Begriff smart wird als Attribut gebraucht und bedeutet soviel wie - intelligent, - klug, -pfiffig. Übertragen auf innovative Produkte zielt smart auf die Integration von Logik (z.b. als eingebettete Systeme) in Produkte. Ergänzt um Internetadressen führt dies zu Vernetzung und Kommunikationsfähigkeit und der Steuerung des Produktverhaltens. Smarte Produkte gewinnen zunehmend an Bedeutung und ihre Entwicklung wird durch die Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt noch verstärkt. Folie 8

9 Ansätze für Smarte Systeme Wertschöpfung durch Funktionsintegration Wertschöpfung durch Cyber-Physische Systeme Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring) Ferndiagnose (Remote Diagnosis) Fernsteuerung (Remote Control) Kommunizierende, selbststeuernde Systeme Cyber-Physische Systeme erlauben Kommunikation, Monitoring, Steuerung Folie 9

10 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim 1. Einführung 2. Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur 3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 Geschäftsmodelle Use Cases und Implementierung 4. Stand der Organisation von Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 Internationaler Wettbewerb 5. Zusammenfassung Folie 10

11 Ansätze der Industrie 4.0 Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Internet of Things Internet of Services Internet of Data Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur Folie 11

12 Industrie 4.0: Cyber-Physical Systems Von Embedded Systems zu CPS und CPPS Smart Sensors Smart Systems (Smart Sensors and Actuators) Cyber Physical Systems (CPS) Cyber Physical Production Systems (CPPS) Embedded System 16. Januar 2014 Fachbereich 16 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Folie 12

13 Industrie 4.0: Cyber-Physische Systeme (CPS) Verständnis CPS Cyber-physische Systeme umfassen nach Lee (2010) zwei Sichtweisen: cyberizing the physical for specifying physical subsystems with computational abstractions and interfaces and physicalizing the cyber for expressing abstractions and interfaces of software and network components to represent physical systems dynamics in time [LEE2010] Folie 13

14 Industrie 4.0: Internettechnologien Das Internet der Dinge, der Dienste und Daten Das Internet der Dinge Vernetzte Objekte auf Basis von Internettechnologien Erkennung und Identifikation durch Nutzung von IPv6-Adressen (128 bit Adressraum) Vorteile: Erkennbarkeit und Lokalisierbarkeit Fähigkeit zur Kommunikation und Vernetzung Jedes physische Objekt könnte mit einer IPv6-Adresse ausgestattet werden Das Internet der Dienste Neuer Ansatz der Bereitstellung Internet basierter Dienste Konzepte: bedarfsorientierte und produktgebundene Dienstleistungen, Wissensbereitstellung und Dienste zur Steuerung des Produktverhaltens Ansätze für das Zusammenwirken von Menschen, Maschinen und Systemen und verbesserte Wertschöpfung Das Internet der Daten Daten werden über Internettechnologien gespeichert und verteilt Cyber-physische Systeme werden enorme Datenmengen erzeugen Dienste basierte Prozessorganisation Wichtig: Entwicklung einer Sicherheitskultur nachhaltige Vertrauensbasis schaffen Smart Production Procecces Smart Logistics Smart Engineering Beherrschung großer Datenmengen: Vernetzung von Produkt- und Produktionsdaten Folie 14

15 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim 1. Einführung 2. Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur 3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 Geschäftsmodelle Use Cases und Implementierung 4. Stand der Organisation von Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 Internationaler Wettbewerb 5. Zusammenfassung Folie 15

16 Einführungsstrategie Allgemeine Information Industrie 4.0 Im Unternehmen Verbesserung der Wertschöpfung Neue Geschäftsmodelle Kommunikation und Vernetzung von Betriebsmitteln und Bauteilen Spezifikation von Use Cases Umsetzungsroadmap, Vernetzungsansatz Spezifikation der IKT-Infrastruktur, Technologieauswahl (z.b. Web Services), -implementierung und einführung, Sicherheit Festlegung und Implementierung von z.b. Datenströmen, Steuerungsfunktionalität Funktionale Operationen Wertstromanalyse und Identifikation von Wertschöpfungspotenzialen auf der Basis von Kommunikation und Vernetzung Identifikation neuer Geschäftsmodelle Use Cases definieren Anwendungsszenarien Detaillierte Beschreibung der Flexibilität von Produktionsprozessen Implementierungs- und Umsetzungsstrategie Implementierung von Use Cases Folie 16

17 Industrie heute Geschäftsmodelle und Arbeitswelt von morgen Traditionelle Innovationsprozesse Wertschöpfung durch Produktions- und Lieferketten Zentralisierte Planung und Steuerung Open Innovation Datengetriebene Wertschöpfung Dezentralisierung und Vernetzung Innovationsmanagement, Verwertungsrechte Verkauf von Leistung statt von Produkten, Data Analytics App-Software Marktplätze Individualisierung durch Variantenvielfalt A BC Individualisierung durch Kundeninteraktion Kundenbindung durch Kooperation Lagerhaltung Differenzierung durch Produktqualität Produktion nach Bedarf Differenzierung durch Produkt- und Dienstleistungsqualität Individualisierte Produktion neue Dienstleistungsprofile Folie 17

18 Uses Cases Effiziente Fabrik 4.0 Status Quo: Use Cases werden derzeit in Arbeitsgruppen (Kooperation von TU Darmstadt und Projektpartner) sukzessive ausgearbeitet und formal beschrieben. Hierauf aufbauend findet die hard- und softwareseitige Implementierung in die bestehende Prozesslernfabrik statt. 16. Januar 2014 Fachbereich 16 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Folie 18

19 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim 1. Einführung 2. Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur 3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 Geschäftsmodelle Use Cases und Implementierung 4. Stand der Organisation von Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 Internationaler Wettbewerb 5. Zusammenfassung Folie 19

20 Plattform Industrie 4.0 Gemeinsames Projekt der Verbände - ideelle thematische Zusammenarbeit Geschäftsstelle (GS) Vorstandskreis (VK) Lenkungskreis (LK) Wissenschaftlicher Beirat AG 1 AG 2 AG 3 AG 4 Folie 20

21 Musterfabriken in Deutschland Bremen Bremen Potsdam Berlin Paderborn Aachen Lemgo Chemnitz Darmstadt Kaiserslautern Igersheim Karlsruhe Stuttgart München Folie 21

22 Stand: 13. März Folie

23 Der internationale Wettbewerb Folie 23

24 Zukunftsweg Industrie 4.0 Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim 1. Einführung 2. Ansätze der Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme Internettechnologien Bauteile als Informationsträger Sicherheitskultur 3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 Geschäftsmodelle Use Cases und Implementierung 4. Stand der Organisation von Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 Internationaler Wettbewerb 5. Zusammenfassung Folie 24

25 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. Industrie 4.0 erfordert noch Forschungs- und Entwicklungsinitiativen, gleichwohl sind bereits anwendbare Lösungen sichtbar. Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim: Industrie 4.0 bietet für Unternehmen eine ernstzunehmende Vision, die es gilt unternehmensspezifisch zu bewerten und umzusetzen. Folie 25

26 Vielen Dank! Source: Potthast Fachschaftenkonferenz Folie 26