Industrie 4.0 – Stand, Anwendung und Potenziale · Rasante Verbreitung von IKT und zunehmende Digitalisierung aller Produkte und Prozesse führt zu tiefgreifenden Veränderungen

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Industrie 4.0 – Stand, Anwendung und Potenziale Dr. Ulrich Löwen | Siemens AG, Erlangen | CT RTC SYE +49 (9131) 7-32948 | [email protected]

Corporate Technology I 6. November 2014

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© Siemens AG 2014. All rights reserved Seite 2 Oktober 2014 Corporate Technology

Agenda

Was ist Industrie 4.0?

Was sind Wertschöpfungsketten und -netze?

Was ist jetzt zu tun?


Die Digitale Revolution Motivation

Reifegrad digitaler Geschäftsmodelle Motivation Rasante Verbreitung von IKT und zunehmende

Digitalisierung aller Produkte und Prozesse führt zu tiefgreifenden Veränderungen in den Geschäftsmodellen

Mächtigkeit und disruptive Kraft dieser Innovationen hat sich zuerst in leicht digitalisierbaren Branchen gezeigt

Geschäftsmodelle deutscher Leitbranchen schon heute durch internetbasierte Dienste unterstützt, zugrunde liegende Geschäftsmodelle dadurch bisher nicht grundsätzlich in Frage gestellt.

Quelle: accenture

Thesen und Leitlinien

Digitale Revolution ist geprägt durch konsequente Digitalisierung jedweder Geschäftsmodelle um in intelligenten Netzen betriebene intelligente Produkte

Tiefgreifenden strukturellen Wandel nicht nur als Bedrohung betrachten, sondern disruptive Kraft der Digitalisierung aktiv gestalten

Quelle: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft, März 2014


Zukunftsprojekte im Bedarfsfeld Kommunikation der Forschungsunion

Es wurden zehn Zukunftsprojekte in den Bedarfsfeldern Klima / Energie, Sicherheit, Mobilität, Gesundheit und Kommunikation entwickelt, mit denen Deutschland einen Spitzenplatz bei der Lösung globaler Herausforderungen einnehmen soll

Quelle: Umsetzungsforum Industrie 4.0, Berlin, 02.10.2012

Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ Zukunftsprojekt „Smart Service Welt“

Durch Nutzung sicherer Cloud-Infrastrukturen und die Bereitstellung neuer Dienste-Plattformen soll die Grundlage für die Internetökonomie in Deutschland gelegt werden

Smart Factory: Der Produktionsstandort Deutschland soll durch das Zusammen-wachsen der technischen Prozesse mit den Geschäftsprozessen durch IKT in ein neues Zeitalter geführt werden


Vision: Was Industrie 4.0 (für uns) ist abgestimmt im Lenkungskreis der Plattform Industrie 4.0

Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten. Dieser Zyklus orientiert sich an den zunehmend individualisierten Kundenwünschen und erstreckt sich von der Idee, dem Auftrag über die Entwicklung und Fertigung, die Auslieferung eines Produkts an den Endkunden bis hin zum Recycling, einschließlich der damit verbundenen Dienstleistungen.

Basis ist die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen sowie die Fähigkeit aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt optimalen Wertschöpfungsfluss abzuleiten. Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dynamische, echtzeitoptimierte und selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke, die sich nach unterschiedlichen Kriterien wie bspw. Kosten, Verfügbarkeit und Ressourcenverbrauch optimieren lassen.


Agenda





Smart Factory und Smart Service Welt Fokus und Produkte im industriellen Umfeld

Produkt • Ergebnis eines physischen Herstellungsprozesses durch ein Produktionssystem (Fabrik, Anlage) • Vollzieht nach seiner Herstellung einen Rollenwechsel von Herstellung in Nutzung bzw. Anwendung.

A Agriculture, forestry and fishing B Mining and quarrying C Manufacturing D Electricity, gas, steam and air conditioning supply E Water supply; sewerage, waste management and remediation activities F Construction G Wholesale and retail trade; repair of motor vehicles and motorcycles H Transportation and storage I Accommodation and food service activities J Financial and insurance activities K Information and communication L Real estate activities M Professional, scientific and technical activities N Administrative and support service activities O Public administration and defense, compulsory social security P Education Q Human health and social work activities R Arts entertainment and recreation S Other service activities

T Activities of households as employers; undifferentiated goods – and service – producing; activities of households for own use

U Activities of extraterritorial organizations and bodies

ISIC United Nations Classifying System Smart Service Welt adressiert Einsatz

(intelligenter) Produkte

Smart Factory adressiert produzierende Industrie


Effizienz steigern

Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit

Die Industrie verlangt Lösungen für ihre weltweit wachsenden Herausforderungen

Der Wandel in der Produktion erfolgt schneller als je zuvor

• Energie- und Ressourceneffizienz als entscheidende Wettbewerbsfaktoren

Time-to-Market verkürzen

• Kürzere Innovationszyklen

• Komplexere Produkte

• Größere Datenvolumina

Flexibilität erhöhen

• Individualisierte Massenfertigung

• Volatile Märkte

• Hohe Produktivität


Wertschöpfungsprozesse produzierender Unternehmen Quellen Umsetzungsempfehlung Industrie 4.0, GMA 7.12

Wertschöpfung • Aktivität, Aufgabe oder Arbeitsschritt, die ein Ergebnis erzeugt, das für einen intendierten Nutzer einen

Wert darstellt

Services Produktion

Produktionssystem Engineering

Produkt Design und -entwicklung

Produktionssystem Planung

Wertschöpfungskette gemäß Umsetzungsempfehlung Industrie 4.0

Wertschöpfungsprozesse gemäß GMA 7.21


Firmenübergreifende Wertschöpfungsnetze Illustration

Wertschöpfungsketten werden sich nicht grundsätzlich ändern, aber ihre Organisation, Steuerung und Flexibilität bezüglich der Zusammenstellung

Maintenance Service Provider

Engineering Service Provider


Firmenübergreifende Wertschöpfungsnetze Illustration

Flexibilität, welche die digitale Welt prinzipiell bietet, wird in die reale Welt der Produktion gebracht. Produzierende Industrie kann so eigene Wertschöpfung auf sich ändernde Marktanforderungen flexibel anpassen, um im dynamischen Marktumfeld schnell, termintreu, fehlerfrei und zu Marktpreisen zu produzieren


Wertschöpfungsnetz Produktion & Logistik Use-Case zur Illustration, Quelle GMA 6.12

• Es gibt weiterhin hochoptimierte Massenfertigung für Standardprodukte (Farbe, Schrauben, Plastik-Granulat, Ammoniak, etc.)

• „Smart Factories“ bestehen aus intelligenten Maschinen mit definierten Fertigungs-fähigkeiten

• Für einen Kundenauftrag (aus einem vordefinierten Katalog) werden die benötigten Maschinen automatisch ausgewählt

• Nicht vorhandene Fertigungsschritte werden untervergeben und bei Bedarf in den Fertigungsprozess integriert

• Nicht genutzte Fertigungsressourcen können auf einem Fertigungsmarktplatz angeboten werden

• Neue Fertigungsressourcen können einfach integriert werden und stehen für den nächsten Auftrag zur Verfügung

• Entfernen von Fertigungsressourcen ist möglich ohne manuelle Rekonfiguration

Auftrag

Auftrag


Wertschöpfungsnetz Produktion & Logistik Use-Case zur Illustration: Der Auftrag steuert die Produktion

Technologie Check Abbildung der Produktbeschreibung auf Folge von Fertigungsschritten von Maschinen mit entsprechenden Fertigungsfähigkeiten

Kapazitätsverhandlung Verfügbarkeit von Maschinen zwecks abgestimmter Durchführung der Fertigungsschritte, d.h. Synchronisation der „Fertigungs-Kalender“ der Maschinen Optimierung basierend auf folgenden Freiheitsgraden • Reihenfolge der Fertigungsschritte • Auswahl der Maschine mit geeigneter

Fertigungsfähigkeit • Reihenfolge der Aufträge

Auftrag

1

2

3

4

5

6

1

2

5 6

3

4

Konzept der automatischen Auftragssteuerung erfordert zwei grundlegende automatisierbare Fähigkeiten


Wertschöpfungsnetz Services Ausweitung der Smart Factory in Richtung Services

Neue digitale Infrastrukturen und Geschäftsmodelle

Im Mittelpunkt der Betrachtung steht der Nutzer einer Dienstleistung Service aus Sicht der Produkt-Nutzer

Im Mittelpunkt der Betrachtung steht der Lebenszyklus des Produkts Service aus Sicht des Produkt-Herstellers

Individualisierung von Dienstleistungen in konkreter Situation über gesamten Lebensweg überall und jederzeit


Wertschöpfungsnetz Services Use-Case zur Illustration: Betriebsoptimierung von Anlagen

Heute Morgen

Dienst- leister

Sprengen

Informationsaustausch via Treffen, E-Mail, Telefon, Reports etc.

Mine

Dienst- leister Truck

Dienst- leister

Zerkleinern

Dienst- leister

Produktion

Dienst- leister Energie

Dienst- leister

…

Informationen

Metall- erzeugung

Auto- produktion Abbau

Trans-port

Zer- kleinern

Förde- rung

Daten Daten Daten

Betreiber Mine

Betreiber Auto-

produktion

Betreiber Metall-

erzeugung

Wissen

Marktplatz

Benchmark

Mine Metall-

erzeugung Auto-

produktion Abbau Trans-

port Zer-

kleinern Förde- rung

Daten Daten Daten

Betreiber Mine

Betreiber Auto-

produktion

Betreiber Metall-

erzeugung

Dienst- leister

…

Inter- mediär

Dienstleister datenbasierte

Dienste

verbesserte Planung

verbesserte Planung

Über Kollaborationsplattformen können sich neue intermediäre und datenbasierte Services etablieren und die Kontrollpunkte an der Schnittstelle zwischen Betreiber und Dienstleister verschieben


Agenda





„Digitalisierung“ der Wirtschaft

„Digitalisierung“ der Produktion

Firmenübergreifende Wertschöpfungsnetze Segmentierung

Wertschöpfungsnetz Design & Engineering

Wert-schöpfungs-netz Services

Fokus Smart Factory Zukunftsprojekt Industrie 4.0 Fokus

Zukunftsprojekt Smart Service Welt


Nutzenstiftender Einsatz von IKT im Produktionsumfeld

Wertschöpfungsnetz Design & Engineering

• Erschließen der Potentiale der digitalen Welt durch Einführung und Nutzung existierender Methoden, Werkzeuge und Kollaborationsplattformen

Wertschöpfungsnetz Produktion & Logistik

• Systematisierung von Produktionsstrategien im Hinblick auf die zunehmenden Anforderungen an die Flexibilität und Umsetzung durch intelligente Systeme zur Produktionsplanung und -steuerung

• konzertierte Forschungsaktivitäten zur Lösung der hoch komplexen technischen Herausforderungen bei der Realisierung einer intelligenten Produktion

Wertschöpfungsnetz Service

• Etablieren neuer Geschäftsmodelle durch Besetzen zentraler Kontrollpunkte in den Wertschöpfungsketten

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