Innovationsnetzwerk »Produktionsarbeit 4.0«€¦ · Vernetzung der Industrie das Potenzial einer vierten industrielle Revolution zugetraut. Unter dem Überbegriff »Industrie 4.0«

© Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

F1

Produktionsarbeit 4.0 Prozesse und Arbeitsgestaltung neu denken

Dr.-Ing. Sebastian Schlund Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement der Universität Stuttgart

Kieler Prozessmanagementforum 2014

Kiel, 19. Dezember 2014


F2

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO

Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT, Universität Stuttgart

Kooperations- vertrag

Gründung:

IAO 1981

IAT 1991

Institutsleitung:

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. e.h. mult. Dr.-Ing. h.c. mult.

Hans-Jörg Bullinger (1981 – 2002)

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.

Dieter Spath (2002 – 09/2013)

Prof. Dr.-Ing.

Wilhelm Bauer (seit 10/2013 kommissarisch)

Finanzvolumen und Mitarbeiter (2013):

IAO: 25 Mio. €, 377 Mitarbeiter (inkl. Studenten)

IAT: 8 Mio. €, 133 Mitarbeiter (inkl. Studenten)

Profile des Fraunhofer IAO und IAT, Universität Stuttgart


F3

Fraunhofer IAO – Mit Ideen zum Erfolg


F4

INHALTE

Vernetzung und Digitalis ierung

Auswirkungen auf die Produktion und Industrie 4.0

Auswirkungen auf die Produktionsarbeit

Fazit und Ausblick


F5


F6

Wie die Digitalisierung unsere Welt verändert…

Websites, Blogs

Smartphone

E-Health

Emails

Cloud Computing

Smart Energy

Big / Smart Data Edutainment

Social Media

Tablet E-Commerce

E-Banking

Digital Identity

Car2X VoIP-Software

Industrie 4.0

Webinare

RSS-Feeds Newsletter

Data Analytics

Wikis

Augmented Reality

Open Innovation

Kommunikation

Mobile Devices

Cybercrime

IT-Sicherheit E-Collaboration

Suchmaschinen

3D-Simulationen


F7

Beispiel 1: Good Night Lamp Internet der Dinge

Quelle: goodnightlamp.com

Close family Distant Lovers

Off to college

Colleagues around the world


F8

Beispiel 2: Sleep Sensor »Beddit« Internet der Dinge

Quelle: postscapes.com

Erfasst Atmung, Herzschlag, Bewegung, Licht und Geräuschpegel

In Zusammenarbeit mit einer Schlafklinik wird ein Schlafprofil erstellt

Zur Verbesserung der Schlafqualität


F9

Quellen: BITKOM, EMC, 2012.

2004

1998

1994

1991

www 1981

Internet

1438 1878 1896 1926 1938 1947 1969

Datenvolumen [in byte]

Mega Giga Tera Peta

Exa

Zetta

Erster Computer Transistor

Buchdruck

IoT Industrie 4.0 Cloud Computing Big Data / Datability Mobile

2006

2007

2014

Datenvolumen 2012: 2,8 Zettabyte 2.800.000.000.000.000.000.000 Byte

Prognosen für Datenvolumen 2015: 12 Zettabyte Datenvolumen 2020: 40 Zettabyte

die erzeugten Datenmengen steigen exponentiell mit dem Ausmaß der Vernetzung.

Datenmengen verdoppeln sich alle 2 Jahre

Zum Vergleich: 40 Zettabytes ≙ x 57

Menge an Sandkörnern aller Strände dieser Welt

Digitalisierung und Vernetzung Das Wachstum der Datenmengen im Zeitverlauf


F10

INHALTE

Vernetzung und Digitalisierung



Fazit und Ausblick


F11

Kurze Einführung in Industrie 4.0 Was ist Industrie 4.0?

Über IP-Adressen vernetzte Objekte mit eingebetteter Hard- und Software (Cyber-Physical Systems) interagieren mit ihrer Umwelt.

Die sich selbst organisierende Smart Factory bildet Vision und Gegenstandsbereich; ähnlich wie Smart Mobility, Smart Logistics, Smart Grid, Smart Building, Smart Health.

Nach Mechanisierung, Industrialisierung und Automatisierung wird der intelligenten Vernetzung der Industrie das Potenzial einer vierten industrielle Revolution zugetraut.

Unter dem Überbegriff »Industrie 4.0« wird die Digitalisierung der industriellen Wertschöpfung erwartet.

Industrie 4.0 bezeichnet die echtzeitfähige, intelligente Vernetzung von Menschen, Maschinen und Objekten zum Management von Systemen.

[in Anlehnung an Plattform Industrie 4.0; DB Research]


F12

Industrie 4.0 Technologische, politische und gesellschaftliche Treiber

Digitalisierung der Wirtschaft,

des Wissens, des Miteinanders

Industrietauglicher Einsatz von CPS (und

des Internets der Dinge)

Stärkung der internationalen Wettbewerbs-

fähigkeit

Suche nach Anwendungen und neuen Geschäftsmodellen

I4.0


F13

Industrie 4.0 als internationaler Wettbewerbsvorteil Deutsche Industrie in guter Ausgangsposition

Deutschlands Industriewertschöpfung steigt absolut, die relative Bedeutung national und international sinkt jedoch.

Entwicklung Anteils am globalen industriellen Wertbeitrag (MVA) einzelner Staaten

[United Nations Accounts Main Database, 2014]

Die deutsche Industrie ist im internationalen Vergleich sehr gut aufgestellt für die Digitalisierung industrieller Wertschöpfung.

[Roland Berger, 2014]


F14

Industrie 4.0 schürt hohe Erwartungen Hohe Effizienzsteigerungen und Investitionen werden erwartet

Deutsche Unternehmen erwarten Effizienz- und Umsatzsteigerungen und planen für Industrie 4.0-Lösungen Investitionen von 40 Mrd. EUR jährlich.

Durchgängig hohe Erwartungen an Effizienzsteigerung durch Industrie 4.0 – in der eigenen Produktion und über die gesamte Wertschöpfungskette. [ingenics, 2014]

[PWC, 2014]


F15




Industrietauglicher Einsatz von CPS (Internet der Dinge-Technologien)


fähigkeit


I4.0


F16

Das Internet of Things (IoT) wird Realität

Wer kommuniziert mit wem?

Technologische Voraussetzungen

„Das Internet der Dinge ist die technische Vision, Objekte beliebiger Art in ein universales digitales Netz zu integrieren. Dabei haben die Objekte eine eindeutige Identität (smart objects) und befinden/bewegen sich in einem ‘intelligenten’ Umfeld.”

Federal Ministry of Economics and Technology 2007

RFID-Chips

= Intelligente Lokalisierungs-

technik

Sensoren & Aktoren

IPv6

Erweiterter Adressraum für smart objects

Data Analytics

Internetfähigkeit aller Objekte Kommunikationstechnologien: gemeinsame Standards & Schnittstellen

Cloud Technology

… und warum?

Zur bestmöglichen Vernetzung von physischer und digitaler Welt

Mehrwerte: Vereinfachung, Rationalisierung und Verbesserung des menschlichen Lebens- und Arbeitsalltags durch eingebettete Systeme.

Machine2Machine (M2M) Person2Machine (P2M) Thing2Machine (T2M)


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Duale Strategie Industrie 4.0 Positionierung der heimischen Industrie als Leitmarkt und Leitanbieter

Ziel: Steigerung der Prozesseffizienz durch Umsetzung von IoT-Anwendungsfällen

Ziel: Realisierung neuer Marktchancen durch innovative Geschäftsmodelle

Treiber: Internet of Things (CPS) Treiber: Internet of Services

Momentan liegt der Schwerpunkt im Bereich Prozesseffizienz – der Wettbewerb um innovative Geschäftsmodelle beginnt gerade.

Deutschland als Leitmarkt Deutschland als Leitanbieter

MES

Steuerungs-technik

Mobile Robotik

Mobilgeräte

Automatisierung

Embeddeds

Reifegrade digitaler Geschäftsmodelle [Accenture, 2014]

[Bildquellen: itizzimo, DFKI, Kuka, kiva, DHL, Uber, GE]


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Industrietauglicher Einsatz von CPS (Internet der Dinge-Technologien)


fähigkeit


I4.0


F19

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 Smart Factory (DFKI)


F20

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 Leichtbauroboter ohne Schutzumhausungen


F21

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 Logistikaufgaben und Störungsbehebung mit Datenbrille (Itizzimo)

Video


F22

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 »Intelligenter« Behälter (iBin, Firma Würth)


F23

INHALTE




Fazit und Ausblick


F24

Der Mensch steht weiter im Mittelpunkt Erweiterte Entscheidungs- und Beteiligungsspielräume für die Beschäftigten sowie Möglichkeiten zur Belastungsregulation

Physische

Assistenz durch Fähigkeitsverstärker

Innovative Lernformen:

Mobil, personalisiert, situationsadaptiv

Wartungs- und

Planungsassistenz: Lokationsbasiert, kontextadaptiv

Vernetztes Arbeiten durch multimodale Mensch-Maschine-

und Mensch-Mensch-Interaktion

Menschliche Fähigkeiten:

Kreativität, Intuition, Lernfähigkeit, Erfahrungswissen,

Umgang mit Komplexität, Zusammenhänge erkennen


F25

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 Mitarbeiter bekommen Einsatzanfragen auf ihre mobilen Endgeräte…

Kundenauftrag: 50 Getriebe bis Montag

Ich kann diesen Samstag arbeiten.

Samstag geht leider nicht.

Zusatzschicht am Samstag durchführen

Einsatzanfrage auf

Smartphone

»Meistercockpit« für Einsatzanfragen


F26

Zusagen

Absagen

Ich kann diesen Samstag arbeiten.

Samstag geht leider nicht.

Status der Anfragen und

Rückmeldungen

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0

…und entscheiden kooperativ und dezentral!


F27

KapaflexCy-Partner BorgWarner gewinnt den Industrie 4.0-Award: Sonderpreis für innovative Arbeitsorganisation


F28

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 Anpassung der Montageinformationen an Auftrag, Produkt und Werker

Umsetzungsstand:

Assistenz: Auftrag steuert Anzeige des individuellen Arbeitsplans (durch RFID-Tag am Werkstück-träger)

Eskalation: Automatische Störungsbenachrichtigung an Line-Manager

Check-In Produkt

Check-Out Produkt

Ausblick:

Individualisierung: individualisierte Anpassung der Informationsbereitstellung an Erfahrungs- und Qualifikations-stand der Mitarbeiter

Kontextbasierte Informationsbereitstellung am Arbeitsplatz und darüber hinaus durch Interaktion von Werkstückträgern, Arbeitsplatz und Mitarbeiter.

papierlos


F29

Umsetzungsbeispiele Industrie 4.0 Aktivitätsbasierte und individualisierte Beleuchtungsanpassung

Check-In Individuelle Einstellungen

Einlegen von Material Gleichmäßige Lichtverteilung

Aktivitätsbasierte Beleuchtungssteuerung in Abhängigkeit von Arbeitsaufgabe, Arbeitsort und individuellen Präferenzen.

LF1+2, warmweiß, 50% LF1+2, kaltweiß, 100%

Exemplarischer Montageablauf:

1 2


F30



Verdrahtung Konzentriertes Arbeitslicht


Verpackung Lichtschwerpunkt wechselt


LF1+2, warmweiß, 50% LF1+2, kaltweiß, 100% LF1, kaltweiß, 100%; LF2, kaltweiß, 30%

LF1+2, kaltweiß, 20%; LF4, kaltweiß, 60%


1 2 3

4


F31



Verdrahtung Konzentriertes Arbeitslicht


Verpackung Lichtschwerpunkt wechselt

Zeitbezogene Änderungen Pause, Schichtwechsel, Rüsten

Sichtprüfung seitliches, entblendetes Licht


LF1+2, warmweiß, 50% LF1+2, kaltweiß, 100% LF1, kaltweiß, 100%; LF2, kaltweiß, 30%

LF1+2, kaltweiß, 20%; LF4, kaltweiß, 60% LF1+2, kaltweiß, 20%; LF4, kaltweiß, 20%, LF3, kaltweiß,100%

LF1+2, kaltweiß, 20%; LF4, kaltweiß, 20%, LF3, kaltweiß,100%


1 2 3

4 5 6


F32

INHALTE




Fazit und Ausblick


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Faktencheck – Wo stehen wir heute? Zusammenfassung der wesentlichen Aussagen

Die Digitalisierung der industriellen Wertschöpfung ist bereits in vollem Gang und wird immer weiter unser Leben und unsere Arbeit durchdringen.

Industrie 4.0 schürt hohe Erwartungen. Die öffentliche Wahrnehmung des Themas hat sich von der Umsetzung entkoppelt.

Industrie 4.0 setzt sich langsam top-down und bottom-up in den Unternehmen durch.

Es gibt bereits viele gute Einzelbeispiele. Momentan liegt der Schwerpunkt auf der Umsetzung von Anwendungsfällen – der Wettbewerb um innovative Geschäftsmodelle beginnt gerade.

Vor allem unklarer wirtschaftlicher Nutzen und organisatorische Hemmnisse stehen heute einer flächendeckenden Realisierung von Industrie 4.0 entgegen.


F34

Was sollten Sie heute schon tun? Empfehlungen für die Realisierung von Industrie 4.0

1. Lernen Sie von den Erfahrungen anderer.

2. Entscheiden Sie, wann Sie das Thema »Industrie 4.0« angehen wollen.

3. Definieren Sie Handlungsfelder anhand heutiger und künftiger Probleme und Erwartungen.

4. Beteiligen und qualifizieren Sie Ihre (Produktions-)Mitarbeiter.

5. Schaffen Sie die notwendigen Voraussetzungen in den Bereichen Datenqualität und Infrastruktur.

6. Setzen Sie erste Anwendungsfälle um, an denen Sie lernen können.

… und fangen Sie mit 1. heute an.


F35

»Die Fabrik der Zukunft ist genauso menschenleer wie heutige Büros papierlos sind.«

[Bernhard Diegner, ZVEI – aus IAO-Studie »Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0«]

© James Thew


F36

Innovationsnetzwerk »Produktionsarbeit 4.0«


F37

Kontakt

Dr.-Ing. Sebastian Schlund

Leiter Competence Center Produktionsmanagement

Fraunhofer IAO

[email protected]

0711 / 970-2065

blog.iao.fraunhofer.de

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