Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4€¦ · Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0 Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation 1

28.07.2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr. -Ing. R. Anderl

Zukunft der Digitalen Transformation

durch Industrie 4.0 – Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und

Qualifikation

Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl

Fachgebiet

Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)

Fachbereich Maschinenbau

Technische Universität Darmstadt

Otto-Berndt-Straße 2

64287 Darmstadt

www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de

| Folie 2

Zukunft der Digitalen Transformation durch Industrie 4.0 Auswirkungen auf Kompetenzentwicklung und Qualifikation

1. Einführung in Industrie 4.0

2. Von Grundlagen zur industriellen Einführung • RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente

• VDMA Implementierungsleitfaden für neue Produkte und

Produktion

3. Kompetenzentwicklung und Qualifikation • Kompetenzzentrum Mittelstand 4.0 Darmstadt

• Kompetenzentwicklungsstudie acatech

• Handlungsempfehlungen zu Ausbildung und Qualifikation

4. Zusammenfassung


| Folie 3





Produktion




4. Zusammenfassung


| Folie 4

Entwicklung der Informations- und

Kommunikationstechnik (1)


Web Web 1.0 Web 2.0

1995 2000 2005

World Wide Web

Hypermedia

Vernetzte Dokumente

Multimedia

Vernetzte Medien

Java, UML, XML Web Services

Socialmedia (1)

Vernetzte Menschen

Quelle: nach Dr. Dais, Bosch

(1995)

(1998)

(1985,1997,1998)

(1995)

(1994)

(2004)

(2005)

(2006) (1999)

| Folie 5


Web 3.0

2010

Socialmedia (2)

Vernetzte

Unternehmen

App Technologie

Web A.B

2015

Cyber-Physical Media

Vernetzte

Systeme

Industrie 4.0

Komponente

Web X.Y

2020

Future Media

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Entwicklung der Informations- und

Kommunikationstechnik (2)

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Die Digitale Agenda der Bundesregierung

• Digitale Infrastrukturen

• Digitale Wirtschaft und digitales Arbeiten

• Innovativer Staat

• Digitale Lebenswelten in der Gesellschaft

gestalten • Bildung, Forschung, Wissenschaft, Kultur

und Medien

• Sicherheit, Schutz und Vertrauen für

Gesellschaft und Wirtschaft

• Europäische und internationale Dimension der Digitalen Agenda

„Die Wirtschaft ist von diesen Veränderungen in ihrem Kern massiv betroffen.

„Industrie 4.0“, die vernetzte Produktion, hat das Potenzial,

Wertschöpfungsketten grundlegend neu zu gestalten und die Geschäftsmodelle

der deutschen Leitbranchen wie Anlagen-und Maschinenbau, Automobilbau,

Elektro-und Medizintechnik erheblich zu beeinflussen. Wir wollen, dass Deutschland digitales Wachstumsland Nr. 1 in Europa wird.“

Quelle: Digitale Agenda 2014-2017, BMWi 08-2014

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Digitale Strategie 2025

Zehn Schritte in die Zukunft:

1. Gigabit-Glasfasernetz für Deutschland bis 2025 aufbauen

2. Eine neue Gründerzeit einleiten:

Start-Ups unterstützen und die Kooperation

von jungen und etablierten Unternehmen fördern

3. Einen Ordnungsrahmen für mehr Investitionen

und Innovationen schaffen

4. Die intelligente Vernetzung in zentralen

Infrastrukturbereichen unserer Wirtschaft vorantreiben

5. Die Datensicherheit stärken und die Datensouveränität

entwickeln

6. Neue Geschäftsmodelle für KMU, Handwerk und

Dienstleistungen ermöglichen

7. Mit Industrie 4.0 den Produktionsstandort Deutschland

modernisieren

8. Forschung, Entwicklung und Innovation bei digitalen

Technologien auf Spitzenniveau bringen

9. Digitale Bildung in allen Lebensbereichen realisieren

10. Eine Digitalagentur als moderes Kompetenzzentrum

ins Leben rufen

Quelle: Digitale Strategie, BMWi, 03-2016

| Folie 8

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 9

Ansätze für Smarte Systeme


Verbesserung der Wertschöpfung

durch Funktionsintegration

Weitere Verbesserung der Wertschöpfung

durch Cyber-physische Systeme

Cyber-Physische Systeme unterstützen

Vernetzung und Kommunikation

Vernetzte und kommunizierende Systeme

Source: TU Darmstadt, Eff iziente Fabrik 4.0

Smart Factory Smart Plant

Smart Logistics Smart Products Smart Home

Zustandsmonitoring

(Condition Monitoring) System- und Strukturüberwachung

(Systems and Structural

Health Monitoring) Ferndiagnose und –steuerung

(Remote Diagnosis and Control) Objektverfolgung

(Tracking and Tracing)

Smart City

Source: TU Darmstadt

Smart Grid

Source: TU Darmstadt, ESE

Adaptronik Mechanik Mechatronik

Aktor Sensor

Regler

M

Adaptiver Regler

| Folie 10

Die Plattform Industrie 4.0

| Folie 11

Aufgabenprofile der Arbeitsgruppen der

Plattform Industrie 4.0

Referenzarchitekturen,

Standards und Normung

Forschung und

Innovation

Sicherheit vernetzter

Systeme

Rechtliche

Rahmenbedingungen

Arbeit, Aus- und

Weiterbildung

Weiterentwicklung des RAMI 4.0-Models

Standardisierung und internationale Kooperationen

Anwendungsszenarien der Industrie 4.0 – Die

Zukunft begreifbar machen

FuE-Roadmap und Innovationsstrategien

IT-Security für KMU

IT-Security in der Aus- und Weiterbildung

Handlungsbedarfe zu Zivilrecht und Zivilprozess-

recht, IT- und Datenschutzrecht, Produkthaftungs-

recht, IP-Recht sowie Arbeitsrecht

Arbeit, Aus- und Weiterbildung in der Industrie 4.0,

hierzu Handlungsbedarfe und –felder, Handlungsem-

pfehlungen im Bereich der Qualifizierung/Bildung


| Folie 12





Produktion




4. Zusammenfassung


| Folie 13

Umsetzungsempfehlungen

für das Zukunftsprojekt

Industrie 4.0

Smart Service Welt Umsetzungsstrategie

Industrie 4.0

Wichtige Veröffentlichungen


| Folie 14

Referenzarchitektur für Industrie 4.0 – RAMI 4.0


Quelle: nach Umsetzungsstrategie Industrie 4.0, BITKOM, VDMA, ZVEI; April 2015

IPv6 URI

| Folie 15

Industrie 4.0 Komponente


Quelle: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0, BITKOM, VDMA, ZVEI; April 2015

| Folie 16

Umsetzungsempfehlungen zu Industrie 4.0

Stand: 14. April 2015


Wertschöpfung

Use Cases

Umsetzungsbeispiele

Geschäftsmodelle

Produkte

Produktion

| Folie 17

Zentrales Element des Leitfadens Industrie 4.0 ist der Werkzeugkasten

Industrie 4.0

Dieser dient zur Analyse der unternehmenseigenen Kompetenzen und Generierung von Ideen.

VDMA-Leitfaden Industrie 4.0:

Werkzeugkasten Industrie 4.0

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Aufbau des Werkzeugkastens:

Anwendungsebene:

• Sechs Anwendungsebenen

zur Darstellung von

Themenbereichen für Ideen

im Umfeld von Industrie 4.0.

• Die Kombination ergibt die

Funktionalität.

Entwicklungsstufe:

• Fünf technologische,

aufeinander aufbauende

Entwicklungsstufen zur

eigenen Einordnung und

Ideengenerierung.

• Die höchste Stufe stellt die

Vision Industrie 4.0 dar.

Anwendungs-

ebene

Entwicklungs-

stufe


Werkzeugkasten Industrie 4.0

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Anwendungsebenen:

• Integration von Sensoren /

Aktoren

• Kommunikation / Connectivity

• Funktionalitäten zu Daten-

speicherung und

Informationsaustausch

• Monitoring

• Produktbezogene IT-Services

• Geschäftsmodelle um das

Produkt


Werkzeugkasten Produkte

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Anwendungsebenen:

• Datenverarbeitung in der

Produktion

• Maschine-zu-Maschine-

Kommunikation (M2M)

• Unternehmensweite Vernetzung mit

der Produktion

• IKT-Infrastruktur in der Produktion

• Mensch-Maschine-Schnittstellen

• Effizienz bei kleinen Losgrößen


Werkzeugkasten Produktion

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Ziele:

Identifikation vorhandener Industrie 4.0-Kompetenzen

Vorgehen:

1. Analyse aller öffentlich zugänglichen Medien

2. Einordnung in die Entwicklungsschritte des

Werkzeugkasten-Industrie 4.0

3. Festlegung des Zielprofils im Werkzeugkasten


Kompetenzanalyse und Zielprofil

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Vorgehen:

1. Analyse aller öffentlich zugänglichen Medien

2. Einordnung in die Entwicklungsschritte des Werkzeugkasten-Industrie 4.0

3. Festlegung des Zielprofils im Werkzeugkasten


Ergebnisse für Produkte und Produktion

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Produkte, Produktion, Geschäftsmodelle: Industrie 4.0 Entwicklungsrichtungen

Die Chancen liegen in der Umsetzung neuer Geschäftsmodelle!


Neue Stufe der Organisation

und Steuerung der

Wertschöpfungskette

Neue Ansätze für Internet-

gestützte Geschäftsmodelle

Adressierung

Lokalisierung

Identifizierung

Bauteile und Betriebsmittel

als Informationsträger

Zustandsmonitoring

Energiemanagement

System- und Strukturüberwachung

Apps Verkaufsplattformen

Neue Dienstleistungen

Präventive Wartung

Bauteilverfolgung

Verkauf von Produktleistung

Service

Connectivity

Services / Systeme

Sensoren / Aktoren

Vernetzte und miteinander

kommunizierende Systeme

| Folie 24





Produktion




4. Zusammenfassung


| Folie 25

Arbeitswelt von morgen


Flexibilisierung durch

- Dezentralisierung und Vernetzung,

- Maschinenzustandsmonitoring,

- Ferndiagnose und Fernsteuerung.

Fortschreitende Informatisierung der Arbeitswelt

- Mobile DV-Geräte in der Produktion (SmartPads, SmartPhones),

- App-Technologie für die Produktion,

- Informationstechnische Markplätze

(z.B. für Werkzeuge, Halbzeuge, Materialien), - Internetbasierte Dienste (Services z.B. für Ferndiagnose).

Digitalisierung der Arbeitswelt

- Verfügbarkeit und Analyse großer Datenmengen

(prozessindividualisierte Analysesoftware),

- Datenauswertung zur Fehlerfrüherkennung,

- Präventive Wartung und Instandhaltung,

| Folie 26

Source: Wissenschaftlicher Beirat Industrie 4.0

Berlin

Potsdam

Chemnitz

Igersheim

München

Dortmund

Aachen

Lemgo

Darmstadt

Kaiserslautern

Karlsruhe

Stuttgart

Paderborn

Bremen

Kompetenzzentren Industrie 4.0 in Deutschland


Berlin-

Brandenburg Hannover

Dortmund

Darmstadt

MiT 4.0

Kaiserslautern Augsburg

Chemnitz

Hamburg

Ilmenau

Stuttgart

| Folie 27

Mittelstands-Technologiezentrum

für Industrie 4.0 (MiT 4.0)


Das Leistungsportfolio umfasst die zielgruppengerechte Kompetenz-entwicklung. Hierzu

sind verschiedene Handlungsstränge und Instrumente zur mittelstandsgerechten

Vermittlung im MiT 4.0 definiert.

Start ab Q1 2016

Sensibili-

sierung Analyse Befähigung Umsetzung

Validierung und Anpassung

• Use Cases

Lernfabriken

(CiP und Eta)

• Use Cases

Industrie

• Demonstra-

toren

• Fachvorträge

Effiziente

Wertschöpfungsprozesse

Energiemanagement

Neue Geschäfts-

modelle

Arbeit 4.0

Handlungsstränge

IT-S

iche

rhe

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Handlungs-

orientierte

Schulungen

zur Identifikation

von Industrie

4.0-Potenzialen

Training in den

Lernfabriken für

• Regionale

KMUs

• Multiplikatoren

• Umsetzungs-

partner

Unterstützung

vor Ort bei

• Konzept-

erstellung

• Technologie-

auslegung

• Anlauf und

Betrieb

Kosten, Zeit, Qualität,

Flexibilität

Energiekosten

Neue Leistungen/

Märkte

Leistungsfähigkeit und

Leistungsbereitschaft

Zielgrößen

| Folie 28

Kompetenzentwicklungsstudie Industrie 4.0


Ziele:

• Ermittlung von Kompetenz- und Qualifizierungs-

bedarfen zu Industrie 4.0

• Exemplarisches Konzept zur Kompetenz- entwicklung

• Besonderer Fokus auf KMU

• Handlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft

und Bildungseinrichtungen

Veröffentlichung erster Ergebnisse und Schluss-

folgerungen durch acatech Dossier im April 2016

Ergebnisbericht zum IT-Gipfel 2016

Quelle: acatech Dossier: Kompetenzentwicklung Industrie 4.0, 2016

| Folie 29

Erste Ergebnisse der Kompetenzentwicklungs-

studie Industrie 4.0


Erste Ergebnisse:

• Unternehmen sehen

Digitalisierung

vorwiegend als Chance

• Hoher Entwicklungsbedarf bei der Implementierung, insbesondere bei KMU

• Entscheidender Erfolgsfaktor für die Gestaltung des digitalen Wandels:

Qualifizierung der Mitarbeiter durch

Aus- und Weiterbildung


| Folie 30

Kompetenzbedarf der Unternehmen


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Höchster Bedarf besteht zu

• Datenauswertung und –analyse

• Bereichsübergreifendem Prozess Know-How und

-management sowie • Interdisziplinärem Denken und Handeln

• Kundenbeziehungsmanagement und

Führungskompetenz

Unterschiede große Unternehmen und KMU

Große Unternehmen:

Fokus liegt auf technologie- und

datenorientierten Kompetenzen KMU:

Fokus liegt auf prozess- und

kundenorientierten Kompetenzen

| Folie 31

Exemplarisches Modell zur

Kompetenzentwicklung Industrie 4.0



| Folie 32

Handlungsempfehlungen (1)


Handlungsempfehlungen zur Kompetenzentwicklung Industrie 4.0

1. Rahmenbedingungen und inhaltliche Ausrichtung von

Aus- und Weiterbildungsangeboten

- Etablierung eines Weiterbildungssystems

- Stärkung des dualen Systems - Aus- und Weiterbildung des Lehrpersonals

- Bildungsstanderhebung und Kompetenzniveaus

- Integration von Medien- und Digitalisierungsinhalten

- Ausrichtung an der betrieblichen Ebene

- Wissenschaftliche Begleitung


| Folie 33




2. Ansatzpunkte zur Unterstützung, insbesondere von KMUs

- Mittelstand4.0 Kompetenzzentren

- Vorwettbewerbliche Kooperation

- Integration aller Stakeholder - Change Management

- Institutionalisierung der strategischen Vorausschau

- IT-Sicherheit und passgenaue IT-Lösungen

- Rotation in der Aus- und Weiterbildung


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3. Anforderungen an Bildungsanbieter

- Ganzheitliche Dienstleistungen und Beratung

- Situationsbezogenes Lernen

- Qualifizierung/Produktschulung - Skill- und Gap-Analyse

- Vermittlung der digitalen Transformation

- Non-formale und informelle Weiterbildung

- Aktivierung von Unternehmen

- Wissens- und Kompetenztransfer - Flexibles und lebenslanges Lernen

- Innovative Lehr- und Lernlösungen

(z.B. MOOC, z.B. acatech: https://mooc.house/courses/industrie40-2016)


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Weiterqualifikationen

29. Juli 2016 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

• Internettechnologien • Internetprotokolle

• Internetadressnomenklatur

• Web-Services

• Identifikationstechnologien

• Barcode, QR-Code

• RFID-technologien

• Sensortechnologien • Sensorarten

• Datenaufnahme und –interpretation

• Smarte Sensoren

• Vernetzungstechnologien

• Data Analytics • Datenkonsolidierung

• Datenauswertung

• Algorithmen zur Datenanalyse

• Datenintepretation

• Diagnosetechnologien • FMEA (Failure Mode and

Defect Analysis)

• Fehlerbaumanalyse

• Fernsteuerungsmethoden • Steuerungstechnologien

• Aktuatorsysteme

• Zeitverhalten • Vernetzungstechnologien • Produktdaten

• Produktionsdaten

• Cyber-Physische Systeme

• Datenmanagement • Datenstrukturen

• Rückverfolgung und Prognose

| Folie 36





Produktion




4. Zusammenfassung


| Folie 37

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.

Impulse für die industrielle Einführung:

Individualisierung durch Kunden- und Marktinteraktion

Innovative Geschäftsmodelle durch integrierte Produkt- und Dienstleistungsqualität

Handlungsempfehlungen für die Kompetenzentwicklung und Qualifikation

Aktueller Diskussionsstand:

Politik: Die Politik hat die Bedeutung von Industrie 4.0 auf Bundesebene und Landesebene

erkannt und ist aktiv geworden (Plattform Industrie 4.0, IT-Gipfel, Europäische Initiativen)

Wirtschaft: Die Wirtschaft hat sich über die Plattform Industrie 4.0 organisiert

Gesellschaft: Wandel der Arbeitswelt durch zunehmende Digitalisierung und

Informatisierung. Industrie 4.0 erfordert Aus- und Weiterbildung sowie Weiterqualifikation

der Mitarbeiter


Industrie 4.0 bietet für Unternehmen eine ernstzunehmende Vision,

die es gilt unternehmensspezifisch zu bewerten und umzusetzen.

| Folie 38

Vielen Dank!


Source: Potthast Fachschaftenkonferenz

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