© everythingpossible - Fotolia.com

Innovations- und Effizienzsprünge in der chemischen Industrie? Wirkungen und Herausforderungen von Industrie 4.0 und Co.

Dr. Jan Christopher Brandt

VDI Technologiezentrum GmbH

Impulsgeber und Unterstützer von Innovation

Energie, Gesundheitswirtschaft, IKT, Photonik, Produktions- und Prozesstechnik, Werkstoffe, Zivile Sicherheit

Innovationsanalysen, Technologieanalysen, Foresight, Innovationsstrategien, Forschungsmanagement, Internationalisierung

Interdisziplinäres Team aus über 200 Mitarbeitern/innen

Digitalisierung der Welt

2001

2012 nach 244 Jahren letzte gedruckte Ausgabe der Encyclopædia Britannica

8-Sp.

LP Tape CD

Digital

0

8

16

1973 1985 1997 2009

Mrd

. $

Jahr

Apple heute weltgrößter Musikhändler

⊗ Napster

0

60

Mio

. Stü

ck eBooks-Absatz Deutschland

Datenquelle: RIAA, VDI TZ

Bildquelle: Maria Elena / flickr

Bildquelle: wikipedia

Bildquelle: wikipedia

Digitalisierung der Welt

„Roboterjournalisten“ verfassen Sport- und Börsenberichterstattung.

Der Algorithmus Lsjbot ist der produktivste Wikipedia-Autor mit 10,000 Einträgen pro Tag.

Die Software VITAL ist seit Mai 2014 Vorstandsmitglied bei Deep Knowledge Ventures.

Bildquelle: Nmedia / fotolia.

Digitalisierte Ökonomie

Brynjolfsson, McAfee 2014

Unternehmen werden in der digitalisierten Ökonomie gezwungen,

sich zu transformieren oder sie werden das Zeitliche segnen

Geringqualifizierte Arbeiten werden deutlich

reduziert (Race Against Machines)

Die Hochqualifizierten werden die Gewinner sein

Vor allem für die „Mittelqualifizierten“ gilt:

„Learning to Race With Machines“,

d.h. deutliche Steigerung der Qualifikation

Digitalisierung der Produktion - Industrie 4.0

Bildquelle: VDI e. V.

Digitalisierung der Produktion

Industrie 4.0, Industrial Internet, The Internet of Things, The Internet of Everything

Flexibel und wandelbar

Nicht deterministisch

Hochgradig dezentralisiert

Multi-Agenten-Steuerung

Cloud-basiert

Transformation der Geschäftsprozesse, Migration der cyberphysischen Systeme

Bildquelle: peshkova / fotolia.

Motivation für die Prozessindustrie

Bildquelle: VDI/VDE GMA

Branchenperspektive

Branchenspezifische Vereinbarungen zu Schnittstellen und Datenaustausch

Branchenspezifische Konzepte von Selbstorganisation

Industrie 4.0 kann branchenspezifisch unterschiedliche Bedeutungen

bekommen, unter anderem abhängig davon, ob die Fertigung

kontinuierlich oder diskret abläuft.

Branchenperspektive: Chemische Industrie

modulare Produktionsanlagen Modularisierung

digitale Prozessanalysetechniken

Automatisierung

selbstorganisierte Produktion

verteilte Produktion

Prozessinnovationen in der zukünftigen chemischen Industrie

2015 2020 2025

IT-Sicherheit Hybridisierung von Prozessen

Sensorik 2015+ Ethernet-in-the-field

Integrated Engineering Modularisierung

Logistik für modulare und verteilte Produktion Plug&Produce

Globale Vernetzung

Globale IT-Services für vernetzte Anlagen Verteilte Produktion

Industrielle Symbiose

Herausforderungen der chemischen Industrie (Beispiele)

Internationaler Wettbewerb (z. B. China, USA, Japan)

Verfügbarkeit und Verteuerung von Rohstoffen

Demographischer Wandel

Wachstumschance Fein- und Spezialchemie

Kleinere ertragreiche Märkte, häufige Produktwechsel Steigerung der Innovationsausgaben und Steigerung der

innovativ tätigen Unternehmen erwartet Neue Produkte in Fein- und Spezialchemie Investitionskosten in Anlagen senken, Flexibilität verbessern,

Time-To-Market verkürzen, Effizienz steigern

Modularisierung, Plug&Produce

Vernetzte modulare Produktionsanlagen eröffnen Potenziale für eine

verteilte Produktion nah beim Kunden oder nah beim Rohstoff

Flexibilität steigern und Kosten reduzieren mit Plug&Produce-fähigen

modularen Anlagen

Vernetzung von Anlagen und Modulen schafft Zugriff auf Echtzeit-

Betriebsdaten und bietet Potenziale für IT-Services zur

Anlagenoptimierung

Verteilte Produktion kann Chancen für industrielle Symbiose mit

Siedlungs- oder Gewerbegebieten eröffnen

Bildquelle: INVITE GmbH

Modularisierung, Plug&Produce

Modulare, vernetzte, verteilte Produktionsanlagen werden

Arbeitsorganisation und Qualifizierungsanforderungen deutlich

verändern

Bildquelle: INVITE GmbH

Geräte anschließen ohne Automatisierungstechniker Automatische Datenübertragung zur Selbstkonfiguration der

Anlage.

Arbeitsorganisation und Qualifizierung

Disziplinübergreifender, transparenter Informationsaustausch

Verfahrenstechnik / Prozessleittechnik

Engineering / Maintenance

Vom Sensor zur automatischen Nachbestellung / Austausch

Produktionsfeinplanung in Abhängigkeit des Anlagenzustands / - prognose

Arbeitsorganisation und Qualifizierung

Augmented Reality(AR)-Konzept und Implementierung (Tablets, Glasses, Handschuhe, …), kontextsensitive Mitarbeiterinteraktion

Konzepte zu flexibler Arbeitsorganisation, zum flexiblen Einsatz von Mitarbeitern über breite Qualifizierungsbereiche durch AR-Unterstützung

Qualifizierungskonzepte für die Nutzung von AR in einer flexiblen Organisation

Bildquelle: DFKI

Arbeitsorganisation und Qualifizierung

Erweiterte-Realität-Anwendungen (Augmented Reality, AR)

unterstützen Mitarbeiter bei der Umsetzung von Aufgaben ermöglichen die Durchführung erweiterter Aufgabenbereiche mit

breiteren Qualifikationsanforderungen.

Vernetzung von Mitarbeitern, von Produktionssystemen, von

Unternehmen, Lieferanten, Kunden ermöglicht Mitarbeitern mehr

Freiräume und Flexibilität bei der Gestaltung und Wahl von Arbeitsplatz

und Arbeitsmitteln

Arbeitsorganisation und Qualifizierung

Ferndiagnosesystem und Wartungs-App für Service-Mitarbeiter

Informationen zur zu wartenden Anlage

Identifizierte Fehler und wahrscheinliche Lösungen

Schulungskonzept für vorher nicht bekannte Anlagentypen

Bildquelle: twnkls AR

Ansätze für die Prozessindustrie

Assistenzsysteme

Für Produktexperten Für Anlagenfahrer Für Maintenance Selbstdiagnose der Komponenten und Anlagen

Predictive & Preventive Maintenance Automatische Optimierung der Nutzung von Anlagen-

und Personalkapazitäten

Globale IT-Services

Pay-Per-Use Geschäftsmodelle ermöglichen Skalierungseffekte auch für kleine Anbieter und Stückzahlen

Kosteneffiziente und IT-sichere Technologien für Fernzugriff und Aggregat-übergreifende Cloud-Lösung

(selbst-)lernende Verfahren zur Analyse von Zustandsinformationen, um Fernwartung und –störungsanalyse zu ermöglichen

Optimierungsverfahren für verlässliche Fernbetriebsfahrpläne

Vom Produkt zum Service

Hersteller wird im Kundenauftrag zum Betreiber/Bereitsteller

seines Aggregats, Maschine, Anlage..

Beispiele: Bereitstellung von Prozessgasen und/oder –wärme

für chemische Industrie statt Verkauf des Aggregats.

Aggregate-Hersteller entwickelt Technologie für sicheren

Fernzugriff und cloudbasierte Datenanalyse

Zusammenfassung

Selbstoptimierung Hybridisierung

Individualisierung Virtualisierung

Industrie 4.0 ist Resultat des Zusammenwirkens von …

… Technik; Herausforderungen: Vernetzung von Wertschöpfungsnetzen, Kundenindividuelle Produktion (Höchstmögliche Flexibilitäten)

… Mensch; Herausforderungen: Flexibleres Arbeiten bzgl. Volumina, Technologien,

Arbeitsmodellen Kompetenzentwicklung

… Rahmenbedingungen, Infrastruktur und Organisation: Breitbandinfrastruktur Sicherheitsstandards Kooperationsfähigkeit

Plattform Industrie 4.0

Geschäftsstelle

Kontakt

VDI Technologiezentrum GmbH

Dr. Jan Christopher Brandt

VDI-Platz 1, 40468 Düsseldorf

Telefon +49 211 6214-391

Telefax +49 211 6214-97391

Internet www.vditz.de

E-Mail brandt@vdi.de

Anlage

Strukturen der chemischen Industrie im Überblick

Umsatz: 145 Mrd. Euro

Beschäftigte: 325.000, ca. 25 % Frauen

Betriebe: ca. 1600

4,3 % der Unternehmen erwirtschaften 83 % des Umsatzes

Exportquote: 57 %

DE stärkster Chemiestandort in Europa

(Stand 2013)

Vermarktung von Technologiedaten

Qualifizierte Technologiedaten jenseits des Standardumfangs einer

Produktionsanlage verbessern qualitäts- und termingerechte

Auftragsabwicklung

Steigerung der Kundenbindung und Veredelung der

Produktionsmaschine durch digitale Dienste. Erweiterte

Dienstleistungen zur Prozessoptimierung beim Anlagenbetreiber

und Verbesserung des eigenen Produkts.

Aufwertung von Rohmaterialien durch Ergänzung um

Technologiedaten.

Vermarktung von Technologiedaten

Technischer und organisatorischer Aufbau einer Transaktionsplattform

Standardisierte Beschreibung und Schutz von

Technologiedaten

Europaweite Service-Plattformen zur Nutzung vernetzter Infrastruktur

Vernetzung von Infrastruktur und Schaffung von Produktions- und

Service-Plattformen, über die flexibel zwischen Anbietern

gewechselt werden kann.

effizientes Marktmodell technische Harmonisierung von Schnittstellen und

Datenstandards klare rechtliche Rahmenbedingungen

Digitalisierung der Welt

Transistors/CPU (1000)

Taktfrequenz (MHz)

Leistung (W)

Perf/Clock (ILP)

197ß 1980 1990 2000 2010

Digitalisierung der Welt

197ß 1980 1990 2000 2010

1955 1975 1995 2015 Jahr

Bit density

Preis

Digitalisierung der Welt

197ß 1980 1990 2000 2010 0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

1970 1980 1990 2000 2010 2020

MIPS

Frequenz (MHz)