Umsetzungsforum INDUSTRIE 4.0 - Die Forschungsunion Wirtschaft ...
Umsetzungsforum INDUSTRIE 4.0 - Die Forschungsunion Wirtschaft ...
Umsetzungsforum INDUSTRIE 4.0 - Die Forschungsunion Wirtschaft ...
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Forschungsunion</strong> <strong>Wirtschaft</strong> – Wissenschaft<br />
Bedarfsfeld Kommunikation<br />
<strong>Umsetzungsforum</strong><br />
<strong>INDUSTRIE</strong> <strong>4.0</strong><br />
Vorsitzende des Arbeitskreises: Promotoren:<br />
Dr. Siegfried Dais, Robert Bosch GmbH Prof. Dr. Wolfgang Wahlster, DFKI<br />
Prof. Dr. Henning Kagermann, acatech Dr. Johannes Helbig, Deutsche Post DHL<br />
(Sprecher der Promotorengruppe)<br />
> Begrüßung<br />
Prof. Dr. Jörg Steinbach, Präsident der TU Berlin<br />
01.10.2012<br />
1
Grußwort<br />
Dr. Georg Schütte, Parlamentarischer Staatssekretär im BMBF<br />
> Grußwort<br />
Ernst Burgbacher (MdB), Parlamentarischer Staatssekretär im BMWi<br />
01.10.2012<br />
2
acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften<br />
Das Zukunftsprojekt Industrie <strong>4.0</strong><br />
Prof Prof. Dr. Dr Henning Kagermann Kagermann, Präsident<br />
Trends der letzten Jahre<br />
Intelligente Objekte, intelligente Vernetzung und intelligentere Nutzung<br />
1) Zentralrechner<br />
1 Computer<br />
Viele Benutzer<br />
Quelle: DFKI<br />
2) PC,<br />
Notebook<br />
1 Computer<br />
1 Benutzer<br />
5) Intelligente<br />
Umgebungen<br />
4) Intelligente<br />
Objekte<br />
3) Smart Phone<br />
Smart Card<br />
1 Benutzer<br />
Viele Computer<br />
M2M-Kommunikation<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
Der gesellschaftliche Transformationsprozess<br />
in die Digitale Gesellschaft<br />
Cyber-Physical Systems (CPS):<br />
untereinander und über das Internet vernetzte<br />
Objekte, Systeme und Umgebungen<br />
Der Paradigmenwechsel von der<br />
PC-zentrischen Welt zur Welt der „multiple<br />
devices connected to multiple clouds“<br />
Neue Anforderungen an IT-Sicherheit,<br />
Betriebssicherheit und den Schutz der<br />
Privatsphäre (IT-Privacy)<br />
<strong>Die</strong> Abkopplung des Energieverbrauchs<br />
von IKT von der Nachfrage<br />
01.10.2012<br />
3
CPS als Innovationstreiber<br />
für alle Bedarfsfelder<br />
Relevanz des Internets der Dinge, <strong>Die</strong>nste und Daten<br />
Das Internet der <strong>Die</strong>nste & Daten<br />
Kultur<br />
<strong>Wirtschaft</strong><br />
(z (z.B. B Dt Dt. Digitale Bibliothek)<br />
Querschnittthemen: Cloud Computing, Semantische Technologien, Handelbarkeit von <strong>Die</strong>nsten, …<br />
Produktion<br />
CPS Szenario:<br />
Smart Factory<br />
Smart Product<br />
Mobilität<br />
und Logistik<br />
CPS Szenario:<br />
Smart Mobility<br />
Smart Logistics<br />
Smart Traffic<br />
Energie<br />
CPS Szenario:<br />
Smart Grid<br />
Smart Meter<br />
Das Internet der Dinge<br />
Gesundheit<br />
CPS Szenario:<br />
Smart Health<br />
…<br />
…<br />
CPS Szenario:<br />
…<br />
Querschnittthemen CPS: Referenzarchitektur, Standards & Normen, Mensch & Arbeit, Sicherheit, …<br />
Quelle: <strong>Forschungsunion</strong> <strong>Wirtschaft</strong> – Wissenschaft<br />
<strong>Die</strong> Zukunftsprojekte im Bedarfsfeld<br />
Kommunikation der <strong>Forschungsunion</strong><br />
Es wurden zehn Zukunftsprojekte in den Bedarfsfeldern Klima/Energie,<br />
Sicherheit, Mobilität. Gesundheit und Kommunikation entwickelt, mit denen<br />
Deutschland einen Spitzenplatz bei der Lösung globaler Herausforderungen<br />
einnehmen i h soll. ll<br />
Zukunftsprojekt<br />
„Industrie <strong>4.0</strong>“<br />
Der Produktionsstandort<br />
Deutschland<br />
soll durch das<br />
Zusammenwachsen der<br />
technischen Prozesse<br />
mit i dden GGeschäfts häf<br />
prozessen durch IKT<br />
in ein neues Zeitalter<br />
geführt werden.<br />
Zukunftsprojekt „Internetbasierte<br />
<strong>Die</strong>nstleistungen für die <strong>Wirtschaft</strong>“<br />
Durch Nutzung sicherer<br />
Cloud-Infrastrukturen und<br />
die Bereitstellung neuer<br />
<strong>Die</strong>nste-Plattformen soll die<br />
Grundlage für die Internetök<br />
ökonomie i in i Deutschland<br />
D hl d<br />
gelegt werden.<br />
01.10.2012<br />
4
Von Industrie 1.0 zu Industrie <strong>4.0</strong><br />
Thesen<br />
� Digitalisierung ist der große Innovationstreiber unserer Zeit.<br />
� Durch konsequentes Zusammenführen der digitalen und realen Welt<br />
wird die zunehmende Dynamik und Komplexität beherrschbar.<br />
� Das Internet der Dinge, <strong>Die</strong>nste & Daten wird zur prägenden<br />
Infrastruktur für die nächste industrielle Revolution.<br />
� Industrie <strong>4.0</strong> adressiert alle großen Herausforderungen:<br />
Wettbewerbsfähigkeit unseres Hochlohn-Standorts,<br />
Ressourcen- und Energieeffizienz, Demographischer Wandel<br />
und urbane Produktion.<br />
� Deutschland hat beste Voraussetzung,<br />
Leitanbieter und Leitmarkt zu werden.<br />
01.10.2012<br />
5
Robert Bosch GmbH<br />
Der AK-Industrie <strong>4.0</strong> – Strategische Zielsetzung<br />
Dr. Siegfried Dais, Stellv. Vorsitzender der Geschäftsführung<br />
Kontext: Internet der Dinge & <strong>Die</strong>nste<br />
01.10.2012<br />
6
Das Internet der Dinge kommt in die Fabriken<br />
� <strong>Die</strong> Produktion ist das Rückgrat des deutschen Wohlstands<br />
� Arbeitsplätze direkt: 7,7 Mio. indirekt: 7,1 Mio, damit jeder 2. Arbeitsplatz<br />
� mehr als 100 Milliarden Handelsüberschuss durch Industrieexporte,<br />
besonders Automobilproduktion<br />
� Durch zentrale Paradigmenwechsel in der Industrie verändern sich<br />
derzeit die Grundlagen der Produktion:<br />
1. Auflösung der klassischen Produktionshierarchie von zentraler Steuerung<br />
hin zu dezentraler Selbstorganisation<br />
2. Durch digitale Veredelung entstehen intelligente Produkte („smart products“)<br />
3. Produkt unterstützt den Produktionsprozess aktiv<br />
4. <strong>Die</strong> Produktion folgt dem Takt des Menschen<br />
5. Ressourcen- und Energieschonung wird zur neuen Randbedingung für Produktionserfolge<br />
Deutschland muss diese 4. Industrielle Revolution maßgeblich<br />
mitgestalten, um sich auch in Zukunft erfolgreich als Produktionsstandort<br />
behaupten zu können.<br />
Vision zu Industrie <strong>4.0</strong><br />
� Produktion wird hoch-flexibel, hoch-produktiv,<br />
ressourcenschonend und urban-verträglich<br />
� Individualisierung (Losgröße 1) zu den ökonomischen<br />
Konditionen eines Massenherstellers wird Realität<br />
� In dynamischen, echtzeit-optimierten Wertschöpfungsnetzwerken<br />
sind Engineering, Produktion, Logistik, Service und Vermarktung<br />
unternehmensübergreifend gekoppelt.<br />
� Durch Modularisierung der Systeme kann die bestehende Infrastruktur<br />
nachgerüstet werden.<br />
Deutschland kann mit Industrie <strong>4.0</strong><br />
eine internationale Leitanbieterrolle besetzen.<br />
01.10.2012<br />
7
Arbeitskreis Industrie <strong>4.0</strong><br />
Leitung: acatech und Robert Bosch GmbH<br />
> Siemens AG (AG 2)<br />
Duale Strategie Industrie <strong>4.0</strong><br />
Peter Herweck, Chief Strategy Officer<br />
01.10.2012<br />
8
Duale Strategie<br />
� Leitanbieter-Perspektive<br />
� vorhandene Basistechnologien auf Besonderheiten der Produktionstechnik<br />
anpassen bzw. anwendungsorientiert weiterentwickeln<br />
�� Leitanbieter sind Maschinen Maschinen- und Anlagenbau, Anlagenbau Automatisierungssystem<br />
Anbieter sowie ausgewählte IKT Anbieter und Engineering-<strong>Die</strong>nstleister<br />
für Industrieanlagen<br />
� Leitmarkt-Perspektive<br />
� Leitmarkt sind die produzierenden Unternehmen<br />
einschließlich des damit verbundenen Wertschöpfungsnetzes<br />
� Duale Strategie<br />
� Verbindung der beiden Perspektiven mit einer gemeinsamen Klammer<br />
unter folgenden Merkmalen<br />
Horizontale Integration<br />
über Wertschöpfungsnetze<br />
� Zentrale Fragestellung<br />
Wie können die Geschäftsstrategie eines Unternehmens und neuartige<br />
Wertschöpfungsnetze nachhaltig durch CPS unterstützt werden?<br />
� Zugehörige Inhalte<br />
Geschäftsmodelle, Kooperationsformen, Know-How-Schutz, Nachhaltigkeit,<br />
Standardisierungsstrategien, Qualifikations- und Personalentwicklung<br />
01.10.2012<br />
9
Durchgängigkeit des Engineerings<br />
über den gesamten Lebenszyklus<br />
Services<br />
Produktion<br />
Produktionsengineering<br />
Produktionsplanung<br />
Produktdesign und -entwicklung<br />
� Zentrale Fragestellung<br />
Wie können die Geschäftsprozesse einschließlich der Engineering-Workflows<br />
mit CPS durchgängig gestaltet werden?<br />
� Zugehörige Inhalte<br />
Modellierung, Verschmelzung der digitalen und realen Welt, Verbindung<br />
von Produkt und Produktionssystem, PLM Systeme, Interdisziplinarität<br />
und Systems Engineering, Qualifizierung der Ingenieure<br />
Vertikale Integration<br />
und vernetzte Produktionssysteme<br />
� Zentrale Fragestellung<br />
Wie kann das Produktionssystem unter Nutzung von CPS<br />
flexibel rekonfigurierbar und wandlungsfähig gestaltet werden?<br />
� Zugehörige Inhalte<br />
Vertikale Integration, ad-hoc Vernetzung, Rekonfigurierbarkeit,<br />
Modularisierung, intelligente Anlagen--Fähigkeitsbeschreibungen,<br />
Qualifizierung des Operators<br />
01.10.2012<br />
10
Robert Bosch GmbH (AG 5)<br />
Der Faktor Technologie in der Industrie <strong>4.0</strong><br />
Dr. Stefan Ferber, Director Communities & Partner Networks<br />
IKT Automatisierungstechnik: heute<br />
01.10.2012<br />
11
Industrie <strong>4.0</strong>: morgen<br />
Handlungsstränge<br />
� Branchenübergreifende Referenzarchitekturen für Industrie <strong>4.0</strong><br />
� Durchgängige Produktionsnetzwerke<br />
� schnellere und günstige Integration von Anlagen<br />
bei den produzierenden Unternehmen<br />
� größerer Markt für Standard-Software-Firmen<br />
� Zugriff auf Standard-Software für Anlagenhersteller<br />
� Synthese und Orchestrierung vorhandener IT-Basistechnologien<br />
� Smart Factory: Kompetenzen der IT-Branche<br />
und der Fertigungsbrachen zusammenführen<br />
� Modellbildung der Produktions- und Logistikprozesse,<br />
der Maschinen und Erzeugnisse auf einer höheren,<br />
MMenschen-verständlichen h tä dli h Abstraktionsebene<br />
Ab t kti b<br />
� Evolutionäre Technologie-Migration<br />
01.10.2012<br />
12
WITTENSTEIN AG (AG 1)<br />
<strong>Die</strong> Smart Factory der Industrie <strong>4.0</strong><br />
Dr. Manfred Wittenstein, CEO<br />
<strong>Die</strong> Smart Factory<br />
� <strong>Die</strong> Smart Factory als<br />
wesentlicher Bestandteil<br />
von Industrie <strong>4.0</strong> bringt das<br />
Internet der Dinge und<br />
<strong>Die</strong>nste in die Welt der<br />
Produktion.<br />
� Mit Ihren Schnittstellen<br />
zu Smart Mobility und<br />
dem Smart Grid ist sie<br />
ein wichtiger Bestandteil<br />
zukünftiger intelligenter<br />
Infrastrukturen.<br />
01.10.2012<br />
13
<strong>Die</strong> Smart Factory<br />
� In der<br />
Smart Factory<br />
kommunizieren<br />
Menschen Menschen,<br />
Maschinen und<br />
Ressourcen so<br />
selbstverständlich<br />
wie in einem<br />
sozialen<br />
Netzwerk.<br />
Themenschwerpunkte<br />
01.10.2012<br />
14
SAP AG (AG 3)<br />
Innovative Wertschöpfung durch Industrie <strong>4.0</strong><br />
Dr. Stephan Fischer, Head of Research<br />
Wertschöpfung in der Industrie <strong>4.0</strong><br />
1. Kundenspezifische Verzahnung von Design,<br />
Konfiguration, Bestellung, Planung und Produktion<br />
2. Dynamische Aushandlung des gesamten<br />
Prozesses von der Bestellung g bis zur Lieferung g in<br />
vielfältigen Dimensionen (Qualität, Zeit, Risiko,<br />
Robustheit, Preis, Umweltverträglichkeit,…)<br />
3. Dynamische Anpassung von Produktionsstätten<br />
(„wandelbare Fabrik“) und Logistik<br />
(„selbstorganisierende, adaptive Logistik“)<br />
4. Monitoring und Feedback in Echtzeit<br />
(Fabrik, Logistik, Geschäftsbeziehungen)<br />
5 Emergente Gesamteffekte nd eränderliche<br />
5. Emergente Gesamteffekte und veränderliche<br />
Rahmenbedingungen (rechtlich, Risiko, Haftung,<br />
Exportkontrolle, …)<br />
01.10.2012<br />
15
Handlungsstränge<br />
Geschäftsmodelle<br />
� GESTALTEN: Kooperative echtzeitfähige Geschäftsmodelle ermöglichen<br />
� KLÄREN: Rechtliche Rahmbedingungen erstellen<br />
�� UMSETZEN: Onboarding von KMU, KMU Echtzeit-Monitoring, Echtzeit Monitoring Lizenzmodelle<br />
Orchestrierung<br />
� UNTERSTÜTZEN: Suchen, finden, betreiben und handeln von <strong>Die</strong>nsten<br />
� ZUVERLÄSSIG AUSFÜHREN: Cyber-Security (auch in der Cloud)<br />
� ERMÖGLICHEN: Nachhaltige Kollaboration über gemeinsame Standards<br />
Anwendungen<br />
�� INTEGRIEREN: Ende Ende-zu-Ende-Sicherheit zu Ende Sicherheit und -Optimierung<br />
Optimierung<br />
� DATEN UND EREIGNISSE VERWALTEN: B2B-Datenmanagement<br />
� KOMPLEXITÄT BEHERRSCHEN: Heterogene Daten und Prozesse beherrschen<br />
> DFKI (AG 4)<br />
Mensch & Arbeit in der Industrie <strong>4.0</strong><br />
Prof. Dr. Wolfgang Wahlster, CEO<br />
01.10.2012<br />
16
Im Mittelpunkt der Industrie <strong>4.0</strong> steht der Mensch<br />
Er wird vom Bediener zum Steuernden und Regulierenden mit selbstverantwortlicher Autonomie bei<br />
dezentralen Führungs- und Steuerungsformen<br />
Infrastruktur zur Gewährleistung von<br />
Betriebssicherheit, Arbeitssicherheit, IT-Sicherheit, und Privatsphärenschutz<br />
Multiadaptivität auf der Basis maschineller Lernverfahren<br />
(Personalisierung, Rekonfigurierbarkeit, Agilität)<br />
Multimodale<br />
Eingabeanalyse<br />
Multimodale<br />
Ausgabepräsentation<br />
Diskurshistorie<br />
Benutzermodell<br />
Lernmodelle<br />
Industrielles<br />
Assistenzsystem<br />
Fabrikmodell<br />
Arbeitspläne<br />
Prozessmodelle<br />
Produktionskontext<br />
MMensch-Mensch- h M h<br />
Kooperation<br />
CPS-Produktionssystem<br />
Maschinensteuerung<br />
Smarte<br />
Materialien<br />
…<br />
Betriebsmittelanpassung<br />
Smarte<br />
Produkte<br />
Paradigmenwechsel in der Mensch-Technik- und Mensch-Mensch-Interaktion mit neuartigen<br />
Formen der kollaborativen Fabrikarbeit in sozialen Online-Netzwerken<br />
Sozio-technischer Ansatz von Industrie <strong>4.0</strong>:<br />
CPPS-Technologien bieten den Beschäftigten erweiterte Entscheidungsund<br />
Beteiligungsspielräume sowie Möglichkeiten zur Belastungsregulation<br />
Kontextadaptive<br />
Assistenz bei der<br />
Diagnose von<br />
technischen<br />
Störungen<br />
Situierte<br />
Assistenz bei<br />
komplexen<br />
Arbeitsprozessen<br />
Physische Assistenz<br />
durch Fähigkeitsverstärker<br />
Industrielle<br />
Assistenzsysteme<br />
Lokationsbasierte<br />
Wartungs- und<br />
Planungsassistenz<br />
Mobile,<br />
personalisierte,<br />
situationsadaptive<br />
Lernsysteme<br />
Multimodale<br />
Mensch-Maschineund<br />
Mensch-Mensch-<br />
Interaktion<br />
01.10.2012<br />
17
Eine neue Generation mobiler, kontextabhängiger<br />
und adaptiver Assistenzsysteme<br />
Unterstützung der Beschäftigten bei Entwurf, Installation, Optimierung und<br />
Reparatur komplexer CPS-Komponenten<br />
Sensor<br />
Werker<br />
Maschine<br />
Zu wartendes<br />
Objekt<br />
Ist-Verbrauch<br />
Benötigte Teile Wartungshistorie<br />
und Werkzeuge und Dokumente<br />
Unterstützung g mobiler Servicekräfte durch kontextbezogene g Information<br />
Nachhaltiges Ressourcenmanagement: Eine intelligente Darstellung von Verbrauch<br />
und Einsparpotentialen unterstützt das Handeln<br />
IKT-Technologien der erweiterten und dualen Realität<br />
helfen den Beschäftigten beim Erlernen komplexer<br />
Arbeitsschritte vor Ort in der Fabrik<br />
Cyber-physische<br />
Werker mit<br />
Werkzeuge<br />
Produktionssysteme<br />
Datenbrille<br />
Mobiles, Interaktives und Situationsadaptives Lernen<br />
In-situ Tutorsystem<br />
Kugelventil schliessen<br />
Entferne das Rohr<br />
mit it 2 Fl Flanschen<br />
h<br />
Entferne das Kugelventil<br />
01.10.2012<br />
18
<strong>Die</strong> Nachfrage nach ressourcenschonenden<br />
Technologien und urbaner Produktion verändern<br />
das Arbeitsumfeld für Industrie <strong>4.0</strong><br />
Grüne Produktion<br />
Ressourcenschonung als Randbedingung<br />
Smarte Produktion<br />
Urbane Produktion<br />
Nahe am Wohnort der Mitarbeiter<br />
> Umsetzungsempfehlungen & Ausblick<br />
Prof. Dr. Henning Kagermann, acatech<br />
Dr. Siegfried Dais, Robert Bosch GmbH<br />
01.10.2012<br />
19
Vorläufige Umsetzungsempfehlungen für<br />
die Duale Strategie<br />
� Entwicklung von Technologie-Roadmaps und<br />
Koordination<br />
� Förderung der konsolidierten<br />
Forschungsempfehlungen<br />
� Weiterbildung & Qualifikation<br />
� Internationalisierung<br />
� Einrichtung von Industrie <strong>4.0</strong> Kompetenzzentren<br />
� Aufbau einer Industrie <strong>4.0</strong> Community<br />
� Aufbau von Demonstrationsfabriken<br />
Umsetzung <strong>Forschungsunion</strong><br />
� Forschungsempfehlungen der PG KOMMUNIKATION<br />
� 1. Promotorenbericht KOMMUNIKATION (September 2011)<br />
�� Initiierung des AK-Industrie 40(Januar <strong>4.0</strong> (Januar 2012)<br />
� Empfehlungen des Arbeitskreises (2.10.2012)<br />
� Nächste Schritte<br />
� Weiterführung von Industrie <strong>4.0</strong> als Plattform durch Verbände<br />
� Mit der FU vereinbart wurde die Übergabe eines Berichts zum Thema<br />
„Industrie <strong>4.0</strong>“ an die Bundesregierung anlässlich der Hannover<br />
Messe 2013<br />
<strong>Die</strong> <strong>Forschungsunion</strong> hat damit die Umsetzung des<br />
Zukunftsprojektes Industrie <strong>4.0</strong> erfolgreich initiiert.<br />
01.10.2012<br />
20
Umsetzung Industrie<br />
Planungsstand: 2.10.2012<br />
> Übergabe der Handlungsempfehlungen an<br />
das BMBF und das BMWi<br />
01.10.2012<br />
21
Schlusswort<br />
Prof. Dr. Eckart Uhlmann, Produktionstechnisches Zentrum Berlin |<br />
Leiter Fraunhofer IPK<br />
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
Allgemeine Informationen zum Zukunftsprojekt:<br />
www.forschungsunion.de<br />
www.vdma.org<br />
www.zvei.org<br />
www.bitkom.org<br />
01.10.2012<br />
22
Change language