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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Das Labor im Kontext von Industrie 4.0Schlank, flexibel und fit für die Zukunft

Analytica 2016

DIPL.-PHYS. MARIO BOTT

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Folie 2

An der Schwelle zur 4. Industriellen RevolutionSteigende Komplexität führt zu neuen Wertschöpfungssystemen

In Anlehnung an: The Global Manufacturing Revolution; Quellen: Ford, beetleworld.net, bmw.de, dw.de

Pro

du

ktvo

lum

enp

ro V

aria

nte

Produktvielfalt

1850

1913

1955

1980

2000

Massenproduktion

z.B. Smartphone für Afrika

z.B. 3D-Druck

z.B. BMW online car configuratorz.B. VW Käfer

People c”n h”ve the Model T in any colour − so long ”s it‘s bl”ck.Henry Ford (1913)

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Folie 3

1850

1913

1955

1980

2000

Mass Production

Craft Production

Mass Customization

Product variety

Product volume/model

Globalization

Regionalization

Personalization

Personalized Production

Optimal manufacturing systemin terms of flexibility and configurability

An der Schwelle zur 4. Industriellen RevolutionSteigende Komplexität führt zu neuen Wertschöpfungssystemen

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Folie 4

Pharma verschläft die Digitalisierung

Handelsblatt, Oktober 2015

Glob”l collaboration and content exchange are musts

Robert Gaertner, director strategy, Veeva, 2014

I4.0 in Pharma & Labor – Eine kontroverse GeschichteAktuelle Stimmen aus Medien und Studien

Internet has been a game changer and bringing the Consumers and Pharma closer than before.

Capgemini Pharma Tod”y Tomorrow ”nd Beyond , August 2015

The biggest ch”llenge f”cing the industry is the lack of standards among developers and manufacturers building devices,

Robin Robinson, PharmaVoice, 2015

Internet of Things Will Revolutionize How Healthcare is Delivered.

Annual Hi-Tech & Electronics Supply Chain Summit, April 2015

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Folie 5

I4.0 in Pharma & Labor – Eine kontroverse GeschichteAktuelle Stimmen aus Medien und Studien

Pharmaceutical companies are using the cloud to reduce costs and improve business functions.

Capgemini Pharma Tod”y Tomorrow ”nd Beyond , August 2015

The hottest phase for new IoTtechnologies in pharma will takeplace between 2018 and 2020.

Camelot PHARMA Management Radar. 02/2015

Klar definierten Stammdaten bilden den optimalen Ausgangspunkt für den Aufbruch ins Industrie 4.0-Zeitalter.

„St”mmd”tenm”n”gement im Rahmen von Industrie 4.0 , Computerwoche, September 2015

Electronic content is not just p”per under gl”ss

Robert Gaertner, director strategy, Veeva

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Folie 6

Überschrift KapitelSmart Factory − Konzepte und Potenziale fürs Labor

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Folie 7

Kontextmanagement ersetzt die operative PlanungDie Smarte Fabrik organisiert sich dezentral und selbst in Echtzeit

Cyber-physische Systeme (z.B. Maschinen, Anlagen)

haben eine Identität

kommunizieren unter-einander und mit der Umgebung

konfigurieren sich selbst (Plug and Produce)

speichern Informationen

dezentrale Selbst-organisation in Echtzeit

Neuer großer Kundenauftrag: Zusatzschicht am Samstag

notwendig

Ich muss kurzfristig heim. Wer kann meine Aufträge

machen?

Ich muss in zwei Stunden am Warenausgang sein!

Kapazität ist bis Freitag ausgebucht!

Samstag kann ich leider nicht.

Ich kann diesen Samstag arbeiten.

Magazin bald leer, bitte auffüllen!

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Folie 8

Cyberphysische Unterstützung im Labor

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Folie 9

Cyberphysische ProzessunterstützungVernetzte Flurförderroboter in der Intralogistik

i-car Track & CubeXX

Flexible Transporteinheit für manuelle bis

vollautomatische Be- und Entladung

Eventbasierte Aktionssteuerung

Vernetzt mit MES/ ERP (SAP) Systemen

Aspekte für die Pharmaproduktion

Reduktion von kostbaren Lagerflächen im

Umfeld teurer Laborflächen

Just-in-Time Bereitstellung von Material

Flexible, automatisierte Intralogistik

Quelle: Still GmbH – CubeXX, GLP Systems

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Folie 10

Cyberphysische ProzessunterstützungsmartWT in der Laborlogistik

Der smarte Werkstückträger im Labor

Der Werkstückträger als aktives System mit

eigener Sensorik, Logik und Aktorik

Aktive Nutzung von Liege-/ Transportzeiten

(Kühlen, Messen)

Lückenlose Rückverfolgbarkeit

(Bemusterung, Analyselabor, Supply)

Dezentrale, vernetzte Steuerung

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Folie 11

Cyberphysische ProzessunterstützungAdaptiver Montagearbeitsplatz

Flexible, intuitive und individuelle Unterstützung bei der Montage komplexer Produkte

Pick-by-Light-System zur Mitarbeiterunterstützung und

Erfassung der korrekten Materialentnahme

Put-to-Light-System zur Anzeige und Kontrolle der korrekten

Positionierung/Orientierung des Bauteils

Applikation und Vorteile im Labor Kontext:

Fehlerfreie, dokumentierte Prozessfolge

Geringster Aufwand für die Einarbeitung

Erkennung von Bediener bzw.

Grad der Qualifizierung und Berechtigung

Fraunhofer PAMB, Fraunhofer IPA

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Folie 12

Cyberphysische ProzessunterstützungAugmented Reality in Prozess und Maintenance

Begreifen des Menschen als integralen Bestandteil der Prozesskette

Nahtlose Vernetzung von Mensch und Maschine

Anwendungsfelder:

Ortsbezogene Informationen

Dezentrale, echtzeitnahe Prozessinformationen

Support bei Umrüstung, Wartung & Reparatur

Unterstützung bei regulierten Prozessschritten

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Folie 13

Cyberphysische ProzessunterstützungAugmented Reality im Labor

Begreifen des Menschen als integralen Bestandteil der Prozesskette

Nahtlose Vernetzung von Mensch, Prozess und Dokumentation

Anwendungsfelder:

Visuelle Unterstützung bei Wareneingang und Kontrolle

Überwachung vom Schulungsstand

Reduktion der manuellen Dokumentationsschritte

Training, Weiterbildung

Quelle: Digital Science User Lab

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Folie 14

Cyberphysische ProzessunterstützungVernetzte Planung und Steuerung

Einheitliche, transparente Datenbasis für Alle

Echtzeitfähiges Demand Management

Reduktion von Abstimmungsprozessen

Automatisierung von Bestellprozessen

Virtuelles Abbild des Shopfloor L”bor

Automatisierte Datenaufbereitung

für GMP, iVD, ISO 13485

Echtzeitnahe Produktivitätsanalyse

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Folie 15

Überschrift KapitelIndustrie 4.0 –Disruptive Geschäftsmodelle

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Folie 16

Roche/ Qualcomm: teaming up to develop a next-generation remote patient monitoring system

Novartis / Qualcomm: joint investment of $100 million to fund early-stage companies

Novartis / Google X: smart lens technology

Biogen Idec/ Google X: MS progression studies

UCB/ MC10: Biostamp platform for patient-focused disease management solutions

Quelle: Pharma Voice, The Internet of Things: Beyond the Hype ”nd Into Re”lity , 2015MC10inc.com

Geschäftsmodelle im WandelBigPharma erprobt neue Kooperationsmodelle

Verlagerung der Wertschöpfungsnetze

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Folie 17

Geschäftsmodelle im WandelDisruptive Ideen – Flexibilität als Schlüssel zum Erfolg

Quelle: Transcriptic.com, Emeraldcloudlab.com, Huffingtenpost, Pixelio.de, Vetter Pharma, paradisi.de

Wie ist das Labor in die Wertschöpfungsnetzte der Zukunft eingebunden?

We set out with the goal of giving thelife sciences the same structuraladvantages that web has enjoyed, making it possible for two postdocswith a laptop in a coffee shop to run a drug company.

Max Hodak, CEO of Transcriptic Cloud Lab, 2014

XaaS ermöglicht es neuen Akteuren mit innovativen Lösungen im Markt Fuß zu fassen!

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Folie 18

Evolution auf Basis der I4.0 PrinzipienHerausforderungen im Nischenmarkt Laborautomatisierung

Echtzeitfähigkeit Transparenz Standardisierung Dokumentation

Selbstorganisation Autonomie Preskriptive Analytik

Kooperativ Mobilität Dezentralität

Strategie & Geschäftsmodell

Smart Laboratory & Smart Operations

Smart Product & Smart Services

Transparenz

Interaktion

Intelligenz

Industrie 4.0 Prinzipien

Normen/Regularien

Software

Applikation

Komplexität im Labor

Komponenten

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Folie 19

Echtzeitfähigkeit Transparenz Standardisierung

Kooperativ Mobilität Dezentralität

Industrie 4.0 im LaborKomplexität nutzbar machen

LabOSSiL

A

DB/ Cloud

Lab Store Selbstorganisation Preskriptive Analytik B2U (Business2User)

LabOS – ein IT-gestütztes Ecosystem fürs LaborGestalten des Laborumfelds der Zukunft

Inspired by

Normen/Regularien

Software

Applikation

Komponenten

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Folie 20

Labor 4.0 - AssessmentDie digitale Vernetzung adaptiert auf ihr Unternehmen

100%

Qual

ity

of

Appro

ach

ApproachSelection

Realization Operation Time

Idea

100%

Qual

ity

of

Appro

ach

Problem Analysis

ApproachSelection

OperationRea-lization

Identify causes, understand impacts

Intuitive Approach

Systematic Approach

+ Subjective and fast realization+ Early success

Random solution sample Barely comprehensible approach Isolated expertise Unused capabilities Low sustainability

+ Derived from specific problems+ Repeatable problem-solving process+ Comprehensible approach+ Common problem understanding+ High efficacy outcome+ Sustainable realization

Later realization

IST-Analyse ist der Schlüssel zum nachhaltigen Erfolg für ihr Labor 4.0

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Folie 21

Labor 4.0 - AssessmentDie digitale Vernetzung adaptiert auf ihr Unternehmen

kein Informations-austausch zwischen Mensch & Maschine

Einsatz lokaler Anzeigegeräte

zentrale/ dezentraleLaborsteuerung/ Überwachung

Einsatz mobiler Anzeigegeräte

Erweiterte und assistierte Realität

Starre Prozesse & Anlagen

(z.B. AB Produktion)

Nutzung von flexiblen Anlagen & Robotersystemen (kl. Analytik)

Flexible Geräte & Modularität

(z.B. SiLA, ANiML)

Produktgetriebene flexible Prozesse

(z.B. CloudLabs)

dezentrale,produktgetriebene Wertschöpfungsnetze(B2U – der Patient im Fokus)

VDMA – Leitfaden Industrie 4.0

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Folie 22

Wir arbeiten daran…

Cooperative R&D: Solutions for a better future

nICLAS

Industryon Campus

Industryon Campus

Innovationscampus für Laborautomatisierung in Stuttgart

nICLAS Academy: Training & Education

nICLAS Reference Lab

Entwicklung innovativer CPS-Lösungen

Dezentrale & echtzeitnahe Selbstorganisation im Labor

Demonstration aktuellster Lösungen aus Forschung und Industrie

Schulungen und Training im Bereich Industrie 4.0 / Labor 4.0

Laboratoryof the

Future

… ab heute vielleicht gemeinsam mit Ihnen?

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Folie 23

Fraunhofer IPAContact

Future is our productSustainable. Personalized. Smart.

Dipl.-Phys . Mario BottAbteilung für Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik

+49 711 970 - 1029mario.bott@ipa.fraunhofer.dewww.ipa.fraunhofer.de

1.ELRIG LAB IT WORKSHOP

WIE IT-TRENDS DAS LABOR DER ZUKUNFT

PRÄGEN WERDEN

02. JUNI AM FRAUNHOFER IPA, STUTTGART