Die Zusammenarbeit von Industrie und Forschung im Cluster...

Cluster Smart Logistik | RWTH Aachen Campus

Die Zusammenarbeit von Industrie und Forschung im Cluster Smart Logistik auf dem RWTH Aachen Campus

Philipp Wetzchewald | Aachen, 2018-09-20


Schaut er nach vorne oder zur Seite?

2Quelle: Funpot (2017)


Fazit6

Cluster Smart Logistik5

Der RWTH Aachen Campus4

Entscheidungen datenbasiert treffen3

Das lernende, agile Unternehmen2

Unsere Welt: Schneller, komplexer, schwerer vorhersehbar1

Agenda

3


Fazit6






Agenda

4


Unternehmen befinden sich durch die Digitale Transformation erneut in "Goldgräber-Stimmung"

5Quellen: Bild 1, 2: DW 2015

19. Jahrhundert:


Es stellt sich jedoch zwingend die Frage, wie ein Unternehmen die Digitale Transformation auch fürs sich richtig nutzen kann?

6Quellen: Bild 1: FIR, Bild 2: https://de.dreamstime.com/stockbild-daten-reichtum-image3257281

21. Jahrhundert:


Eine sich schneller drehende Welt stellt Unternehmen vor eine Vielzahl neuer Herausforderungen – Das VUCA Phänomen

7[1] Roland Berger (2014) [2] Daimler AG [3] Wall Street Journal 06/2015

Volatility Uncertainty

Complexity Ambiguity

350

712

1973-1983 2003-2013

Anzahl ausgeschiedener Unternehmen im Fortune 1000 Index1

1998: Yahoo lehnt Kauf von Google für 1 Mio. US‐$ ab2002: Yahoo bietet 3 Mrd. US‐$ für Google (abgelehnt)2008: Microsoft bietet 40 Mrd. US‐$ für Yahoo (abgelehnt)2016: Verizon kauft Yahoo für 4,6 Mrd. US‐$

NBC News/ Wall St. Jrnl 06/2015:

1% Wahrscheinlichkeit für Trump als Republikanischer Präsidentschaftskandidat

3 45

368

830

1995 2005 2013 2020

Entwicklungskosten Software Mercedes S-Klasse [in Mio. €]2


Need for Speed: Disruptive Veränderungen erfordern Agilität – Und diese muss erlernt werden!

8Quelle: finanzen.net

Flexibilität Veränderlichkeit Agilität

stabil dynamisch Verunsicherung

Anfo

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unge

n

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Historical chart DAX 30 from 1967 to 2016


Der dynamische Wandel spiegelt sich nicht zuletzt in der sich stetig ändernden Wettbewerbslandschaft wieder

9Quelle: Wallstreet-Online (2016), Cuthbertson (2015), 2 DC; Nokia; Gartner (2013), Bouwman et al. (2014), Blackberry (2016)

Etablierte Anbieter verschwinden

Der bisherige Weltmarkt- und Innovationsführer Nokia verkennt den Wandel und verschwindet innerhalb weniger Jahre fast vollständig vom Markt. 0%

20%

40%

60%

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013*

Nok

ias

Ante

il am

Abs

atz

von

Smar

tpho

nes

Aufstieg neuer Wettbewerber

Das bis dahin branchenfremde IT-Unternehmen Apple entwickelt sich innerhalb kürzester Zeit zum Innovationsführer der Branche und dem wertvollsten Unternehmen der Welt.

500 Mrd. US$1

Dynamische Wettbewerbslandschaft

Der Nischenanbieter BlackBerry profitierte zunächst wie kein anderer vom Wandel, verpasste jedoch in der Phase des größten Erfolgs die Anpassung des Geschäftsmodells. 0

20

40

60

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016*Ab

satz

BB

-Sm

artp

hone

s (M

io.)


Plattformen beherrschen die Welt

10

Größte Taxifirma der Welt

ohne Taxen

Größter Vermieter von Zimmern

ohne Immobilien

GrößteMedienfirma ohne Inhalte

Wertvollster Einzelhändler ohne Inventar

Größter Filmvertrieb ohne Kinos

GrößteSoftware-Verkäufer

ohne Software


Die digitale Transformation ist extrem schnell und beeinflusst alle Industriezweige

11Source: Christoph Keese (2017)


Fazit6






Agenda

12


Intelligente Entscheidungshilfen sind bereits alltäglich …

13Bildquelle: Cirrus, Wikitude, Navigon, glasspilot, Mercedes Benz, Apple

Smartphone

„Ist das andere Auto noch weit genug entfernt?“

„Wie habe ich alle notwendigen Informationen immer griffbereit?

Rückfahrkamera

„Wähle ich die schnellste, kürzeste oder ökonomischste Route?“

„Erreiche ich auf dieser Flugbahn sicher den Flughafen?“

„terrain vision“ System Navigationsgerät

z.B. Verarbeitung großer Datenmengen in Echtzeit u. Sicherstellung der Datenkonsistenz

z.B. Echtzeitauswertungen und Vorhersage zukünftiger Ereignisse auf Knopfdruck

z.B. Anspruchsgruppengerechte Bereitstellung bzw. Visualisierung von Informationen„Passen meine aktuellen Konfigurationen zur gegenwärtigen Flugphase?“

„Wo finde ich hier ein schönes Restaurant?“

Cockpit Cirrus SR 22 Augmented Reality App


Simulationsbasierte Hilfen für die Erhöhung der Entscheidungsqualität

14Quelle: Mercedes Benz, glasspilot, ProSense

Sophistizierte Entscheidungshilfen, Selbstoptimierung und Simulation erobern die Produktiontion

„Erreiche ich auf dieser

Flugbahn sicherden Flughafen?“

„terrainvision“System

„Ist das andere Autonoch weit genug entfernt?“

Rückfahr-kamera

Was kann ich erreichendurch bessere Steuerungs-entscheidungen?

Potenzial- &„Was-Wäre-Wenn“-Simulationen

„Wo befinde ich mich aktuell im Produktionsprozess?“

Integrierte Sensortechnik liefert hochauflösende Rückmeldedaten. Big Data Technologien ermöglichen die Auswertung in Echtzeit


Die Anzahl vernetzter Geräte wird weiter exponentiell ansteigen

15Cisco: The Internet of Everything (2012)


Wissen wir wirklich, was wir tun?

16Quelle: Lufthansa (2016)

How much do you know about current status of your production?

Which machine currently produces which order?

What is the OEE of machine 4711?How much do your transfer times fluctuate?

Why are the machines currently not productive?

Where are now bottlenecks in production?


Acht Technische Innovationen zur Verknüpfung von physischer und digitaler Welt

17

Big & smarter Data

Aufbereitung und AnalyseunstrukturierterMassendaten mitdem Ziel des Erkenntnisgewinnes

Cloud Computing

Kollaboration und neue Formen der Zusammenarbeit in der Cloud

Social Media

Nutzung SozialerNetzwerke und Communities, um die Prozesse in der Cloud zuunterstützen und zuermöglichen

Predictive & Prescriptive Analytics Vorausschauendes

Risikomanagement in der Wertschöpfungskette

“was kann passieren” “bin ich vorbereitet”


Acht Technische Innovationen, die Industrie 4.0 treiben

18

Internet of things (IoT)

Robotics 3D printing & scanning

Die dezentrale Fertigung von Ersatzteilen verändert die Anforderungen an das SCM

Mobility

Mobile Bereitstellung von Informationen zur Unterstützung kollaborativer Prozesse

Integration von Endgeräten in das Informationsnetzwerk als aktiver Teilnehmer an Geschäftsprozessen

Die fahrerlosen Transportsysteme führen den Warentransport weitgehend autonom durch


Experimentieren ist Kern-Bestandteil eines lernenden, agilen Unternehmens:risikoaffin, fehlertolerant, spielerisch … aber zielorientiert!

19


Fazit6






Agenda

20


Anwendungsbeispiel: Klassifikation von Muttermalen hinsichtlich Hautkrebsrisiko

21Quelle: Skinvision.com

Kriterien zur Risikoabschätzung von Muttermalen:• Asymmetrie• Begrenzung• Colour• Durchmesser• Evolution

Lösungen:• Frei zugängliche Apps• Akut oder über längeren Zeitraum• Trainingsdatensatz von ca. 4000 Muttermalen

Ergebnis:• Zuverlässigkeit App (Smartphone-Kamera): 83%• Zuverlässigkeit Arzt + Dermatoskop: ca. 90%


Lernen aus Daten: Aus Big Data wird Smart Data

22

Domänen-Know-how durch Auswertung aller verfügbaren Daten aufbauen und ausbauenDRS = Drag Reduction System

KERS = Kinetic Energy Recovery System

Bildquelle:www.jamessallenonf1com

Geschwindigkeit

Lenkeinschlag

DrehzahlGangKERS

Gaspedalstellung

Bremspedalstellung

DRS

Bildquelle:www.reddit.com

Bildquelle:www.timoelliott.com


Der Erfolg der Unternehmung bestimmt sich maßgeblich durch die schnelle, iterative Annäherung an den idealen Betriebszustand

23

Messen über Sensorik Qualitative Arbeitspläne Prozessschritte Ressourcen

Analysieren & Prognostizieren Erfassung und Abbildung

betriebsinterner Daten Erstes Setup der Parameter Erste quantitative Arbeitspläne

Produktion anpassen Stell-/ Führgrößen Angepasste Arbeitspläne Höhere Qualität der Planung

1. Testfahrt / Einführung Leistungsziel: 80 - 90 % Rudimentäre Informationsbasis über

Strecke und Verhalten

2. Analyse der Ergebnisse Analyse von Mustern (Leistung,

Bremspunkte…) Setup und Einstellung der geeigneten

Parameter Annäherung an Ideallinie

3. Qualifikation / Rennen Leistungsziel: 90 - 100 % Optimierung auf die stetige Projektion

der Ideallinie Dynamische Anpassung

Bildquelle: www.motorsport.com Bildquelle: www.driving.co.ukBildquelle: racing.qstarz.com


Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit verliert sich in einer Summe an LatenzenBeispiel eines idealtypischen Anpassungsprozesses1

24[1] zu Muehlen u. Shapiro (2009) [2] Kagermann et al (2013) [3] Schuh (2016b) [4] Bauernhansl et al (2016

Daten-latenz

Analyse-latenz

Entscheidungs-latenz

Umsetzungs-latenz

Zeit

Ereignis

Ereignisdaten verfügbar

Analyse abgeschlossen

Maßnahmen abgeschlossen

Nut

zen

der A

npas

sung

Maßnahmen initiert


Daten-latenz

Analyse-latenz

Entscheidungs-latenz

Umsetzungs-latenz

Mit Informationstechnologien lassen sie sich reduzieren


Zeit

Elemente von Industrie 4.02,4

Big & Smart Data

Künstliche Intelligenz / Maschinelles Lernen

Vernetzung von Sensoren und Systemen

Echtzeitfähigkeit

Assistenzsysteme

Automatisierung von Entscheidungen

Vertikale und horizontale Integration

Cyber-physische Systeme

Ereignis

Ereignisdaten verfügbar

Analyse abgeschlossen


Maßnahmen initiert

Nut

zen

der A

npas

sung


Den „Need for Speed“ als Wettbewerbsvorteil sehen und nutzen


Zeit

Elemente von Industrie 4.02,4


In der Beschleunigung unternehmerischer Entscheidungs- und Anpassungsprozesse liegt der wesentliche wirtschaftliche Hebel von Industrie 4.0.3

Big & Smart Data

Künstliche Intelligenz / Maschinelles Lernen

Vernetzung von Sensoren und Systemen

Echtzeitfähigkeit

Assistenzsysteme

Automatisierung von Entscheidungen

Vertikale und horizontale Integration

Cyber-physische Systeme

Ereignis

Nut

zen

der A

npas

sung


Fazit6






Agenda

27


Die RWTH Aachen nimmt in der deutschenForschungslandschaft einen Spitzenplatz ein

28

Finanzvolumen: 900 Mio. € Drittmittel: 325 Mio. € An-Institute: 66 Mio. € Studierende: > 45 Tsd. Professuren: 547 Institute, davon 260

Großinstitute 22Fraunhofer 4

Graduiertenprogramme 36

Wirtschaftswoche 2018

1. Platz Maschinenbau1. Platz Elektrotechnik1. Platz Wirtschaftsingenieure2. Platz Naturwissenschaften2. Platz Informatik

Wettbewerber: Berlin, Darmstadt, München

DFG-Förderranking in Mio. €

Hochschulrankings 2017Statistik 2017

316 292 281

LMU München

Uni Heidelberg

RWTH Aachen

Que

llen:

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Studierende nach Wissenschaftsbereichen

7%

57%23%

Natur-wissenschaften

Ingenieur-wissenschaften Medizin

Geistes-,Gesellschafts-und Wirtschafts-wissenschaften

13%


Raum für Forschung:Eines der größten Forschungsumgebungen in Europa entsteht

29

Campus West

Campus Mitte

Campus Melaten

Existierender Campus Campus‐Erweiterung

AC Zentrum

Das Campusprojekt sichert das weitere Wachstum der RWTH Aachen

Es folgt dem Leitsatz: „Forschung braucht Fläche“

Ziel des Campus ist, Lösungen zu den relevanten Forschungs-fragen unserer Zeit zu finden

Wissenschaft und Wirtschaft arbeiten inter- und transdisziplinär zusammen

Ein zusammenhängender Campus entsteht, der in das öffentliche Leben integriert ist

Die Fläche wächst um 800.000 m² auf 2,5 km²

Das Investitionsvolumen beträgt ca. 2 Mrd. €

10 000 neue Arbeitsplätze werden direkt und indirekt geschaffen

Uniklinik


Die Cluster des RWTH Aachen Campus entwickeln Lösungen für zukunftsweisende Fragestellungen der Industrie

30

NachhaltigeEnergie

Smart Commercial

Building

Biomedizin-technik

SmartLogistik

n.n.

Photonik

Produktions-technik

Schwerlast-antriebe

n.n.

Schienen-verkehr

Informations-& Kommuni-

kations-technologie

Geo-ressourcen/Advancedmetals andProcesses

MolekulareTechnologie&Katalyse

Luftfahrttechnik

Energie-speicher

Geplantes ClusterStartcluster

InnovationFactory


Der RWTH Campus bringt Industrie- und Forschungspartner in einer modernen Infrastruktur zusammen, um Innovationen schneller zum Erfolg zu führen

31

Über 360 Unternehmen entwickeln und verfolgen gemeinsam mit Forschungs-partnern Visionen der Digitalisierung

Zusammen formen sie den Campus der RWTH Aachen

Über 360 Unternehmen entwickeln und verfolgen gemeinsam mit Forschungs-partnern Visionen der Digitalisierung

Zusammen formen sie den Campus der RWTH Aachen

Renommierte Institute der RWTH Aachen bringen neuartige Ansätze und Konzepte für Digitalisierung ein

Dabei verfolgen sie eine industrienaheund damit praxisrelevante Perspektive

Renommierte Institute der RWTH Aachen bringen neuartige Ansätze und Konzepte für Digitalisierung ein

Dabei verfolgen sie eine industrienaheund damit praxisrelevante Perspektive

Hochentwickelte Infrastruktur steht Partnern zur gemeinsamen Nutzung undWeiterentwicklung zur Verfügung

Demonstratoren machen neueste Technologien erlebbar

Hochentwickelte Infrastruktur steht Partnern zur gemeinsamen Nutzung undWeiterentwicklung zur Verfügung

Demonstratoren machen neueste Technologien erlebbar

Die attraktive Umgebung lädt ein zu … Campus Insights … Management Workshops … Guided Tours

Die attraktive Umgebung lädt ein zu … Campus Insights … Management Workshops … Guided Tours


Fazit6






Agenda

32


Forschung für die Bibliothek vs. Forschung für die Fabrik

33

Cluster Smart Logistik | RWTH Aachen Campus 34

Cluster Smart Logistik – Digital vernetzte Unternehmen

Smart Logistik bedeutet die Bereitstellung der richtigen Information, zur richtigen Zeit, im richtigen Format / Qualität, für den richtigen Adressaten, am richtigen Ort, zu den richtigen Kosten.

Das Vermögen, Wissen aus Daten zu generieren, wird zukünftig über den Unternehmenserfolg entscheiden!


Cluster Smart Logistik – Digital vernetzte Unternehmen

35

Synergieeffekte

Kooperation Wissendirekt vor Ort

interdisziplinärForschungs-infrastruktur

Geschwindigkeit

Abstimmungs-prozesse

Kostenreduktion

Interdisziplinärität

Qualität

Cluster Smart Logistik


Clusterleitendes Institut FIR e. V. an der RWTH Aachen

36

DirektoriumProf. Dr. Günther Schuh

DirektoriumProf. Dr. Achim Kampker

Mission Erforschung praxisrelevanter Probleme und Transfer innovativer Lösungen der Betriebsorganisation und Unternehmens-IT für die digitale Vernetzung der Wirtschaft

Portfolio jährlich ca. 40 öffentlich geförderte Projekte, jährlich ca. 60 Projekte mit Industriekunden und diverse Transfermaßnahmen

Asset 60 wissenschaftliche, 20 festangestellte und ca. 100 studentische Mitarbeiter

Themen Business Transformation Produktionsmanagement, Dienstleistungsmanagement und Informationsmanagement

Motto Forschung – Innovation – Realisierung

Geschäftsführer Prof. Dr. Volker Stich


Digitalisierung, Simulation und Visualisierung von komplexen industriellenWertschöpfungsketten – Cluster „Smart Logistik“ powered by FIR at RWTH Aachen

37

!

Digitalisierte& verbundeneWirtschaft

„Erfinde die Zukunft der Dienstleistungen”

„Erfinde die Zukunft der Echtzeit-Information“ „Erfinde die Zukunft der Ressourcenplanung”

Nachhaltige Energie

Smart Commercial

Building

Biomedizin-technik

Smart Logistik

Photonik

Produktions-technik

Schwerlast-antriebe


Das FIR beschäftigt sich mit drei zentralen Themen. Ein besondererFokus liegt auf der digitalisierten Wirtschaft.

38

Fokus: Digitalisierte Wirtschaft

1 2

3

DigitaleStrategie

DigitalerAblauf &Workflow

DigitaleTechnologie

■ Welche Chancen und Risiken beinhaltet Digitalisierung bezüglich meines Geschäftsmodells?

■ Welche Transformation ist sinnvoll, um einDigital Leader zu werden?

1

■ Welche Potenziale ergeben sich hinsichtlichmeiner betrieblichen Prozesse durch die Digitalisierung?

■ Auf welche Weise können Prozesse digitalisiertsowie nachhaltig und effizient gestaltet werden?

2

■ Welche Technologien sind wirtschaftlich sowietechnisch für mein Digitalisierungsprojektgeeingnet?

■ Wie führe ich neue digitale Technologiensystematisch ins Unternehmen ein?

3

Schlüsselfragen


Aktuelle Situation des Innovationsprozesses in der Produktion

39

Labor

PrototypAudi

Serie

Audi

Theorie

Konzept


Ein neuer Innovationsprozess als Kern des RWTH Aachen CampusIndustrielle Piloten (Primotypen) schließen die bestehende Innovationslücke

40

Theorie

Konzept

Labor

PrototypAudi

Serie

Audi

KlinikKlinik

Primotyp


“Internet of Production” als Grundmodell vernetzter Infrastrukturen

41

Entwicklungszyklus Produktionsablauf Anwender-Zyklus

Smart Expert

Middleware+

Korrelations-analyse

Cluster-Algorithmen

Smart DataMultimodaler Informationszugriff

Datenintegration Datenmodell Datenspeicherung und Caching

Datenanalyse

Management des Datenzugriffs auf proprietäre Systeme

Digitaler Schatten

Aggregation und Synchronisation

Lern-algorithmen

Meta-heuristiken

Kontextsensitive Verarbeitung

Expertensystem

Rohdaten Kunden-daten

CRM

Maschinen-daten

MES

Produkt-daten

PLM

Test-daten

CAQ

Prozess-daten

ERP/SCM

CAD Daten

CAD

Simulations-daten

FEM

Rückmelde-daten

BDE

Datenbereitstellung und -zugriff

Entscheidungs-unterstützung

Agent StatusbasierteEntscheidungen A

Autonome Aktionen

Adaptive Prozesse


Das Cluster Smart Logistik auf dem RWTH Aachen Campus entwickelt Lösungen für das digital vernetzte Unternehmen der Zukunft

42

Über 350 Forscher / Berater / Wissenschaftler & Entwickler Über 70 immatrikulierte Mitglieder Über 500 Kunden und Partner in fortlaufenden Projekten Über 250 Projekte im Jahr

Über 350 Forscher / Berater / Wissenschaftler & Entwickler Über 70 immatrikulierte Mitglieder Über 500 Kunden und Partner in fortlaufenden Projekten Über 250 Projekte im Jahr

Mitglieder & Projektpartner(Auszug)


„Engineering Valley“ – Die Erfolgsgeschichte aus Aachen

43

Design der kommerziellen Version

(Work)

Kleine Serienproduktion Übernahme von der Deutsche Post AG

Neuer Standort für die Produktionsverdoppelung

Gründung der StreetScooter GmbH

Produktionsstart des e.GO Life

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

2015 2016 2017 2018

Erste Idee Tests mit Prototypen

ProduKtion der größten Version

(Work XL)

2010 2011 2012 2013 2014

e.GO entwickelt“People Mover”

25)

26)


Fazit6






Agenda

44


Daten Generierung aus der Produktion

Integration und Aufbereitung von Daten in Echtzeit

Datenanalyse, Datenvisualisierung alsDecision Support

Selbst-Optimierung und Produktions Kontrolledurch die Nutzungintelligenter Algorithmen

Das Vermögen, Wissen aus Daten zu generieren, wird zwischen Gewinnern und Verlierern entscheiden

45

Ziel ist das Unternehmen der Zukunft, ein agiles, lernendes Unternehmen.

Fragen der Aufbereitung von Informationen und deren zielgerechter Einsatz im Sinne der Informationslogistik stehen im Mittelpunkt es

Clusters und seiner Center-Aktivitäten.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

46

Campus-Boulevard 55 ꞏ 52074 Aachen ꞏ Germanywww.fir.rwth-aachen.de

Philipp Wetzchewald, M.Sc.Cluster Smart Logistik

Telefon: +49 (0)241 477 05-409Email: [email protected]

Kontakt: www.fir.rwth-aachen.de

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