INSTITUT FÜR INFORMATIONSMANAGEMENT IM INGENIEURWESEN (IMI)

www.kit.edu KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und

nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

Digitalisierung im Tagesgeschäft kleiner und mittlerer Betriebe

Heute machbares für das Unternehmen in der Zukunft

Jivka Ovtcharova

4. Landeskongress der Offensive Mittelstand BW und der Offensive Gutes Bauen BW, 9. Oktober 2015, Stuttgart

2 Jivka Ovtcharova

Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

Inhalt

Wofür steht die Digitalisierung?

Warum die Digitalisierung alles verändert?

Wo liegen Potentiale für den Mittelstand?

Wie sieht es bei der Umsetzung aus?

Was ist schon heute machbar?

3 Jivka Ovtcharova

Reale Welt

Analog vs. Digital

Analog Digital

Überführung veränderlicher Spannungen (analoger Größen) in diskrete

(abgestufte) Zahlenwerte.

Video: AddOhms

Aufzeichnen Aufzeichnen

4 Jivka Ovtcharova

Analog Digital

Datenverarbeitung und Abbildung von Entscheidungs- und

Handlungsabfolgen (Algorithmisieren).

Virtuelle Welt

Reale Welt

Digital ist mehr

Video: AddOhms

Algorithmisieren

Verarbeiten

Aufzeichnen Aufzeichnen

5 Jivka Ovtcharova

Digital wird normal

Video: Big Data: Die digitalisierte Erde - Doku

Digitale Daten können alles sein. Die Digitalisierung erlaubt in Prozesse

einzugreifen, Daten sichtbar machen, auswerten und kommunizieren.

6 Jivka Ovtcharova

Veränderung der Vorstellung von Realität im Raum und Zeit. Materielle

und immaterielle Welten verschmelzen.

Keine Grenze zwischen Online- und Offline-Sein

MERKMAL BEDEUTUNG

Universalität Generierung, Bearbeitung, Verteilung und

Wiedergabe von Daten in elektronischer Form

Verfügbarkeit Erreichbarkeit in unterschiedlicher Formate

und Datenträger von überall

Verwendbarkeit Mehrfache und mehrseitige Datennutzung,

geringer Platzbedarf

Übertragbarkeit Automatische und schnelle Verarbeitung,

geringe Übertragungsfehler

Intelligenz Schnelle Durchsuchung, Auswertung, Analyse

und Lernfähigkeit

Quelle: Lifecycle Engineering Solutions Center

7 Jivka Ovtcharova

Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

Inhalt

Wofür steht die Digitalisierung?

Warum die Digitalisierung alles verändert?

Wo liegen Potentiale für den Mittelstand?

Wie sieht es bei der Umsetzung aus?

Was ist schon heute machbar?

8 Jivka Ovtcharova

Analog Digital

Der Menschheit war es im Jahr 2002 zum ersten Mal möglich, mehr

Information digital als analog zu speichern.

Digitales Zeitalter

Graphik: M. Hilbert, P. Lopez, Sciencexpress, 2011

94 % digital

3 % digital

9 Jivka Ovtcharova

Beschleunigung des digitalen Wandels

Wegfall des Ortsprinzips im Markt, neuartige Geschäftsmodelle, modulare

Wertschöpfungsketten, neue Wettbewerber durch Vernetzung.

Bild: M. Linse, KPCB, July 2015

10 Jivka Ovtcharova

PayPal-, Tesla-, SpaceX-Gründer Elon Musk

Digitalisiert Euch!

Apple Mitbegründer Steve Jobs

Quelle: Google Finance. Market caps as of 7/2/2015

11 Jivka Ovtcharova

„Bestell´ dir ein Fahrzeug über dein Handy! Uber vermittelt dir auf

Knopfdruck einen Fahrer. Verwende unsere App in Städten auf der

ganzen Welt.“

„Shared Economy“

Quelle: M. Linse, KPCB, July 2015

12 Jivka Ovtcharova

„Smart Factory“

“Business models change in new technology landscape. Direct customer

interaction. No “outsourcing” of digitalization. Rapid improvement, low-cost

experimentation.”

Quelle: M. Linse, KPCB, July 2015

13 Jivka Ovtcharova

Bei der Digitalisierung will keiner knausern

Landespolitik entdeckt die Industrie 4.0 Von Reiner Ruf 15. Juli 2015 - 10:00 Uhr

Bei der Digitalisierung will keiner knausern

14 Jivka Ovtcharova

Digitaler Wandel

Staatsministerium Baden-Württemberg

DIGITALISIERUNG

Kongress „Digitaler Wandel“ Wir befinden uns mitten in der digitalen Revolution. Diese verändert die Art und Weise, wie wir produzieren,

konsumieren, arbeiten und leben grundlegend. Für Baden-Württemberg bietet die Digitalisierung große

Chancen. Diese Chancen wollen wir konsequent nutzen. Dafür soll auch der Kongress

„DIGITALER_WANDEL – Baden-Württemberg 4.0 > Heimat, Hightech, Highspeed“ am 17. Juli 2015 in

Karlsruhe wichtige Impulse geben.

15 Jivka Ovtcharova

Ende 18. Jahrhundert Beginn 20. Jahrhundert Beginn 70er-Jahre Heute

Inn

ovati

on

sg

rad

Zeit

Industrie 1.0

Massenproduktion

Mechanisierung

Wasser- und Dampfkraft

Industrie 2.0

Massenverteilung

Elektrifizierung &

Automotive Elektrische Energie

& Mobilität

Industrie 3.0

Weltwirtschaft

Automatisierung

Informationstechnologie

Bild: eigene Darstellung

Industrie 4.0 – der historische Schritt

Industrie 4.0

Lebensqualität

Cyberisierung

Smart Engineering

16 Jivka Ovtcharova

Thesen zu Industrie 4.0

1. Industrie 4.0 ist eine Initiative: Routenplan oder alternative

Routenpläne für eine individuelle und wettbewerbsfähige Zielsetzung.

2. Ziele unternehmensspezifisch und zeitvariant setzen: Sich an die

Innovationszyklen anpassen, die immer schneller aufeinanderfolgen.

Jede 3-5 Jahre wechseln die Wissens- und

Technologiegenerationen.

3. Gesamtbetrachtung von Anfang an: Nicht nur technische

Machbarkeit, insbesondere die wirtschaftliche und gesellschaftliche

Auswirkung und Veränderung beachten.

4. Durchquerende Umsetzung: Einleitung durch Entscheidungsträger

„top-down“, Umsetzung „bottom-up“ durch Veränderungen in den

„Keimzellen“ eines Unternehmens. Mehrwert als Treiber vor Ort.

5. Mensch-zentrierte Organisation: „Gehirn-gerechte“ Arbeitsabläufe

in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken, schnelle Analyse und

Optimierung. Die Digitalisierung als Tagesgeschäft wird gelebt.

17 Jivka Ovtcharova

Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

Inhalt

Wofür steht die Digitalisierung?

Warum die Digitalisierung alles verändert?

Wo liegen Potentiale für den Mittelstand?

Wie sieht es bei der Umsetzung aus?

Was ist schon heute machbar?

18 Jivka Ovtcharova

Studie BDI/PwC-Mittelstandspanel 2015

Herausforderungen Nutzen

Quelle: BDI/PwC-Mittelstandspanel, 2015

19 Jivka Ovtcharova

Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

Inhalt

Wofür steht die Digitalisierung?

Warum die Digitalisierung alles verändert?

Wo liegen Potentiale für den Mittelstand?

Wie sieht es bei der Umsetzung aus?

Was ist schon heute machbar?

20 Jivka Ovtcharova

Wo soll man starten

Digitale Daten

Datenanalyse

You have to recognize that you have a problem.”

(Eric Schmidt, Chairman von Google)

Bild: deutsch.istockphoto.com Bild: eigene Darstellung

21 Jivka Ovtcharova

Digitalisierung als Tagesgeschäft

1. Vollständige Datenerfassung aus verschiedenen, heterogenen und

unstrukturierten Datenquellen (auch im Sinne von Big Data)

2. Intelligente Datenaufbereitung und ganzheitliche Vernetzung für

webbasierte Anwendungen

3. Einsatz von Operational Intelligence Algorithmen für Analyse von

"unscharfen" multidimensionalen Daten (Text, Zeichnungen, 3D-

Modelle, Sensordaten)

4. Sicherung der Datenqualität mit Hilfe automatischer Data Quality

Check Tools

5. Echtzeit-Datenauswertung und -Visualisierung der Ergebnisse auch

auf mobilen Geräten

6. Entwicklung branchenübergreifender Geschäftsprozesse

7. Bildung und Training aller Beteiligten um die Digitalisierung in das

Tagesgeschäft zu integrieren

22 Jivka Ovtcharova

Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

Inhalt

Wofür steht die Digitalisierung?

Warum die Digitalisierung alles verändert?

Wo liegen Potentiale für den Mittelstand?

Wie sieht es bei der Umsetzung aus?

Was ist schon heute machbar?

23 Jivka Ovtcharova

Handlungsbedarf

24 Jivka Ovtcharova

Industrie 4.0 Collaboration Lab

Motto:

„Mittelstand trifft Forschung“

Zielsetzung:

Stärkung der Wettbewerbs-

fähigkeit durch flächendeckende

Digitalisierung, Vernetzung und

echtzeitfähige Lösungen für das

Tagesgeschäft

Lösung:

Test- und Qualifikationslabor für

kleine und mittelständige

Unternehmen

Problemstellungen aus der

Praxis werden individuell

erfasst, analysiert und handfeste

Lösung aufgezeigt

Eröffnung

24. September 2014

Hannovermesse

14. April 2015

25 Jivka Ovtcharova

Lifecycle Engineering Solution Center seit 2008 Virtual Environments Lab Stereoscopic 7-channel projection

system, ART tracking system

Mixed Reality Lab

Mobile projection, ART tracking

system and haptic devices

Collaboration Lab

Foldable wall between Collaboration Lab

and Virtual Environments Lab

Content Creation Lab

Training and Development with CAx/PLM

FDIBA Lab

Spatial and technical

cooperation platform

Value Creation Lab

Demonstration and transfer of

research results

Energy Experience Lab

Mixed reality platform solutions for

energy efficiency

Tea Lab

Creativity pool

Bilder: Lifecycle Engineering Solutions Center

26 Jivka Ovtcharova

Leitsatz

Sicht auf das Ganze, in jedem Augenblick!

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

27 Jivka Ovtcharova

Werkzeugsimulation

Anwendungsfall:

Radioaktive Kontamination

bei der Erdgas- und

Erdölförderung

Zielsetzung:

Entwicklung eines

Vibrationsverfahrens für

Dekontamination von

Rohrleitungen

unterschiedlicher Größe

Lösung:

Simulationsbasierte

Modellierung

virtuelle Prototypisierung

Echtzeitvalidierung

Qualifizierung

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

28 Jivka Ovtcharova

Fertigungsplanung

Anwendungsfall:

Werkzeugkonfiguration und

Fertigungsplanung

Zielsetzung:

Konfiguration und Steuerung

von Werkzeugmaschinen

über eine immersive 3D-

Web-Oberfläche im Internet

Lösung:

Virtuelles Abbild („virtueller

„Zwilling“) der Maschine

Automatische Steuerung in

Echtzeit (oder manuelle

Steuerung mit einem

haptischen Gerät mit sechs

Freiheitsgrade)

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

29 Jivka Ovtcharova

Prozessoptimierung

Anwendungsfall:

Prozessvernetzung und -

optimierung (PLM, ERP,

MES) unter Berücksichtigung

von Betriebsmittel-Abläufen

Zielsetzung:

Optimierung der

Konstruktions- und NC-

Prozesse aufgrund

technologischer Daten aus

dem Fertigungsprozess

Lösung:

Echtzeitauslesen von

Maschinendaten

Kinematische CAM-

Simulation mit realer

Werkzeugbestückung

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

30 Jivka Ovtcharova

Betriebssimulation

Anwendungsfall:

Werkzeugkonfiguration und

Fertigungsplanung

Zielsetzung:

Validierung von großen

integrierten Produktionslinien

in Echtzeit

Lösung:

Abbildung von Semantik,

Kinematik und Aktoren der

3D-Modelle in AutomationML

Systemsteuerung über

interaktive Website direkt in

der Virtuellen Welt

Verbindung über Browser

oder mobile Geräte

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

31 Jivka Ovtcharova

Volumenrekonstruktion

Anwendungsfall:

Skalierbare 3D-Erfassung und –

Analyse von Gegenständen,

Werkzeugen oder Komponenten

Zielsetzung:

Erzeugung exakter

Volumenmodelle in Echtzeit

Reduzierung manueller

Pflegeaufwand

Lösung:

Dynamisches 3D-Scannen mit

Hilfe kostengünstiger

Tiefenkameras

Automatische Feature

Extraktion

Zeiteffiziente Algorithmen Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

32 Jivka Ovtcharova

Ontologie-basiertes CAD-System

Anwendungsfall:

Energieeffizienz in Gebäude,

Fabrikplanung, etc.

Zielsetzung:

Interpretation von

Gebäudedaten aus CAD-

Bauzeichnungen

Semi-automatische

Instanziierung einer Ontologie

Lösung:

CAD-Datenimport (DXF, IFC)

Automatische Selektion

identischer Objekte durch

Mustererkennung

Semantische Datenspeicherung

in einer Ontologie (OWL, RDF) Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

33 Jivka Ovtcharova

Energieeffizienzmanagement

Anwendungsfall:

Verbesserung der

Ressourcen- und

Energieeffizienz in

Produktion, Gebäude und

Städten

Zielsetzung:

Lernende Data-Analytics

Datenerhebung und

Wissenskonstruktion

Lösung:

Echtzeitkopplung von

virtuellen und realen

Gebäudemodellen

Webbasierte

Energieverbrauchsmessung

in Echtzeit und Raum

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab

34 Jivka Ovtcharova

Zusammenfassung

„Jetzt aber schnell! Wirklich, ja, jetzt, sofort. NEIN!“

1. Die Digitalisierung ist eine Chance und muss als solche verstanden werden.

2. Die Digitale Transformation ist nicht das Übertragen alter Geschäftsmodelle

und Prozesse in digitale Kanäle und es geht nicht nur um Technologie. Im

ersten Schritt geht es um den Wandel in unseren Köpfen.

3. Erfolgreiche und frühzeitige Digitalisierung braucht Raum. Raum um

Erfahrungen zu sammeln, Raum für Innovation und auch Raum für

Rückschläge.

4. Digitale Transformation muss nicht auf einen Schlag in allen

Unternehmensbereichen umgesetzt werden. Es ist wichtig, mit den

Schlüsselbereichen der Wertschöpfung zu beginnen.

5. Die entscheidende Voraussetzung ist die Qualifizierung des Personals, denn

die Digitalisierung wird nicht mehr „outgesourced“, die wird einfach Teil

unseres Daseins sein, die ganze Zeit, im Tagesgeschäft sowie im Alltag.

35 Jivka Ovtcharova

Die Zukunft hat begonnen, machen Sie mit!

Quelle: Industrie 4.0 Collaboration Lab