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Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit

Siemens AG, Sector Industry

April 2014

Frei verwendbar / © Siemens AG 2014. Alle Rechte vorbehalten.

Seite 2 Sector Industry

• Die nächsten Schritte

• Das Siemens Portfolio

• Der Siemens Weg zu Industrie 4.0

• Herausforderungen führen zu Industrie 4.0


April 2014



Herausforderungen führen zu Industrie 4.0


April 2014



Industrie ist weltweit wieder “in” Bedeutende Industrieländer sehen industrielle Produktion als Wachstumsmotor und Garant für Stabilität

USA

"Manufacturing Renaissance" • Gründung des "National

Network for Manufacturing Innovation"

• Förderung heimischer Schiefergasvorkommen

• Smart Manufacturing Leadership Coalition

Germany

Führende industrielle Position halten • Leistungsfähige Struktur • Nachhaltiges Investment

in Innovationskraft • Hoher Exportanteil • Industrie 4.0 als

neues Leitbild

China

Höhere Produktqualität durch Spitzentechnologie • Steigende Lohnkosten • Bedarf an hochwertiger

Automatisierung • Staatliche Vorgaben für

Energieeffizienz • Intelligent Manufacturing

Japan

Integriertes Innovationsprogramm auf allen Ebenen • Verbund von Wissenschaft,

Technologie und Industrie • Demografischer Wandel • Erhalt der Fertigung

komplexer Produkte • “Innovation 25”initiative

April 2014



Effizienz steigern Time-to-Market verkürzen Flexibilität erhöhen

• Kürzere Innovationszyklen

• Komplexere Produkte

• Größere Datenvolumina

• Individualisierte Massenfertigung

• Volatile Märkte

• Hohe Produktivität

• Energie- und Ressourcen-effizienz als entscheidende Wettbewerbsfaktoren

Herausforderungen: Wandel in der Produktion schneller als je zuvor

Industrie 4.0 soll helfen, die Herausforderungen in der Fertigung zu meistern

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Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit

April 2014



Auf dem Weg zu Industrie 4.0 Evolution statt Revolution

Einführung von Elektronik und IT zur Erhöhung des Automatisierungsgrades

Integration und Optimierung des gesamten Produkt-entstehungsprozesses

Industrie 4.0 – Selbstoptimierung von Cyber-Physischen Systemen

Auf dem Weg zu Industrie 4.0

1960 2010 2030

April 2014



Industrie 4.0 Produktion auf Basis von Cyber-Physischen Systemen

Intelligente Produkte

• Das zu fertigende Produkt besitzt alle Informationen über jeden einzelnen Produktionsschritt

Autonome Produktionseinrichtungen

• Selbstorganisation vernetzter Produktions- einrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette

• Produktionsschritte werden auf Basis der aktuellen Situation flexibel ausgehandelt

Reduzierung der Komplexität durch „intelligentere“ Strukturen

April 2014



Cyber-Physische Systeme besitzen alle Informationen als digitales Modell

Das digitale Modell ist immer aktuell und wird über den gesamten Lebenszyklus erweitert

• Software / Informatik • Mechanik • Elektrik, Elektronik • Automatisierung, HMI • Safety, Security • Maintenance

Cyber-Physisches System (CPS)

Physische Produktionseinrichtung

Digitales Modell

• Ortsangabe, Identität

• Zustand • SW-Version • Schnittstellen • …

Enthält alle Informationen über…

Services Produktions- ausführung

Produktions- planung

Produkt- design

Produktions- Engineering

+

April 2014



Handlungsfelder auf dem Weg zu Industrie 4.0

Security & Safety IPP Cyber-Kriminalität

Schnittstellen Offenheit Standardisierung

Vernetzung Machine2Machine Machine2Men

Integration PLM-MES, ERP-MES, PLM-ERP Design – Engineering – Production

Digitalisierung Virtuelle Produkte / virtuelle Produktionsmodelle System- / Funktions-Modellierung

April 2014



Unsere Vision Offenes System für Lebenszyklusentscheidungen

Daten werden aus vielfältigen Quellen

gesammelt und gefiltert

Intuitive, transparente Umgebung

für alle Anwender

Informationen erscheinen im

Zusammenhang mit der aktuellen

Aufgabe des Anwenders

Offene Apps für umfassende Entwicklungs-

aufgaben

Stellt jede Entscheidung im vollständigen Kontext dar

April 2014








April 2014



Der Siemens Weg zu Industrie 4.0 Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit

April 2014



Ganzheitlicher Ansatz über den gesamten Produktentwicklungs- und Produktionsprozess

Wir integrieren alle Stufen der Wertschöpfungskette durch fortschrittliche Industriesoftware und verbessern so Produktivität und Effizienz

April 2014



Design und virtuelle Produktion

Reale Produktion

Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen dank unserer Digital Enterprise Platform

TIA Totally Integrated Automation

PLM Product Lifecycle Management



Produktions- ausführung

Produkt- design

April 2014



TIA Totally Integrated Automation

PLM Product Lifecycle Management

Design und virtuelle Produktion

Reale Produktion



Produktions- ausführung

Produkt- design

Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen dank unserer Digital Enterprise Platform

Computer-aided motion software (2012)

CAD design software Production of composite materials (2011)

Product cost management (2012)

MES software Life science industries (2009)

Industrial quality and production management (2012)

Ethernet communication products and network solutions (2012)

CAE software for simulating and testing of mechatronic systems (2012)

(2007)

MES software Pharmaceutical and biotech industries (2011)

Software for production management (2001)

Software for production planning and scheduling (2013)

Integrated plant management (2008)

PLM software integration (2013)

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Erstanwender

Digital Enterprise Platform Basis für Industrie 4.0

2010 2020 2030 Zeit 2000

Paradigmenwechsel für die nächste Produktivitätsstufe: Integration der Produkt- und Produktions-Lebenszyklen ermöglichen eine bis zu 50% reduzierte Time-to-Market

Pro

dukt

ivitä

t und

Wet

tbew

erbs

fähi

gkei

t

Produkt Produktion

PDM

cPDM

PLM

Nahtlose Integration

Produkt

Produktion

mit gemeinsamen Datenmodellen

Einzelne Bereiche „Best-of-Breed “

durch Datenimport und -export angebunden

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April 2014



Das Siemens Portfolio Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit

April 2014



Beispiel Fertigungsindustrie: Durchgängigkeit über die gesamte Wertschöpfungskette

Services Produktions- ausführung


Produkt- design


PLM Software Totally Integrated Automation

April 2014



Das Automatisierungsangebot für die Fertigungsindustrie

PLM TECNOMATIX

Digital Manufacturing

TEAMCENTER Collaborative

PDM

NX Product

Development

SIMATIC HMI

SIMATIC Controllers

SIMATIC IDENT Industrial

Identification

SIMATIC Distributed I/O

SINAMICS Drive Systems

SIMATIC WinCC SCADA System

SIMATIC NET Industrial

Communication SIRIUS Industrial Controls

SINUMERIK CNC

SIMOTION Motion Control

TIA PORTAL Engineering

Framework for Automation

Tasks

SIMATIC IT Production

Suite

SIMATIC IT Intelligence

Suite

Field Level

Control Level

Enterprise Level

Management Level

Operator Level

ERP PLM

MES

SCADA

April 2014



Siemens PLM Software integriert Produkt und Produktion

Entwicklungs/ Fertigungs-Integration

Fabrikplanung und

Visualisierung

Integrierte Planung und Simulation

Prozess und Layout

Integration

Anlauf-unterstützung

Weltweite Produktions- und Lieferanten-Integration

JT – 3D Zusammenarbeit basierend auf ISO Standard

Teamcenter – integrierte Produkt/Produktions-Plattform

Product Data

Plant Data

Resource Data

Process Data

Zusammenarbeit auf einer gemeinsamen Plattform

April 2014



Index: Produktivitätssteigerung durch Simulation des Produktionsprozesses

Hohes Potential für den Maschinenbau durch die konsequente Absicherung anhand virtueller Modelle

"Virtuelle Maschinen" steigern die Produktivität durch Simulation

• Virtuelle Maschine als "Digitaler Zwilling“ ermöglicht: • Simulation der

Werkstückbearbeitung • Evaluierung von Produktionszeiten

• 10% Produktivitätssteigerung im laufenden Betrieb

• Bis zu 80% Zeitersparnis beim Einfahren der realen Maschine

• Weniger als 1% Echtzeit-Abweichung der Virtuellen Maschine gegenüber Original

April 2014



Automobilhersteller erreicht die nächste Stufe der Produktion durch Industriesoftware

Elektrische und mechanische Gesamtlösung für Montagewerk von BMW Brilliance

BMW: Durchgängige Industriesoftware optimiert die Produktion bei BMW in Shenyang

• PLM-Software, MES und TIA Portal • Auf einer Fertigungslinie können alle

BMW-Pkw produziert werden (bislang X1 und 3er-Serie) – Erweiterung in Zukunft möglich

• Ergonomische Anpassung der Fertigungsanlage und hoher Sicherheitsstandard

• >99% Verfügbarkeit – damit Engpass in der Automobilproduktion vermieden • Kurze Stillstandzeiten • Hohe Qualität

April 2014



VW: Simulation steigert Produktivität einer existierenden Fertigungsanlage

Industriesoftware von Siemens ist auch für installierte Systeme ein Produktivitätshebel

• Steuerungs-, Antriebs- und Sicherheitstechnik von Siemens

• Virtuelles Modell simuliert alle mechanischen, elektrischen und Software-Komponenten zur Bewegungsführung

• Kombinierter Einsatz von SIMOTION und PLM-Software

• Direkte Datenverbindung zwischen PLS und Steuerungen der Pressenstraße

• Leistungserhöhung und Energieein-sparung von bis zu 40 Prozent

Industriesoftware ist auch für vorhandene Systeme ein Produktivitätshebel

Press Line Simulation (PLS) zur Modernisierung einer 17 Jahre alten Pressenstraße

April 2014








April 2014



Die nächsten Schritte Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit

April 2014



Von der Vision zur Realität: Die Zukunft der Produktion gestalten

Lokale Automatisierungs-

technik

Gestern Heute

Kommunikations-gestützte

Automatisierung

Morgen

Optimierung des gesamten Pro-

duktionsprozesses durch innovative Softwaresysteme

Übermorgen

Selbstoptimierung von cyber-physischen Systemen aufbauend auf Analyse virtueller

Modelle der Handlungsoptionen

April 2014



Unsere Sicht auf Industrie 4.0 Was ist zu tun?

Zukunft: Industrie 4.0

Dynamisches Netzwerk von lokalen Steuerungen

Erweiterte komplexe Kommunikation

Digitale Modelle des Gesamtprozesses und der beteiligten Elemente

Prozessoptimierung in dynamischen Netzen

Selbstkonfigurierende Sicherheitskonzepte auch für befristete Anforderungen

Menschen legen Regeln und Rahmenbedingungen für Entscheidungsfindung fest

Aufgaben

Regelwerk für dynamische Netze

Zusätzlicher Wortschatz in der M2M-Kommunikation

Integrierte Prozesssimulation zur Verknüpfung von Produkt und Fertigung

Dynamische, lösungsorientierte Architektur

Regeln und Mechanismen zur dynamischen Absicherung der Datenübertragung

Fähigkeit zur prozess- und modellbezogenen Abstraktion trainieren

Zusa

mm

enar

beit

Heute

Lokale Steuerung

Echtzeit-Kommunikation

Digitale Kopien von Produkten und Fertigung

Fertigungsausführungssysteme

Konzepte für Industrial Security

Ausführung und Entscheidungs-findung hauptsächlich durch Menschen

Heute: Industrie 3.8

Lokale Steuerung

Echtzeit-Kommunikation

Digitale Abbilder von Produkten und Fertigung

Fertigungsausführungssysteme

Konzepte für Industrial Security

Ausführung und Entscheidungs-findung hauptsächlich durch Menschen

Inte

grat

ion

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