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Industrie 4.0 - smarte Maschinen, smarte Industrie. Ein «smarter» Hype oder eine Chance für die CH-Industrie? TechTalk 15 vom 10. Mai 2017 im AIR FORCE CENTER Dübendorf [email protected] IBE - Institute of Business Engineering, FHNW
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Industrie 4.0 - smarte Maschinen, smarte Industrie.Ein «smarter» Hype oder eine Chance für die CH-Industrie?
TechTalk 15 vom 10. Mai 2017 im AIR FORCE CENTER Dü[email protected]
IBE - Institute of Business Engineering, FHNW
Inhalt meines Beitrages
Ziel: • Ist Industrie 4.0 alter Wein in neuen Schläuchen oder ergeben sich dafür für
Schweizer KMU neue Chancen?• Welche Bedeutung haben folgende Schlagworte
– cyber-physischer Systeme– Künstlicher Intelligenz?
• Computer vs. Mensch, wozu braucht es uns noch?
Inhalt:
Die Vision von Industrie 4.0
Resultierende Trends
Potentielle Handlungsfelder
Fazit und Handlungsempfehlung
Diskussion – Stellenwert für das eigene Unternehmen.
Die Vision von Industrie 4.0
1. IndividualisierungKonsequenter «Market-Pull», Losgrösse 1 über die gesamte Wertschöpfungskette
Quelle: 2014.07.02, Swissmem, Innovaud Connect, Y-Parc
2. DienstleistungsorientierungVerknüpfung von Produkten, Prozessen und Dienstleistungen zu intelligenten Systemen
Die Vision von Industrie 4.0
1. Die Digitalisierung:Prozesse können vollständig im virtuellen Raum ablaufen.
2. Vernetzung von Dingen(Internet of Things): Physische Gegenstände kommunizieren direkt miteinander.
3. Künstliche Intelligenz: lernfähige technische Systeme
Quelle: 2014.07.02, Swissmem, Innovaud Connect, Y-Parc
Die Kombination 3 technologischer Entwicklungen machen den Kern von Industrie 4.0 aus:
Digitalisierung: Beispiele
seit 1972: Email heute: e-Shop
morgen: Blockchain
Die Vision von Industrie 4.0
1. Die Digitalisierung:Prozesse können vollständig im virtuellen Raum ablaufen.
2. Vernetzung von Dingen(Internet of Things): Physische Gegenstände kommunizieren direkt miteinander.
3. Künstliche Intelligenz: lernfähige technische Systeme
Quelle: 2014.07.02, Swissmem, Innovaud Connect, Y-Parc
Die Kombination 3 technologischer Entwicklungen machen den Kern von Industrie 4.0 aus:
Vernetzung von Dingen (Internet of Things): Beispiele (l)
Quelle: https://www.konux.com
Quelle: http://cortrium.com/
Vernetzung von Dingen (Internet of Things): Beispiele (ll)
Vernetzung von Dingen (Internet of Things):
physisches Element
physisches Element
Komunikation
Informationstechnologie
Heute: hierarchische,
teil-integrierte Systeme
Zukunft: dezentrale,
intelligente und vernetzte Systeme Cyber-physische Systeme (CPS,
CPPS)
K
P
IT IT
P
K
Informationstechnologie
Komunikation
Paradigmenwechsel – Umkehrung der (Produktions-)Logik: Heute steuert ein übergeordnetes System, wie ein Bauteil bearbeitet werden soll Zukünftig beantragt das Bauteil beim Betriebsmittel, wie es bearbeitet werden will
Digitalisierung: Produktivitätsprinzip
Virtualisierung und laterale Kooperation der Prozesse
Am bekannten Beispiel Email illustriert: es braucht im Vergleich zur Briefpost
• Keine Schweizer Post als Zentrale
• Keine physische Infrastruktur (Verteilzentren, Booten, Fahrzeuge, ….)
• Keine Briefmarke als Bezahlungsmedium
• Funktioniert ohne Zeitverlust und
• Unabhängig von der Distanz.
Die Vision von Industrie 4.0
1. Die Digitalisierung:Prozesse können vollständig im virtuellen Raum ablaufen.
2. Vernetzung von Dingen(Internet of Things): Physische Gegenstände kommunizieren direkt miteinander.
3. Künstliche Intelligenz: lernfähige technische Systeme
Quelle: 2014.07.02, Swissmem, Innovaud Connect, Y-Parc
Die Kombination 3 technologischer Entwicklungen machen den Kern von Industrie 4.0 aus:
Künstliche Intelligenz, lernende Algorithmen: Beispiele
Quelle des Bildes: technische Hochschule Ingoldstadt https://www.thi.de
Schach-Computer
Strategiespiel Go
Intelligente EntscheidungsunterstützungBeispiel: Anamnese in der Medizin
Künstliche Intelligenz wird immer beliebter …..
…… insbesondere im E-Commerce und Kundenservice. Denn so können Anliegen schneller und einfacher erledigt werden
….. und BigData-Analytik um den Einkäufer• bei vielen Problemstellungen intelligent zu unterstützen,• Massnahmenvorschläge zu unterbreiten• Potenziale aufzuzeigen• und Routine-Tätigkeiten zu automatisieren.
.….. nur 14.5% haben keine Intentionen künstliche Intelligenz einzusetzen.
Resultierende Trends aus diesen 3 technologischen Entwicklungen
Trend 1: Intelligente Automatisierung
Trend 2: Neue Geschäftsmodelle
Trend 3: Zukunft der Arbeit
Trend 4: Vertrauen und Sicherheit als neue Herausforderung
Trend 1: Intelligente Automatisierung
Drei Ziel: • Kundenindividuelle Produkte• Markant kürzere Durchlaufzeiten• Konsequenter «Market-Pull»: Wertschöpfung beginnt erst mit der Bestellung
des Kunden.
ProzesszeitProdukte /
Märkte heute Liegezeit Fokus private I4.0
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Market-Pull, Losgrösse 1 über die gesamte Wertschöpfungskette
Potentielle Handlungsfelder
Trend 1: Intelligente Automatisierung• Dezentralisierung von Entscheidungen in den Wertschöpfungsprozessen
• Koordination dezentraler Entscheidungen über eine Verstärkung der lateralen Kommunikation und Koordination
Potentielle Handlungsfelder
Interaktion von Mensch und Technik bewusst fördern
kein Verlust von Fähigkeiten, Wissen und Innovationskraft bei
den Mitarbeitenden zulassen
Passive Bauteile werden zum handlungsfähigen Akteur
Vernetzung und Steuerung von Objekten in Echtzeit
Hohe technische Automatisierung des «Regelfalls» kompetentes Überwachen und Eingreifen des Menschen in
Ausnahmesituationen (Fachkompetenz und adäquate Situationseinschätzung)
Trend 1: Intelligente Automatisierung - Menschen flexibilisieren Prozesse …
• Der Mensch als Sensor– Sensorische Lücken bestehen in der Produktion auch zukünftig.– Der Mensch ist der einzige „universelle“ Sensor.– Nur Menschen erfassen neue Ausnahmesituationen.
• Der Mensch als Entscheider – Standardentscheidungen übernehmen zukünftig intelligente Assistenten
und entlasten die Mitarbeiter von Routineentscheidungen.– Ausnahmesituationen erfordern Umfeld-Informationen und Erfahrung.– Nur Menschen erfassen und bewältigen nicht planbare
Ausnahmesituationen.
• Der Mensch als Akteur und Innovator– Automatisierung wird zukünftig auch für kleinere Stückzahlen
wirtschaftlich. – Produktdiversifikation und Kundenindividualität lassen die Stückzahlen je
Produktionsvariante und den Produktlebenszyklus weiter sinken.– Nur Menschen können sich hochflexibel auf kleinste Stückzahlen und
neue Prozesse einstellen.
… werden aber zunehmend flexibel arbeiten.
ProzesszeitProdukte /
Märkte heute
Produkte / Märkte morgen
Liegezeit Fokus private I4.0
smart products: «as a service» intelligente services
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Potenzial für einen echten Quantensprung mit I4.0
Potentielle Handlungsfelder Trend 2: neue Geschäftsmodelle
Ziel: Aktive Nutzung der überall anfallenden Daten und Transformation zu wertvollen Informationen. Diese sind die Grundlagen für neue Dienstleistungen und ermöglichen Produktionsbetrieben neue Geschäftsmodelle.
Market-Pull, Losgrösse 1 über die gesamte Wertschöpfungskette
Quelle: http://cargocollective.com/futurehealth/BioStamp
Trend 2: neue Geschäftsmodelle: Bsp. Medizinaltechnik
Trend 2: neue Geschäftsmodelle: Bsp. Medizinaltechnik
Die Sensor-Pille ermöglicht es Daten vom Inneren des Patienten zu erfassen und auszuwerten
Quelle: https://www.edx.org/
Trend 2: neue Geschäftsmodelle: Bildung
In its first year, nearly 1 million people have registered for Harvard's online learning initiative edX. Those registrants come from all over the world.
Bsp. 2: Dienstleistungsorientierung im Metallbau
Neues Geschäftsmodell
Händler Service
physisches Produkt / Bauteil
Kunde
Cyber-physisches Produkt / Bauteil
Kunde
Händler
CRMReparatur & Service CRM
präventive Wartung und
Instandhaltung
heute morgenDezentralität, Echtzeit und Services
am Beispiel Service & Instandhaltung
Resultierende Trends aus diesen 3 technologischen Entwicklungen
Trend 1: Intelligente Automatisierung
Trend 2: Neue Geschäftsmodelle
Trend 3: Zukunft der Arbeit
Trend 4: Vertrauen und Sicherheit als neue Herausforderung
Potentielle Handlungsfelder Trend 3: Zukunft der Arbeit
Quelle: 2014, Fraunhofer Institut IAO, Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0
Potentielle Handlungsfelder Trend 4: Vertrauen und Sicherheit als neue HerausforderungDas Recht als Bremse der Digitalisierung?
Quelle: November 2015, BDI Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. Noerr
Potentielle Handlungsfelder Trend 4: Vertrauen und Sicherheit als neue Herausforderung
Disabler der Digitalisierung:• fehlende ethische Regeln und Standards unter den Geschäftspartnern• weiter zunehmende Cyber-Kriminalität im 2015:
– im deutschsprachigen Raum von + 20%, dadurch
– 47% verzichten auf das Verschicken von vertraulichen Emails
– 25-30% verzichten auf Online-Plattformen (Banking und Einkaufen übers Internet)
Quelle : Consileon, www.consileon.de
Fazit (l)• Der Markt wird qualitativ hochstehende, zunehmend kundenindividuelle
Produkte in Kleinst-Serien fordern
• Die Fähigkeit, schnell und flexibel auf Kundenanforderungen zu reagieren wird zum immer wichtigeren Erfolgsfaktor für Unternehmen
• Die durchgängige Vernetzung von Informationen in Echtzeit wird die kommenden Innovationen dominieren.
• Die Fabrik der Zukunft wird eine enorme Menge an Informationen erfassen und auswerten - «big data» und «data mining».
– Effiziente Algorithmen werden die anfallenden Daten zu bedeutungsvollen Informationen verarbeiten
– Schlüssel im Umgang mit der zunehmenden Komplexität
Fazit ll: • Die vierte industrielle Revolution wird revolutionäre Auswirkungen auf unsere
Volkswirtschaft haben - die Ausbreitung wird jedoch evolutionär sein.
• Die Vision von «Industrie 4.0 ist explizit NICHT eine menschenleere Fabrik
• Nur eine sozio-technische Optimierung führt zu einem Erfolg!Eine technik-zentrierte Optimierung wird garantiert zu ungünstigen Lösungen führen. Das heisst,
• Industrie 4.0 beinhaltet ein riesiges Potenzial im Besonderen für Industrielle CH-KMU’s, aber
• wenn wir es nicht schaffen, dass der Mensch seine Rolle alsaufmerksamer SensorKompetenter Entscheiderwirksamer Innovator
Wahrnehmen kann haben wir verloren!
HandlungsempfehlungWasserfall- vs. Spiralmodell
Vision aufbauen: Wie möchten wir in 5 Jahren sein?1. Kompetenz im Unternehmen aufbauen2. Kleinere Pilotprojekte mit Fokus
- Dezentralität, Echtzeit und - intelligente Entscheidungsunterstützung sowie Services identifizieren
3. Umsetzung und Evaluation des Projektes (Minimum Viable Product)
4. Verankerung von I4.0 über Projekterfolge5. Roadmap für den Rollout von attraktiven I4.0-Projekte
Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Dübendorf, 10. Mai [email protected]
IBE – Institute of Business Engineering, FHNW
