Wien | 22.05.2013

Produktion der Zukunft:

Herausforderungen – Chancen - Themenfelder

Keynote Vortrag

Prof. Dr.-Ing. E. Abele

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Gliederung

• Umfeld der Produktion der Zukunft

• Herausforderungen

• Chancen

• Themenfelder

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Lernende

Gesellschaft /

Wissensge-

sellschaft Demo-

grafischer

Wandel

Wachstums-

markt

Lebensqualität Globalisierung

Risiko der

Instabilität

-politisch - finanziell

Ressourcen-

verknappung

Klimawandel

Mobilität

Dynamisierung

der

Produktlebens-

zyklen

Durchdringung

mit neuen

Technologien

(z.B. IT, generative

Verfahren)

Rahmenbedingungen für die

Produktion (Wie wird produziert?) Neue Bedarfsträger

(Was wird produziert?)

Megatrends für Produktionsunternehmen

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Megatrend IT - Durchdringung

Digitale Vernetzung prägt die Wirtschaft und

Gesellschaft

Virtualität in Produktentwicklung und Fabrikplanung

IT wird zum globalen Treiber für wirtschaftliches

WachstumIT bietet Anknüpfungspunkte für

innovative Business-Ideen und integrierte

Dienstleistungen

Echtzeitfähigkeit unterstützt Produktion

„Apps, Cyber Phsical Systems, Cloud“

Quelle: Zukunftsinstitut

Industrie 4.0

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Die globale Produktion hat viele Industrien fundamental

verändert

PRODUKTION KONSUMGÜTER 1985 - 2004

Spielwaren

Textilien

Fahrräder • Marktanteil von Importen

aus Asien in den USA

wächst von 50% auf ca.

100% in 4 Jahren

• Preisverfall ca. 10% p.a.

• Anstieg des Anteils

Produktion in Niedrig-

lohnländern von 20% auf

75% in 20 Jahren

• Ca. 80% aller Spielwaren

importiert, davon ca. 50%

aus China • Verdopplung US Importe

in 6 Jahren auf ca. 17 Mrd. USD

• Seit 1997 ca. 250

größere US-Fabriken

geschlossen

• Zuletzt Verlagerung von

Mexiko nach Asien

Konsum-

elektronik

* Ohne LCD-Bildschirme ** West-Europa *** Inkl. Osteuropa, Brasilien,

Malaysia, Indonesien, Indien, Philippinen

Quelle: Reeds Electronics Yearbooks, ProNet

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Flüssigkristall: Schlüsselinnovationen in Deutschland, Arbeitsplatzaufbau in Asien?

Grundlagenentwicklung

1971 in Deutschland

Herstellung Displays

Asien Herstellung Endgeräte

Handys, TVs etc.

Asien

Herstellung Flüssigkristalle Merck, 4 Werke in Asien

1 UK, 1 Nordamerika

ca.

2000 M

A

ca.

8000 M

A

ca.

2 M

io.

MA

ca

. 4

00

MA

Grundlagenentwickl. Fa. Merck

Flüssigkristalle Deutschland

Stand-

orte:

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China ist der größte Maschinenbauer der Welt

Deutschland

weltweit größter

Exportanteil

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Werkzeugmaschinen: China forciert Technologiesprung

Quelle: produktion Nr. 38, Interview mit Jörg Nürnberg, Droge Group, China

China hat im 12. Fünfjahresplan klare Vorgaben

- Produktionsmenge im Bereich WZM soll bis 2015 um 50% auf ca. 800 Mrd. CNY

gesteigert werden (rd. 10 Mrd. Euro)

- Ausbringungsmenge soll auf 250 000 Maschinen gesteigert werden

- Export soll auf 4 Mrd. US Dollar ansteigen

- Wertschöpfung in China soll weiterhin ansteigen

- Highend-Segment zukünftig mindestens 10%

- 60% bzw. 90% dürfen noch aus ausländischer

Wertschöpfung bestehen

Quelle: Maschinen Markt

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Der chin. Maschinenbauer Santy erwarb den Baumaschinen- hersteller Putzmeister und dessen Konkurrenten Schwing

Quelle: Wirtschaftswoche Nr. 36 / 3.09.2012 :

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Saargummi ging wie viele mittelständische Zulieferer an einen Konzern aus China

Quelle: Wirtschaftswoche Nr. 36 / 3.09.2012 :

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Chinesen kaufen Kiekert

Nach den Zulieferern

Preh (Kontrollsysteme),

Saargummi (Karosseriedichtungen),

KSN Castings (Leichtmetallteile) und

Sellner (Zierteile)

ist es bereits der fünfte Kauf

chinesischer Unternehmen

hierzulande auf diesem Sektor in 2012.

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Käufer Übernommene Firma Jahr Beteiligungsart Anmerkung

Shenyang Machine

Tool Group

Schiess GmbH,

Aschersleben 2004 Übernahme

Dalian Machine

Tool Group

F. Zimmermann GmbH,

Denkendorff 2004 Beteiligung

Shanghai Electric

Corporation

Wohlenberg Werkzeugmaschinen

GmbH 2004 Übernahme

Harbin Tool Group Kelch & Links GmbH,

Schorndorf 2005 Übernahme

Insolvenz 2010,

anschließend

Gründung Kelch

GmbH

Beijng No. 1 Machine Tool

Adolf Waldrich Coburg GmbH,

Coburg

2005 Übernahme

Hangzhou Machine Tool

Aba z&b Schleifmaschinen

GmbH,Aschaffenburg

2006 Gegenseitige

Beteiligung

Kompl. Übern. in

2010, danach

Insolvenz

Tianshui Spark

Machine Tool

WMH Herion Antriebstechnik

GmbH,Wolnzach 2008 Beteiligung

Zzgl. Joint

Ventures in China

Jiangsu Jinsheng

Industry

Holding Co., Ltd.

EMAG Holding GmbH 2011 Beteiligung

Quelle: in Anlehnung an Struktur Management Partner 2010 „Werkzeugmaschinenbau in China“

Engagement chinesischer Werkzeugmaschinenfirmen

in Deutschland

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Ausgaben für FuE in China und Deutschland

0,9%

1,75%

3,5%

geplant 2,45%

2,8%

3%

geplant

2000 2010 2020

Ante

il F

&E

-Ausgaben in R

ela

tion z

u B

IP

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Investitions-

höhe

Ressourcen-

effizienz Netzwerk-

effizienz

Prozess-

effizienz Personal-

effizienz

Herausforderungen für die Fabrik der Zukunft: Treiber und Hebel

Geschäftsmodell

Produktionsstrategie

- low-cost- automation

- Standards - Prozess- kettenver- kürzung

- plug and play- modules

- Wireless- Anwendungen

- lean-

standards

- lebenslanges

Lernen

- Wissens-

management

- virtuelles

Engineering

- digitale

Fabrik

- Produktions-

system

(i.S.v. Toyota)

- Optimierung

MoB

- Cluster-

synergie

- Energie-

rückge-

winnung

- grüne

Logistik

Hebel

Direkte Treiber

GlobalisierungGlobalisierungRessourcen-

verknappung

Ressourcen-

verknappung

Dynamisierung

der

Produktlebens

zyklen

Dynamisierung

der

Produktlebens

zyklen

Durch-

dringung mit

neuen

Technologien

(z.B. IT,

generative

Verfahren)

Durch-

dringung mit

neuen

Technologien

(z.B. IT,

generative

Verfahren)

Megatrends

Herstellkosten Qualität Geschwindigkeit Wandelbarkeit

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Herausforderung: Kompetenz auf unterschiedlichen Organisationsebenen

direkte

Produktion

Instand-

haltung

Planung/

Arbeits-

vorbereitung/

IE

Logistik

Angelernte

Facharbeiter

Meister

Management

Vorarbeiter

Top Management

Fachingenieur/Techniker

Qualität Fachlich,

handwerk-

liche Kom-

petenz

1

Prozess-

kompe-

tenz

Methoden-

kompe-

tenz.

3

Problem-

lösekom-

petenz

Personal-

führungs-

kompetenz

2 4 5

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Chance: Exzellente Produktionstechnische Ausbildung als Grundlage für Zukunft der Produktion

70% der Studierenden gehen in die Produktion, die Entwicklung oder die

Qualitätssicherung

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Befragung von 50 Personalleitern und Managern

• Was können Absolventen der TUD (MB) gut?

• Wo ist Verbesserungsbedarf?

• Absolventen fehlen gerade für die Produktion:

Kenntnisse der Abläufe und Lean-Methoden

Wissen über Produktionssysteme

(Aufbau + Wirkungsweise)

Keine Vorstellung über ideale Abläufe und

Begeisterung für kontinuierliche Verbesserung

Ergebnis

Ausgangssituation zur Verbesserung des Lehrangebotes

Source: PTW (2005), picture: methode .de

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Anwendung

& Transfer

Defizite der Absolventen und Berufsanfängern in produktionsnahen Unternehmensbereichen (beispielhaft)

Vern

etz

un

gsg

rad

vers

ch

ied

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der

Ab

so

lven

ten

De

fizite

der

Ab

so

lven

ten

Grundlagen der Fertigungsverfahren

Grundlagen Werkzeugmaschinen

Grundlagen Automatisierung

Grundlagen Lean-Methoden

Anwendung Lean Methoden

Qualitätsmanagementsysteme

Strukturierte Problemlösung und

Verbesserungsprozesse in der

Produktion

Begeisterung für KVP und Kaizen

Ideale Abläufe in der Produktion

Qualitätsbewusstsein

Wissen über Produktionssysteme

(Aufbau und Wirkungsweise)

Grundlagen

Zusammenhänge

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Zukünftige Fähigkeiten müssen prozessorientiert sein

Organisation verwaltet

• Wissen

• Karrieren

• Kompetenzen

• Vorstellungen

vertikal

Wertschöpfung als ein

Ergebnis von

horizontalen Prozessen –

bis jetzt gibt es keine

Abteilung dafür!

Früher: Funktionsorientiert Morgen: Prozessorientiert

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Lernen durch Erfahrung in der Produktion erlaubt eine nachhaltige Vermittlung von Wissen und Fähigkeiten

What I hear, I forget.

ste

ige

nd

er A

ufw

an

d

What I say, I remember.

What I do, I understand.

Laozi, Chinesesischer Philosoph

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Verwendete Lehrmethoden für die Produktionstechnik

Welche Lehrmethoden erfordert die Fabrik der Zukunft?

Seminar

Vortrag

Action-oriented learning

in Learning factories

Welche Kombinationen sind sinnvoll? Welche Methoden sind für welche Inhalte geeignet?

E-Learning Simulation

Rollenspiel

Planspiel

Demonstration

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Beispiel Lernfabrik an der TUD

• Exzellente universitäre Ausbildung

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• Technologie

• Fertigungstiefe

• Wertstromgestaltung,

Lean Methoden

• Footprint

• Produktgestaltung

Innovationspotentiale für Produktion Erkennen, Umsetzen Umfrage 2012, 14 Unternehmen

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Werkzeugmaschinentechnologie Innovationsführerschaft in Österreich

Bilder Fa. Anger

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Bildgebende Verfahren Fertigungstechnik Rekonstruktion Therapieplanung Einsetzen Finishing

zahnmedizinische Kompetenz

Zentralfertigung

Dentallabor

Arztpraxis

ingenieurwissenschaftliche Kompetenz

Eindeutige Kompetenzverteilung zur lückenlosen Erschließung der gesamten Prozesskette

Kooperationsbeispiel Forschung InnoDent – Prozesskette

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Dental Production

Small machine tools for dental production

Datron D5 Sirona

Weight: 43 kg

Space: 70 x 43 x 42 cm

Parts/h*: Grinding of ceramic glass = 6

Weight: 900 kg

Space: 79 x 191 x 119 cm

Parts/h*: Milling of titan = 4 parts/h

*= unique copy of tooth, 1 tooth = 1 part

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Lasersintern, ausgewählte Technologiebeispiele

Source: Netfabb

stainless steel part

Source: EOS

flexible part stainless steel part

Samples for light weight structures by SLM

foam structure,

stainless steel

Source: Netfabb

pressure vessel Prinzip des Lasersinterns

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Advanced Manufacturing of Light Weight Structures

Samples for Rapid Tooling with SLM

Source: BKL Source: LBC Source: LBC Source: LBC

Tooling core with conformal cooling for

injection moulding (lipstick lids)

Complex internal channels for cooling and heating applications

Improvment of productivity by decrease of cycle time

Increase of part quality caused by more homogeneous tool temperature

Tooling inserts for die casting

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Titanzerspanung

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Today's typical buy-to-fly ratios:

Plate: 30:1

Extrusions: 12:1

Die Forged: 8:1

Example 787 - Machining:

Raw Material: 90,718 kg

Fly Away: 11,340 kg

buy to fly of 8:1

Machining time

increases

cause of low

material

removal rate! (in relation to aluminium)

so

urc

e: B

oe

ing

10x

Motivation

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Möglichkeiten der Temperaturführung beim Titan- zerspanungsprozess

source: Rolls-Royce (Germany)

source: PTW

Kry

og

en

e K

üh

lun

g

Warm

zers

pan

uu

ng

(In

du

kti

v)

Red

uzie

run

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er

Pro

zessw

ärm

e d

urc

h Ö

l

Vermeidung von

kritischen Zerspantemperaturen

Neue Bearbeitungsstrategien

am PTW

Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!

Bei Fragen stehe wir Ihnen gerne zur Verfügung.

Prof. Dr.-Ing. E. Abele

Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

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64287 Darmstadt, Germany

Tel.: +49 61 51 | 16 21 56

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