Unternehmen 4.0: Warum Digitalisierung?

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Warum Digitalisierung? Die digitale Transformation in der Produktion Praxisworkshop Unternehmen 4.0 (ITG Salzburg) Schlotterer Sonnenschutz Systeme GmbH, Adnet, 19. April 2016 Georg Güntner (Salzburg Research) 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 00011001 11010011 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Georg Güntner (Salzburg Research)

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Warum Digitalisierung?

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Vorstellung Salzburg Research

Industrie 4.0 /

Produktion der

Zukunft

Industrial Internet of

Things

Stand der Umsetzung

Geschäftsmodelle

Smarte Produkte

Zusammenfassung

Leitfaden durch den Vortrag

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Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,

Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)

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Industrie 4.0

Produktion der Zukunft

Versuch einer Definition

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(*) Quelle: Jürgen Bischoff: „Erschließen der Potenziale der Anwendung von ,Industrie 4.0‘ im Mittelstand” . agiplan GmbH , Fraunhofer IML, ZENIT GmbH. Juni 2015

„Industrie 4.0 ist ein Metabegriff für die Weiterentwicklung der Produktions- und

Wertschöpfungssysteme durch die Verknüpfung der realen und der digitalen Welt.

Diese Verknüpfung entsteht durch sich selbst steuernde cyber-physische Systeme

(CPS), die mit eingebetteten Systemen ausgestattet sind. Industrie 4.0 beschreibt die

vertikale (innerhalb eines Unternehmens) und die horizontale Verknüpfung dieser

CPS (sowohl über Unternehmensbereiche als auch über mehrere Unternehmen

entlang der Wertschöpfungskette hinweg) zur effizienten, dezentral organisierten und

flexiblen Produktion von Erzeugnissen oder Durchführung von Dienstleistungen.“ (*)

Industrie 4.0 – Produktion der Zukunft

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© Fraunhofer IWU (Prof. Matthias Putz): ServTec 2014 (März 2014)

Industrie 4.0 im Überblick

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Quelle: SIEMENS AG „Industrie 4.0 - Die Vierte Industrielle Revolution” - https://youtu.be/ct4rx4nJbRw (DE)

Image: © SIEMENS AG

Industrie 4.0: Kernthemen

Schlagworte

• High Tech Strategie (Deutschland)

• 4. industrielle Revolution

• Fabrik der Zukunft

• Industrial Internet

• Advanced Manufacturing

• Smart Factory

• Smart Production

Themen

• Cyber-physische Systeme (CPS)

• Internet of Things (IoT)

• Virtualisierung

• Machine-to-Maschine Kommunikation (M2M)

Kennzeichen

• Verknüpfung von klassischen Industrien mit Internettechnologien

• Horizontale Integration (Geschäftsprozesse)

• Vertikale Integration (Produktionszellen)

• Vernetzung und autonome Produktion

• Starke Individualisierung der Produkte

• Hoher Flexibilität der Serienproduktion

• Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse

• Kopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen

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Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php

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(Industrial) Internet of Things

Virtuelle Produktionsmaschinen

Beispiel von bekannten und

erfolgreichen Web-Services:

Google Maps Directions API

Google Maps Distance Matrix API

Google Maps Geocoding API

Google Maps Geolocation API

Google Maps Roads API

usw.

Was ändert sich, wenn

Produktionsmaschinen und –

Prozesse ähnlich „einfach“ über

(Intranet-)Web-Services

angesprochen werden können?

=> Industrial Internet (of Things)

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Kartendaten: © Google, 2016

Der Übergang von der Automatisierungspyramide zu

cyber-physischen Systemen (CPS)

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Quelle: VDI/VDE Thesen und Handlungsfelder „Cyber-Physical Systems: Chancen und Nutzen aus Sicht der

Automation“, April 2013

Die Treiber für das „Internet der Dinge“ ...

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Miniaturisierung & Preissenkung von Chips

Hoher Vernetzungseffekt

Große Datenmengen

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Das Internet der Dinge: „Smart Everything“

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Reifegrad der Digitalisierung

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Nach: Bosch Software Innovations „Capitalizing on the Internet of Things – how to succeed in a connected world“ (2014)

Isoliert Vernetzt Verwaltet / Kontrolliert Optimiert Differenziert

Kein Feedback

Hohe Service-

kosten

Remote Zugriff

Eingeschränkte

Daten

Reaktiv

Proaktives Monitoring

Optimierte Servicekosten

Softwareverteilung

Analytik

Predictive Maintenance

Nutzungsdaten

Anwendungs-

Integration

Enterprise System

Cloud-2-Cloud

Integration

Neue Umsatzquellen

und Geschäftsmodelle

Cloud-Dienste

Remote Management

von Produkten

Cloud-2-Cloud

Mashups

Digitalisierung in der Industrie

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Intelligente Logistik: Solar-betriebene

Mülleimer, die historische Daten speichern, über

GSM ihren aktuellen Füllstand kommunizieren

Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der

Produktion (virtuelle Realität)

Source: http://www.nuveon.de

Vernetzte Produkte ermöglichen zuverlässige

Rückmeldungen über die Nutzung und das

Nutzungsverhalten: neue Geschäftsmodelle

(Service, Ersatzteilmanagement, etc.)

Dezentrale Intelligenz in der Fertigung

Füllstands-Information auf Behälterebene

Component-level Technology

Source: http://www.wuerth-industrie.com/

Source: http://www.bigbelly.com/solutions/stations/smartbelly

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Digitalisierung in der Instandhaltung

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Condition Monitoring: Die Erfassung von

Umgebungsparametern ermöglicht die Überwachung

der Zustände und Analyse von Zusammenhängen

Source: http://www.evolaris.net/

Anbinden und Sammeln von Sensor-,

Maschinendaten: Internet-basierte

Kommunikationsprotokolle, Cloud-Services, usw.

Source: https://linemetrics.com/

Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der

Instandhaltung (Wartungsanweisungen,

Handbücher, usw.)

Source: http://www.parstream.com http://www.envisioncn.com/

Source: http://www.messfeld.com/

Predictive Maintenance: Erfassung von Sensor-

Datenströmen in Echtzeit, Big-Data-Analyse,

Planung von Instandhaltungsmaßnahmen, usw.

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Szenario: Predictive Maintenance

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Quelle: http://blog.eoda.de/2013/06/03/predictive-maintenance/

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Stand der Umsetzung

Reifegrad

Studie „Industrie 4.0 Readiness“

Studie der IMPULS-Stiftung des VDMA

Karl Lichtblau, Volker Stich, Roman Bertenrath, Matthias

Blum, Martin Bleider, Agnes Millack, Katharina Schmitt,

Edgar Schmitz, Moritz Schröter: „Industrie 4.0-Readiness“.

IMPULS-Stiftung des VDMA.

Online: http://www.vdma.org/article/-/articleview/10153247

Oktober 2015

Ziele:

Die Studie untersucht, an welcher Stelle der Maschinen-

und Anlagenbau aktuell bei der Umsetzung steht.

Motivation und Hemmnisse der Unternehmen werden

ebenso in den Blick genommen wie die Unterschiede, die

sich zwischen Mittelstand und großen Unternehmen

ergeben. Im Ergebnis ist es erstmals möglich, die

„Industrie 4.0-Readiness“ der Maschinenbau-Industrie

detailliert und systematisch abzubilden.

Handlungsfelder für die unternehmerische Praxis runden

die Studie ab.

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Industrie 4.0 als Verbindung

von physischer und virtueller Welt

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Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA (Oktober 2015)

Dimensionen und Themenfelder von Industrie 4.0

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Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA (Oktober 2015)

Aktuelle „Readiness“

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Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA (Oktober 2015)

Stufe 0: Außenstehender; Stufe 1: Anfänger; Stufe 2: Fortgeschrittener; Stufe 3: Erfahrener; Stufe 4: Experte; Stufe 5: Exzellenz

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Geschäftsmodelle

Neue Geschäftsmodelle

Nach Oliver Grassmann (u.a.) sind über 90 Prozent aller Geschäftsmodellinnovationen Rekombinationen aus 55 Geschäftsmodellmustern. Oliver Gassmann, Karolin Frankenberger, Michaela Csik: „Geschäftsmodelle

entwickeln: 55 innovative Konzepte mit dem St. Galler Business Model Navigator“, Hanser Verlag (2013)

Elgar Fleisch (u.a.) nehmen die von Grassmann u.a. identifizierten Geschäftsmodellmuster als Basis und identifizieren Geschäftsmodelle mit einer speziellen „digitale Note“. Elgar Fleisch, Markus Weinberger, Felix Wortmann: „Business Models and

the Internet of Things”. Bosch IoT Lab White Paper (August 2014)

Michael E. Porter und James E. Heppelmann beschreiben in zwei Artikeln im Harvard Business Manager, wie smarte Produkte den Wettbewerb und Unternehmen verändern: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb

verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014) (Orig. englisch)

M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte Unternehmen verändern“. In: Harvard Business Report (Dez. 2015) (Orig. englisch)

Salzburg Research (u.a.) untersuchen gegenwärtig im Auftrag des bmvit Geschäftsmodelle für Industrie 4.0 Studie I40-Transform (Laufzeit: bis Februar 2017)

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Zentrale Herausforderungen

Beschleunigung

•Veränderungen der Art und Weise, wie ein Unternehmen Geschäfte macht, dauert in der physischen Welt länger als in der virtuellen Welt. Der Grund dafür liegt v.a. in der großen installierten Basis von Geräten und den notwendigen hohen Investitionen in echte Hardware, was absolut solide Business Cases erfordert. Bündelung

•Hardware-Produzenten wird empfohlen, ihr Kerngeschäft durch IP-enabled Devices abzusichern plus Dienstleistungen im Bündel mit den eigentlichen Produkten anzubieten.

Mitbewerber

•Eine neue Art von Mitbewerbern dringt in bislang etablierte Industriezweige ein und krempelt die Verkaufs- und Wertschöpfungslogik in diesen Bereichen um.

Wertschöpfung

•Die Digitalisierung bedeutet das Ende linearer Wertschöpfungsketten, wie wir sie in der traditionellen Betriebswirtschaft kannten.

Verkaufskanäle

•Eine Veränderung von Verkaufs- und Marketingzugängen ist notwendig, weil die Digitalisierung Konflikte zwischen den verschiedenen Verkaufskanälen hervorrufen kann.

Interaktion

•Die Digitalisierung eröffnet völlig neue Möglichkeiten, wie Unternehmen mit den Nutzern ihrer Produkte über den gesamten Lebenszyklus der Produkte interagieren können.

Dynamik

•Die „Connected World“ ist sehr volatil und dynamisch, weshalb das Management das Risiko von Fehlschlägen einkalkulieren muss.

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„Digitale“ Geschäftsmodelle

Physical Freemium

•Physische Produkte in Verbindung mit freien digitalen Services

•Spätere Erweiterung auf „Premium-Services“

•Beispiele: Home Automation

Digitale Zusätze (Digital Add-On)

•Physische Produkte sind vergleichsweise günstig

•Erwerb und Freischaltung zudsätzlicher Funktionen ist möglich

•Beispiele: Leistungserweiterung für Werkzeuge

Digitaler Einschluss (Digital Lock-In)

•Produkte funktionieren nur mit Original-Komponenten

•Einschränkung der Kompatibilität

•Beispiele: Gilette Rasierer und Klingen

Object Self-Service

•Produkte können selbstständig (Nach-)Bestellungen auslösen

•Umgehung des Zwischenhandels

•Beispiele: Hagleitner, Nachfüllung, Ersatzteile

Fern- und Zustands-überwachung

•Vernetzte Produkte übertragen Informationen

•Nutzungs- und Umgebungsinformation

•Beispiele: Remote Service, Pay per Use

Sensor as a Service

•Sammlung, Verarbeitung und Handel mit Sensordaten

•Horizontale Erweiterung der Wertschöpfung

•Beispiel: Daten-Ökosysteme

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Nach: Elgar Fleisch, Markus Weinberger, Felix Wortmann: „Business Models and the Internet of Things”. Bosch IoT Lab White Paper (August 2014)

Vernetzte Produkte

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Smarte Produkte

Intelligente, vernetzte (= „smarte“) Produkte

Kennzeichen von Smarten Produkten

Physische Komponenten

•Mechanische Bauteile

•Elektrische Bauteile

Intelligente Komponenten

•Sensoren

•Mikroprozessoren

•Datenspeicher

•Steuerungselemente

•Software

Vernetzungs-komponenten

•Schnittstellen

•Antennen

•Protokolle

•Topologien

•Datenaustausch

•Auslagerung von Produktfunktionalität

Mischung physischer und digitaler

Wertschöpfungsebenen

Physische Dinge Ebene 1

Sensoren / Aktuatoren Ebene 2

Vernetzung Ebene 3

Analytik Ebene 4

Digitale Services Ebene 5

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Wir erwarten, dass die Verarbeitung von (Produkt-)Nutzungsdaten in Echtzeit zu einer neuen

Generation von Produkten, Services und Geschäftsprozessen führt. Das „Internet der Dinge“ (Internet-

of-Things, IoT) ermöglicht nicht nur ein verbessertes Verständnis des Nutzerverhaltens, sondern völlig

neue Formen der Interaktivität und der Customer Experience (CX).

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Die Chancen von smarten Produkten

Einsatzmöglichkeiten von Smart Connected Products

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Quelle: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014). Courtesy by PTC Inc.

Advanced Service Concepts:

HAGLEITNER SenseMANAGEMENT

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Quelle: HAGLEITNER „senseMANAGEMENT” - https://youtu.be/eQysQLxjlTI (DE)

Image: © HAGLEITNER

Sonnenschutz Systeme als

Smarte Produkte im Ökosystem

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Bildquelle: Rollo – Aron K. Kim (the Noun Project)

Sonnen-

schutz-

system

Sonnen-

schutz-

system

Sicher-

heits-

System

Ersatz-

teil-

Mgmt-

System

Heizungs-

Steuerungs

system

1. Produkt

2. Intelligentes Produkt

3. Intelligentes,

vernetztes Produkt

4. Produktsystem

5. Systeme von Systemen (Ökosystem)

Hersteller

Service-

personal

Händler

Gebäu-

de-

Mgmt-

System

Eigene Darstellung Salzburg Research (nach: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern“)

Digitale Transformation für ?

Technologie- und Lösungsradar

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Zusammenfassung

Industrie 4.0: Kernthemen

Schlagworte

• High Tech Strategie (Deutschland)

• 4. industrielle Revolution

• Fabrik der Zukunft

• Industrial Internet

• Advanced Manufacturing

• Smart Factory

• Smart Production

Themen

• Cyber-physische Systeme (CPS)

• Internet of Things (IoT)

• Virtualisierung

• Machine-to-Maschine Kommunikation (M2M)

Kennzeichen

• Verknüpfung von klassischen Industrien mit Internettechnologien

• Horizontale Integration (Geschäftsprozesse)

• Vertikale Integration (Produktionszellen)

• Vernetzung und autonome Produktion

• Starke Individualisierung der Produkte

• Hoher Flexibilität der Serienproduktion

• Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse

• Kopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen

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Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php

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Forschungsthemen zum

(Industrial) Internet of Things

Produktionsmittel, Produkte und

Prozesse im (Industrial) Internet of

Things

Instandhaltung 4.0

Informationstechnische

Modellierung von Sensorik, Assets

(Anlagen, Maschinen, technischen

Plätzen), Produkten und

Prozessen

Technologische Infrastruktur und

Architekturen für Industrial

Internet Systems und vernetzte

Produkte

Geschäftsmodelle für Industrie 4.0

Sichere und zuverlässige

Übertragung in Sensornetzwerken

Echtzeit-Verarbeitung und Analyse

von Sensordaten

www.salzburgresearch.at

Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,

Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)

Salzburg Research als Partner für Ihre

Digitalisierungsstrategie

Veranstaltungshinweise

Lange Nacht der Forschung

22. April 2016 | 17:00-23:00 Uhr

Bei der Langen Nacht der Forschung, dem

größten heimischen Wissenschaftsevent,

öffnen Forscherinnen und Forscher ihre

Labore und Türen für die breite Öffentlichkeit.

In ganz Österreich gibt es an diesem Abend

ein vielfältiges und spannendes Programm für

alle Altersgruppen – bei freiem Eintritt!

Salzburg Research stellt am Techno-Z

Salzburg aus.

www.langenachtderforschung.at/sbg

IoT-Events

IoT-Talks im Mai

3. Mai 2016 | 18:00-21:00 Uhr

Techno-Z Salzburg

IoT im Gesundheitswesen

www.meetup.com/IoT-Salzburg/

IKT-Forum: I(o)T for Industry - Von IT zu IoT

10. Mai 2016 | 15:30-19:00 Uhr

FH Salzburg, Campus Urstein

its.fh-salzburg.ac.at/ikt-forum

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DI Georg Güntner

Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H.

Internet of Things | Industrial Internet

Jakob-Haringer-Straße 5/3 | Salzburg, Austria

Tel. +43 662 2288-401 | Fax +43 662 2288-222

[email protected]

Besuchen Sie uns auf

www.salzburgresearch.at/themen/industrial-internet/

Georg Güntner ist Leiter des Themenfelds Industrial Internet und Senior Researcher bei der Salzburg

Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte seiner Forschungstätigkeit liegen im Bereich der

Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien und des Internets der Dinge in Produktions- und

Instandhaltungsunternehmen, sowie im Bereich der semantischen Technologien, Wissensrepräsentation und

Enterprise Information Integration. Er leitete das Sondierungsprojekt „Instandhaltung 4.0“ bei Salzburg

Research.

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