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)
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Warum Digitalisierung?
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 2
Vorstellung Salzburg Research
Industrie 4.0 /
Produktion der
Zukunft
Industrial Internet of
Things
Stand der Umsetzung
Geschäftsmodelle
Smarte Produkte
Zusammenfassung
Leitfaden durch den Vortrag
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 3
Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,
Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)
Versuch einer Definition
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 5
(*) 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
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 6
© Fraunhofer IWU (Prof. Matthias Putz): ServTec 2014 (März 2014)
Industrie 4.0 im Überblick
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 8
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
9
Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung
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)
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 11
Kartendaten: © Google, 2016
Der Übergang von der Automatisierungspyramide zu
cyber-physischen Systemen (CPS)
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 12
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
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung
Reifegrad der Digitalisierung
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 15
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
16
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
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung
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.
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung
Szenario: Predictive Maintenance
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Quelle: http://blog.eoda.de/2013/06/03/predictive-maintenance/
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
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)
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 25
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)
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
36
Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung
19.04.2016 Produktion der Zukunft - Digitalisierung 37
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
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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