SmartFactory KL

Wegbereiter von Industrie 4.0

Willkommen in der Zukunft der industriellen Produktion

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VISION

„Die Zukunft muss einfach sein.“Im Jahr 1991 beschrieb Mark Weiser die Vision einer zukünftigen Welt mit dem Begriff des Ubiquitous Computing. Seitdem sind viele Details der beschriebenen Vision Wirklichkeit geworden: Unsere Handys sind leistungsstarke Multimedia-Systeme, unsere Autos Computer-Systeme auf Rädern und unsere Häuser sind intelligente Wohnumgebungen. All diese Fortschritte müssen auf wettbewerbsintensiven Märkten in kürzeren Zyklen als je zuvor in neue Produkte umgewandelt werden. Heute sind die daraus resultierenden Anforderungen an Gestaltung, Aufbau und Betrieb unserer Fabriken entscheidend für den Erfolg. In der Vergangenheit haben wir oft die Komplexität in Strukturen und Kontrollsystemen erhöht, was in starren monolithischen Produktionssystemen gipfelte. Aber die Zukunft muss einfach sein – nicht nur in der Organisation, sondern auch bei der Planung und Technik! Wir müssen Technologien entwickeln, die uns erlauben, Planung und Aufbau zu beschleunigen, um schnelle Produktwechsel während des Betriebes zu ermögli-chen und den Entwicklungsaufwand zu reduzieren. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, sollten wir auch die intelligenten Technologien aus unserem täglichen Leben nutzen.

Aber für den industriellen Einsatz gibt es noch viele offene Fragen. Die vorhandenen Technologien können für den Verbraucher akzeptabel sein, aber noch nicht für indus-trielle Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen.

Daher wurde die Technologie-Initiative SmartFactory KL von industriellen und akade-

mischen Partnern gegründet, um eine Demonstrations- und Forschungsplattform für innovative Fabriktechnologien zu schaffen. In vielen Projekten werden neue Lösungen entwickelt, getestet und evaluiert. Die Ihnen vorliegende Broschüre beschreibt Arbeitsweisen von SmartFactory

KL und informiert über ihre Ideen und Projekte.

Bei Fragen und Anregungen freuen wir uns über Ihre Kontaktaufnahme.

Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef ZühlkeInitiator und Vorstandsvorsitzender SmartFactory KL

Wissenschaftlicher Direktor Innovative Fabriksysteme (IFS), DFKI

„Industrie 4.0 ist als Schlagwort schon seit Jahren bekannt – doch mehr denn je können

wir jetzt den Einzug konkreter Konzepte und Ideen

in die Produktionen dieser Welt beobachten.

Die SmartFactory KL leistet

seit 2005 Pionierarbeit auf diesem Gebiet.”

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ÜBER UNS

Gemeinsam forschen, entwickeln, realisieren.SmartFactory

KL ist eine europaweit einzigartige herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform, in der innovative Informations- und Kommunikationstech-nologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung getestet und weiterentwickelt werden. Unser Ziel ist die Integration ausgereifter Infor-mationstechnologien in die Fabrikautomation. Die bereits im Alltag gebräuchlichen Geräte und Anwendungen aus der Konsumelektronik, wie beispielsweise Tablet-PCs, Smartphones, Navigationsgeräte oder drahtlose Kommunikationssysteme, sollen die traditionelle Arbeitsweise in der Industrie bereichern und den Weg zu flexibleren und effizienteren Konzepten im zukünftigen Fabrikbetrieb eröffnen.

Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. wurde im Jahr 2005 als gemein- nütziger Verein gegründet, um ein Netzwerk von Akteuren aus Industrie und Forschung zu etablieren und darin gemeinschaftliche Forschungs- und Entwick-lungsprojekte zu initiieren und durchzuführen. Dabei reicht die Bandbreite von der Arbeit an Basistechnologien bis zur Entwicklung marktfähiger Produkte.

SmartFactory KL kooperiert von Anbeginn intensiv mit dem Deutschen Forschungs-

zentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI). Diese erfolgreiche Zusammenarbeit garantiert den Anschluss an die deutsche Spitzenforschung auf dem Gebiet inno- vativer Softwaretechnologien.

Getragen wird die Initiative durch die aktive Beteiligung ihrer Partner, sowie durch die finanziellen Beiträge von Förderern. Die Partner und Förderer gestalten eine lebendige Partnerschaft, um die Vision der Fabrik der Zukunft mit modernen und innovativen Mitteln zu verwirklichen.

Wir laden Sie ein, an unserem Netzwerk teilzuhaben.

↑ 2014 wurde die einzigartige, herstellerübergreifende Industrie 4.0-Anlage erstmals präsentiert. Die Anlage befindet sich bereits in der vierten Iteration im gewachsenen Partnerkonsortium.

↑ Bei SmartFactory KL forschen verschiedene Netzwerkpartner gemeinsam an praxisnahen Pilotanlagen.

↑ Die modulübergreifende Produkt- weitergabe des intelligenten Werkstücks erfolgt über ein einheitliches Transportsystem.

2005

DFKI

BASF

KSB

Pepperl+Fuchs

ProMinent

TU Kaiserslautern

Siemens

2007

2009

AWARD

2016

2013

2010

AWARD

AWARD

2015

2017

2014

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MEILENSTEINE

SmartFactory KL hat sich in den letzten zehn Jahren rasant

entwickelt – von einem Verein, den wenige Mitglieder miteiner gemeinsamen Vision gegründet haben, zum führenden

Kompetenzzentrum und Wegbereiter von Industrie 4.0.

2005 Die BASF, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, KSB, Pepperl+Fuchs, ProMinent, die Technische Universität Kaiserslautern und Siemens gründen die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. in Kaiserslautern.

2007 Die erste Demonstrationsanlage wird in Betrieb genommen. Die sogenannte Seifen-Anlage zeigt erstmals im kleinen Maßstab, wie eine intelligente Fabrik in der Praxis aussehen kann.

2009 SmartFactory KL veranstaltet den 01. Innovationstag, der von nun an jährlich

stattfindet. Die Veranstaltung stößt auf großes Interesse bei Gästen aus Politik, Wirt-schaft, Wissenschaft, Forschung und Medien.

2010 Im Rahmen des BMBF-Spitzenclusters wird SmartFactory KL als eines von drei

Living Labs zum Mittelpunkt der Entwicklung und Evaluierung emergenter Software für die Prozess- und Fertigungsindustrie.

2014 Die SmartFactory KL präsentiert gemeinsam mit zehn Industriepartnern die

weltweit erste, herstellerübergreifende Industrie 4.0-Produktionsanlage auf der Hannover Messe.

2016 SmartFactory KL wird, zusammen mit weiteren Kompetenzträgern aus der Region,

vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) zum Mittelstand 4.0- Kompetenzzentrum Kaiserslautern ernannt.

2017 Mittlerweile arbeiten mehr als 45 Partner gemeinsam daran, das Projekt SmartFactory

KL voranzubringen.

Unsere Meilensteine: In großen Schritten von der Idee

in die Anwendung.

Land der Ideen 2007

mehr als45 Partner

4. Demonstrator: SkalA

3. Demonstrator: Industrie 4.0-

Produktionsanlage

Audi Production Award 2012

Innovationspreis T-Mobile 2009

2. Demonstrator: Keyfinder-Anlage

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum

Kaiserslautern

Living lab

1. Innovationstag

1. Demonstrator: Seifenanlage

Gründung

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LEITVISION

Produzierende Unternehmen, insbesondere der Mittelstand, stellen das Rückgrat der deutschen Wirtschaft dar und sichern durch ihre Reaktionsfähigkeit auf veränderte Anforderungen des Marktes und ihre Innovationskraft Beschäftigung und Wohlstand am Produktionsstandort Deutschland. Die Megatrends zu kundenindividuellen Pro-dukten und kürzeren Lieferzeiten bringen gemeinsam mit einem rasant steigen-den Kosten- und Effizienzdruck einen deutlich verschärften Wettbewerb auf dem Weltmarkt mit sich. Innovationsvorsprünge im Maschinenbau und der industriellen Produktion in intelligenten Fabriken sichern die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands.

Hierfür ist die Ablösung der klassischen hierarchischen Strukturen heutiger automati- sierungstechnischer Systeme notwendig.

Durch den Einsatz Cyber-Physischer Systeme (CPS) werden die Technologien des Internet der Dinge auf die Fabrik übertragbar: Produkte steuern ihren Fabrikations- prozess selbst und übernehmen ihre eigene Qualitätskontrolle. Starre Fabrikstraßen werden zu modularen, effizienten Systemen und schonen Ressourcen. Der Mensch wird durch smarte Ausbildungs- und Assistenzsysteme unterstützt.

Bei SmartFactory KL arbeiten Forscher und Praktiker gemeinsam daran, der deutschen

Industrie den Weg in die 4. industrielle Revolution zu ebnen.

SmartFactory KL zeigt, wie in einer erfolgreichen Public Private Partnership der Transfer

von visionären Forschungsergebnissen in die industrielle Praxis gelingt.

Mechanisierung

1 Massenfertigung

2 Automatisierung

3Cyber-Physische

Systeme

4

Stufen der industriellen Revolution

Ende 18. Jhdt.

Beginn 20. Jhdt.

Beginn 70er Jahre

heute

Unsere Leitvision: Aus der Fabrik von heute wird

die Factory of Things.

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LEISTUNGSSPEKTRUM

SmartFactory KL produziert keine fertige Lösung „Industrie 4.0“ zum Verkauf.

Aber wir ermöglichen die Umsetzung der intelligenten Fabrik von morgen, überprüfen Unternehmen auf ihre Industrie 4.0-Readiness und begleiten sie über alle Entwicklungsstufen hinweg bei der Umsetzung. Unsere Partner unterstützen

wir mit einem breiten Spektrum an Leistungen.

Infrastruktur

Innerhalb eines Netzwerks aus Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen stellt SmartFactory

KL eine herstellerunabhängige, realitätsnahe Forschungs- und Demonstrationsumgebung zur Verfügung. Diese Plattform dient als Testbed für neue Technologien, Steuerungsarchitekturen und Komponenten: Anlagenteile und Steuerungselemente unterschiedlichster Hersteller können im Rahmen von Proto-typentests und Pilotvorhaben integriert, getestet und weiterentwickelt werden.

Forschung

SmartFactory KL koordiniert die gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsakti-

vitäten der Mitglieder. Wir identifizieren Forschungsinteressen, überprüfen Mög-lichkeiten zur Unterstützung der Vorhaben durch Fördermittel auf nationaler wie internationaler Ebene und bilden kompetente Konsortien. Zur Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten können wir auf hochqualifizierte und er-fahrene Mitarbeiter zurückgreifen. Unsere Mitglieder können im Kontext von Smart-Factory

KL auch Studien- und Diplomarbeiten platzieren. Hierfür steht uns ein Pool von motivierten und interdisziplinär ausgebildeten studentischen Mitarbeitern und Absolventen der relevanten Studiengänge zur Verfügung.

Transfer in die Praxis

SmartFactory KL unterstützt Mitglieder und Kunden in allen Phasen von Beratungs-

projekten: Von der Identifikation und Bewertung von Anwendungsfällen über die Konzeption individueller Industrie 4.0-Lösungen und deren Einbettung in bestehende Produktionsprozesse bis hin zur technischen Koordination Ihres Industrie 4.0- Projektes sowie der Erarbeitung von Migrationsstrategien für Folgeaktivitäten. So tragen wir dazu bei, die in anwendungsorientierten Forschungsprojekten erarbei-teten Ergebnisse in die industrielle Praxis zu überführen.

Standardisierung

In Kooperation mit den relevanten Verbänden und Gremien initiiert und begleitet SmartFactory

KL Standardisierungsvorhaben auf nationaler und internationaler Ebene. Durch die Bereitstellung erster öffentlich zugänglicher Standards liefern wir Industrie und Anlagenbauern den Anschub, die Ideen von Industrie 4.0 auch als Businessmodelle zu verwirklichen und in konkreten Produkten heute schon zu realisieren.

Information und Kommunikation

SmartFactory KL organisiert für Mitglieder und Kunden Informationsveranstaltungen

und interaktive Workshops zu aktuellen Forschungsthemen und Fragestellungen aus der Praxis. Dabei werden Denkanstöße diskutiert und an Partnerinstitutionen weiter- gegeben. Die Verbreitung der erarbeiteten Themen fördern wir durch öffentlich-keitswirksame Aktivitäten wie Messeauftritte, Konferenzbeiträge, wissenschaftliche Veröffentlichungen und Pressearbeit. Ebenso kommunizieren wir Forschungs- und Entwicklungsergebnisse innerhalb des Netzwerkes und nach außen.

Wir unterstützen Sie – vom Know-how zum Do-how.

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UNSERE PARTNER

Viele Mitglieder, ein gemeinsames Ziel: Wir wollen uns einen Vorsprung sichern.

Die Realisierung von Industrie 4.0 erfordert Ideen und Zusammenarbeit, Experimentierfreude und Lernbereitschaft. Viele renommierte Unternehmen und

Einrichtungen haben dies erkannt und unterstützen uns als Mitglieder. Dazu gehören Mittelständler und Konzerne ebenso wie auch Forschungsinstitute und Bildungseinrichtungen; produzierende Unternehmen wie auch Anbieter von Anlagen

und Steuerungssystemen. Gemeinsam in einem starken Netzwerk sammeln wir wichtige Erfahrungen, entwickeln konkrete Lösungen für die Praxis – und bestimmen die Zukunft der intelligenten Fabrik maßgeblich mit.

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Der Forschungsbereich Innovative Fabriksysteme (IFS) am DFKI beschäftigt sich mit der Einbindung von Entwicklungen aus den Bereichen

Künstliche Intelligenz, Ubiquitous Computing, Smart Objects und Serviceorientierte Architekturen in Anlagen und Systemen der Produktionstechnik.

Bei der Entwicklung von modellbasierten, kontextadaptiven Benutzungs- schnittstellen für Mensch-Maschine-Systeme im Rahmen von Forschungs- und

Industrieprojekten steht der Aspekt der Nutzerorientierung stets im Fokus.

Folgende Forschungsthemen stehen im Mittelpunkt:

Bereich Automatisierung• Modularisierungs- und Architekturkonzepte für Produktionsanlagen, deren Infra-

strukturen und Software• Informationsmodelle von Diensten, Prozessen und Anlagen sowie deren Anwendung

innerhalb der ‚Digitalen Fabrik‘ im Kontext von Industrie 4.0• Echtzeitkommunikationen (Industrial Ethernet, TSN, ..) sowie Daten- und Dienste-

verwaltung im Edge-Computing-Zeitalter

Bereich Mensch-Technik-Systeme• Wissensmanagement im Produktionsumfeld (Semantische Strukturierung über

den gesamten Wertschöpfungsprozess, Produktionslebenszyklus)• Entwicklung kontextsensitiver Benutzungsschnittstellen in unterschiedlichsten

Anwendungsfeldern (von mobiler Wartungsunterstützung, dem Monitoring von Feldgeräten und Maschinen bis zur Gestaltung von Handarbeitsplätzen)

• Entwicklung von Konzepten zum Einsatz innovativer Technologien und Geräte im Produktionsumfeld (Handarbeitsplatz, Werkerassistenz) und deren praktische Erprobung im Industrieumfeld

Bereich Digitale Produktionsprozesse• Erarbeitung, Bewertung und technische Konzeption von Industrie 4.0-Anwendungen

für die Produktion (z.B. Digitale Anwendungen für die Lean Production, modulare IT-Architekturen für Fertigungslinien oder Informationsmodelle für die vertikale Integration zwischen Steuerung und IT-Systemen)

• Entwicklung von Vorgehen zur Migration und Auswahl von Technologien zum Nach-rüsten bestehender Produktionsanlagen (z.B. Retrofitting mittels Cyber-Physischer Systeme, Technologieauswahl für Big Data-Anwendungen)

• Systems Engineering für wandelbare, CPS-basierte Produktionsanlagen (z.B. Unterstützung in der Entwicklung aus Sicht unterschiedlicher Fachdisziplinen)

In der SmartFactory KL wird diese Spitzenforschung in die Realisierung überführt,

zusammen mit den Mitgliedern in die Produktionen eingebracht und die Ergebnisse daraus am Markt letztendlich als fertige Produkte angeboten.

Visionäre Technologien für die Fabrik der Zukunft –

Spitzenforschung im Bereich Innovative Fabriksysteme

www.dfki.de/web/forschung/ifs

INNOVATIVE FABRIKSYSTEME (IFS)

↑ Präsentation des Forschungsprojektes AmbiWise zum mobilen, standortübergreifenden Wissensmanagement

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MITTELSTAND 4.0Schwerpunkte zur Unterstützung des Mittelstands bei der Digitalisierung:

Intelligente Systeme – Vernetzung und KommunikationDigitalisierung basiert auf Daten. Wir beantworten Ihre Fragen von der Gewinnung der Daten über deren Austausch zwischen Systemen bis hin zur sinnvollen Auswertung und Nutzung.Vernetzung | Systementwicklung | Digitale Beschreibung | Interdisziplinarität | Datensicherheit

Informationstechnologien – Die GrundlageFür die Digitalisierung benötigen Sie eine geeignete IT-Infrastruktur. Wir unterstützen Sie beim Einsatz der geeigneten Hard- und Software.

IT-Infrastruktur | Cloud Computing | Big Data | Programmiersprache | Web-Technologien

Strategie & Organisation – das Unternehmen ausrichtenIndustrie 4.0 betrifft alle Unternehmensbereiche: Verbessern Sie die Zusammenarbeit in Ihrer Firma und nutzen Sie die Wettbewerbsvorteile von Netzwerken und Kooperationen.Innovation Management | Unternehmenskultur | Mitarbeiterorganisation | Geschäftsprozesse | Netzwerke

Produktion – Ideen und technische EntwicklungenSteigende Kundenanforderungen und Komplexität durch Produktvarianten erfordern eine flexible und effiziente Produktion. Wir helfen Ihnen rund um Produktionsstätte und Fabrikhalle.Prozessautomatisierung | Mensch-Maschine Interaktion | Flexible Fertigung | Selbststeuernde Produkte | Cyber-physische Systeme

Produkte und Dienstleistungen – neue Wege gehenDie Digitalisierung ermöglicht neue Produkte und Dienstleistungen, mit denen individuelle Kundenwünsche erfüllt werden können. Wir geben ebenfalls Impulse für neue Geschäftsmodelle.Kundenindividuelle Anpassung | neue Geschäftsmodelle | Daten als Produkt | Dienstleistungsbasierte Produkte

Mensch – Aus- und WeiterbildungDie Mitarbeiter bilden die Grundlage für den Erfolg, die Digitalisierung ändert jedoch das Arbeitsumfeld. Wir unterstützen Führungskräfte und Mitarbeiter, ihr Wissen und Ihre Kompetenzen neu einzubringen.

Datenschutz | Qualifikation | Führung | Arbeitsorganisation

www.kompetenzzentrum-kaiserslautern.digital

Die SmartFactory KL wurde 2016, zusammen mit weiteren Kompetenzträgern aus

der Region, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) zum Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern ernannt. Das Kompetenzzentrum

ist Teil des Förderschwerpunkts „Mittelstand-Digital – Strategien zur digitalen Transformation der Unternehmensprozesse”, der vom BMWi initiiert wurde, um

Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen und Handwerk voranzutreiben.

↑ Das Team des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern besteht aus einem Pool an motivierten Experten rund um Digitalisierung und Industrie 4.0.

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KONTAKT

Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.Trippstadter Straße 12267663 Kaiserslautern

T +49 (0) 631 / 20575-3400F +49 (0) 631 / 20575-3402M info@smartfactory.de

Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. (SmartFactory KL) ist ein

gemeinnütziger Verein, eingetragen im Vereinsregister Kaiserslautern.

VorstandProf. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke, DFKI GmbH (Vorsitzender)Andreas Huhmann, HARTING AG & Co. KGDr. Thomas Bürger, Bosch Rexroth AGDr. John Herold, Belden Electronics GmbH

GeschäftsführungRüdiger Dabelow, DFKI GmbH

Quellenangabe, BilderChristopher Arnoldi Lapp Gruppe/Maiwolf

Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke Initiator und Vorstandsvorsitzender SmartFactory

KL

Wissenschaftlicher Direktor Innovative Fabriksysteme (IFS), DFKI

M zuehlke@smartfactory.deT +49 (0) 631 / 20575-3401

www.smartfactory.deWebTechnologie-Initiative SmartFactory KL e.V.Trippstadter Straße 12267663 Kaiserslautern

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– in unserem Newsletter.