Folie 127. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort

Mannheim

Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl

FachgebietDatenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)Fachbereich MaschinenbauTechnische Universität DarmstadtOtto-Berndt-Straße 264287 Darmstadtwww.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de

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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim

1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0

• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur

3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung

4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb

5. Zusammenfassung

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim

1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0

• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur

3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung

4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb

5. Zusammenfassung

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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Industrie 4.0 – Was ist das?

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Industrie 4.0 steht für die 4. industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten.

Grundlage sind sogenannte Cyber-Physische Systeme, die bezogen auf moderneSteuerungssysteme, eingebettete Softwaresysteme und eine Internetadresse besitzen.

Damit werden zukünftige Produkte und Produktionsmittel kommunikationsfähig undkönnen flexibel vernetzt werden.

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Industrie 4.0 und Wirtschaftsstandort Mannheim

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Industrie 4.0Neue Stufe der

Organisation und Steuerung der

Wertschöpfungs-kette

Informations- undKommunikationstechnik

Produktions-technik

Automatisierungs-technik

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Industrie 4.0 und Wirtschaftsstandort Mannheim

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Mannheim

Informations- undKommunikationstechnik

Produktions-technik

Automatisierungs-technik

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Industrie 4.0 – eine prägnante Einführung

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Quelle: acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (Oktober 2013)

Industrie 4.0 Video (siehe: www.acatech.de/industrie4.0):

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Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Was bedeutet „smart“?

Der Begriff „smart“ wird als Attribut gebraucht und bedeutet soviel wie - intelligent,- klug,- pfiffig.

Übertragen auf innovative Produkte zielt „smart“ auf die Integration von Logik(z.B. als eingebettete Systeme) in Produkte. Ergänzt um Internetadressen führt dies zu Vernetzung und Kommunikationsfähigkeit und der Steuerung des Produktverhaltens.

Smarte Produkte gewinnen zunehmend an Bedeutung und ihre Entwicklung wird durch die Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt noch verstärkt.

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Ansätze für Smarte Systeme

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Wertschöpfung durchFunktionsintegration

Wertschöpfung durchCyber-Physische Systeme

Kommunizierende, selbststeuernde Systeme

Strukturüberwachung(Structural Health Monitoring)

Zustandsüberwachung(Condition Monitoring)

Ferndiagnose(Remote Diagnosis)

Fernsteuerung(Remote Control)

Cyber-Physische Systeme erlaubenKommunikation, Monitoring, Steuerung

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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim

1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0

• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur

3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung

4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb

5. Zusammenfassung

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Ansätze der Industrie 4.0

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Ansätze der Industrie 4.0 • Cyber-physische Systeme

• Internettechnologien• Internet of Things• Internet of Services• Internet of Data

• Bauteile als Informationsträger

• Sicherheitskultur

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Industrie 4.0: Cyber-Physical SystemsVon Embedded Systems zu CPS und CPPS

EmbeddedSystem

SmartSensors

Smart Systems(Smart Sensors and Actuators)

Cyber Physical Systems

(CPS)

CyberPhysical

ProductionSystems(CPPS)

16. Januar 2014 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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Industrie 4.0: Cyber-Physische Systeme (CPS)Verständnis CPS

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Cyber-physische Systeme umfassen nach Lee (2010) zwei Sichtweisen: “cyberizing the physical”

for specifying physical subsystems with computational abstractionsand interfaces and

“physicalizing the cyber” for expressing abstractions and interfaces ofsoftware and network components to represent physical systems´ dynamics in time [LEE2010]

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Industrie 4.0: Internettechnologien Das Internet der Dinge, der Dienste und Daten

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Das Internet der Dinge

Das Internet der Daten

Das Internet der Dienste

• Vernetzte Objekte auf Basis von Internettechnologien• Erkennung und Identifikation durch Nutzung von IPv6-Adressen (128 bit Adressraum)

Vorteile:• Erkennbarkeit und Lokalisierbarkeit• Fähigkeit zur Kommunikation und Vernetzung

Jedes physische Objekt könnte mit einer IPv6-Adresse ausgestattet werden

• Neuer Ansatz der Bereitstellung Internet basierter Dienste • Konzepte: bedarfsorientierte und produktgebundene Dienstleistungen, Wissens-

bereitstellung und Dienste zur Steuerung des Produktverhaltens• Ansätze für das Zusammenwirken von Menschen, Maschinen und Systemen und verbesserte

Wertschöpfung Dienste basierte Prozessorganisation

• Daten werden über Internettechnologien gespeichert und verteilt• Cyber-physische Systeme werden enorme Datenmengen erzeugen

• Wichtig: Entwicklung einer Sicherheitskultur nachhaltige Vertrauensbasis schaffen

Beherrschung großer Datenmengen: Vernetzung von Produkt- und Produktionsdaten

Smart Logistics

Smart Engineering

Smart Production Procecces

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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim

1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0

• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur

3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung

4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb

5. Zusammenfassung

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Einführungsstrategie

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

AllgemeineInformation

Industrie 4.0Im Unternehmen

Spezifikation vonUse Cases

Implementierungs- und Umsetzungsstrategie

Implementierungvon Use Cases

Verbesserung der WertschöpfungNeue GeschäftsmodelleKommunikation und Vernetzung von Betriebsmitteln und Bauteilen

Wertstromanalyse und Identifikation von Wertschöpfungspotenzialen auf der Basis vonKommunikation und Vernetzung

Identifikation neuer GeschäftsmodelleUse Cases definieren Anwendungs-

szenarienDetaillierte Beschreibung der Flexibilität

von ProduktionsprozessenUmsetzungsroadmap, VernetzungsansatzSpezifikation der IKT-Infrastruktur,Technologieauswahl (z.B. Web Services),

-implementierung und –einführung,Sicherheit

Festlegung und Implementierung von z.B.Datenströmen, Steuerungsfunktionalität

Funktionale Operationen

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Industrie „heute“ –Geschäftsmodelle und Arbeitswelt von morgen

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TraditionelleInnovationsprozesse

Wertschöpfung durch Produktions- und

Lieferketten

ZentralisiertePlanung und

Steuerung

Individualisierung durch Variantenvielfalt

Lagerhaltung

Differenzierung durch Produktqualität

Open Innovation

DatengetriebeneWertschöpfung

Dezentralisierung und Vernetzung

Individualisierung durchKundeninteraktion

Produktion nach Bedarf

Differenzierung durch Produkt- und

Dienstleistungsqualität

ABC

Innovations-management,

Verwertungsrechte

Verkauf von Leistungstatt von Produkten,

Data Analytics

App-SoftwareMarktplätze

Kundenbindungdurch Kooperation

IndividualisierteProduktion

neueDienstleistungs-

profile

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Uses Cases –Effiziente Fabrik 4.0

16. Januar 2014 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Status Quo: Use Cases werden derzeit in Arbeitsgruppen (Kooperation von TU Darmstadt und Projektpartner) sukzessive ausgearbeitet und formal beschrieben. Hierauf aufbauend findet die hard- und softwareseitige Implementierung in die bestehende Prozesslernfabrik statt.

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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim

1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0

• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur

3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung

4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb

5. Zusammenfassung

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Plattform Industrie 4.0

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Geschäfts-stelle (GS)

Gemeinsames Projekt der Verbände - ideelle thematische Zusammenarbeit

Vorstandskreis (VK)

Lenkungskreis (LK)

AG 1

Wissen-schaftlicher Beirat

AG 2 AG 3 AG 4

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Musterfabriken in Deutschland

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Bremen

München

Aachen

Kaiserslautern

Darmstadt

BerlinPotsdam

Lemgo

KarlsruheStuttgart

Chemnitz

Paderborn

Igersheim

Bremen

Folie 2227. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Stand: 13. März 2015

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Der internationale Wettbewerb

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0

• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur

3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung

4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb

5. Zusammenfassung

27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

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Zusammenfassung

Industrie 4.0 gibt neue Impulse zur Entwicklung und Anwendung cyber-physischer Systeme auf dem Weg zum Internet der Dinge, der Dienste und der Daten.

Industrie 4.0 erfordert noch Forschungs- und Entwicklungsinitiativen, gleichwohl sind bereits anwendbare Lösungen sichtbar.

Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim:

Industrie 4.0 bietet für Unternehmen eine ernstzunehmende Vision, die es gilt unternehmensspezifisch zu bewerten und umzusetzen.

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Vielen Dank!

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Source: Potthast Fachschaftenkonferenz