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© Fraunhofer IOSB
Folie 1 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Industrie 4.0 zwischenWunsch und Wirklichkeit
InnovationsallianzTechnologieregion Karlsruhe
IHK, 20. Februar 2014
Josef von Fraunhofer
Forscher, Erfinder und
Unternehmer
1787-1826
Dr.-Ing. Thomas Usländer
AbteilungsleiterInformationsmanagement und Leittechnik
© Fraunhofer IOSB
Folie 2 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Inhalt
1. Kurzübersicht Fraunhofer IOSB
2. Industrie 4.0
Begriffsklärung
Prozess und Technologien
Wertschöpfungsketten
3. Beispiele für heutige Ansätze
4. Relevanz für KMU heute
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Folie 3 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Leitung: Prof. Dr.-Ing.Jürgen Beyerer
Fraunhofer IOSB www.iosb.fraunhofer.de
Betriebshaushalt 2013 41 Mio €
Stammpersonal 440
Davon Wissenschaftler und 290Ingenieure
Wissenschaftliche Hilfskräfte 140
Ilmenau
Lemgo
BeijingFakultät für Informatik, Institut für Anthropomatik,Lehrstuhl für Interaktive Echtzeitsysteme IES
Das IOSB ist mit dem Karlsruher Institut für Technologie KIT eng verbunden
Lemgo
Karlsruhe
Ilmenau
Ettlingen
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Folie 4 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Geschäftsfelder des IOSB und Ansprechpartner
Inspektion und
Sichtprüfung
Prof. Dr. Thomas Längle
Henning Schulte
Zivile Sicherheit
Dr. Andreas Meissner
Markus Müller
Verteidigung
Dr. Reinhard Ebert
Dr. Jürgen Geisler
Energie, Wasser und
Umwelt
Prof. Dr. Thomas Rauschenbach
Dr. Thomas Usländer
Auto-matisierung
Dr. Michael Heizmann
Dr. Olaf Sauer
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Folie 5 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Für Industrie 4.0 relevante Geschäftsfelder des IOSB
Energie, Wasser und
Umwelt
Auto-matisierung
Dr. Michael Heizmann
Dr. Olaf Sauer
Prof. Dr. Thomas Rauschenbach
Dr. Thomas Usländer
UmweltinformationssystemeDemofabrik Industrie 4.0 Lemgo it‘s OWLSmart Control RoomCondition MonitoringProVis Leitwarte Presswerk
Daimler AG BremenPresswerk
Ressourcen- und
Energieeffiziente Produktion
Industrial Smart Grids
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Folie 6 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Plattform Industrie 4.0
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Folie 7 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Beschreibung des Begriffs „Industrie 4.0“ (1)
Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten.
Quelle: Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft)
Dampf-maschine
Elektrizität
Internet
Mikro-elektronik
heute1970 ff.20. JhrEnde 18. Jhr.
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Source: Photosearch.de
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Folie 8 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Jeremy Rifkin: „Third Industrial Revolution“ (TIR)
„Great economic transformations in history occur when
new communications technology converges with new
energy systems“
1. (19. Jhr) Buch- und Papierdruck
Dampfmaschinen
2. (20. Jhr) Elektrische Kommunikation
Fossile Brennstoffe
3. (21. Jhr) Internet Erneuerbare Energien
Zentralisierte Macht
Laterale Macht
Lebendige Wirtschaft: organische Beziehung zwischen
Kommunikationstechnologien („Nervensystem“) und
Energiequellen („Blutkreislauf“)
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Folie 9 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Beschreibung des Begriffs „Industrie 4.0“ (2)
Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten.
Dieser Zyklus orientiert sich an den zunehmend individualisierten Kundenwünschen und erstreckt sich• von der Idee,• dem Auftrag über• die Entwicklung und Fertigung, • die Auslieferung eines Produkts an den Endkunden bis
hin zum Recycling,• einschließlich der damit verbundenen Dienstleistungen.
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Folie 10 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Wertschöpfungsketten
Produkt- und Produktlinienentwicklung
Verfahrens- und Anlagenentwicklung
Technische Anlage
After Sales Services
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Folie 11 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Beschreibung des Begriffs „Industrie 4.0“ (3)
Basis ist die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit• Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten
Instanzen• Fähigkeit, aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt
optimalen Wertschöpfungsfluss abzuleiten.
• Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen• Dynamische und selbst-organisierende,
unternehmensübergreifende Wertschöpfungs-netzwerke
• Optimierung nach unterschiedlichen Kriterien wie bspw. Kosten, Verfügbarkeit und Ressourcenverbrauch
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Folie 12 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Internet of Things
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Folie 13 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Industrie 4.0 – zwischen Wunsch und Wirklichkeit (1)
heute zukünftig (> 10 J. ?)
Wirklichkeit WunschNutzen
Kosten
Industrie 4.0 als Prozess
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Folie 14 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Industrie 4.0 – zwischen Wunsch und Wirklichkeit (2)
heute zukünftig (> 10 J. ?)
Wirklichkeit WunschNutzen
Kosten
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Industrie 4.0 als Prozess
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Folie 15 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Industrie 4.0 – zwischen Wunsch und Wirklichkeit (3)
heute zukünftig (> 10 J. ?)
Wirklichkeit WunschNutzen
Kosten
Fä
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n
Industrie 4.0 als Prozess
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Folie 16 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Fähigkeiten im Gardner Hype Cycle 2013
Internet ofThings
Big Data
Consumer 3D Printing
Augmented reality
M2M
NFC
Complex Event Processing
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Folie 17 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
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Informationsmodell
IKT in der Fertigung – Architekturänderungen
ERP
MESManufacturing
Execution Systems
Fertigungszellen
FertigungsprozessFeldgeräte
Quelle: Sauer/Schleipen, Fraunhofer IOSB
Planung undGrobsteuerung
Feinsteuerung undÜberwachung
Fertigung/Prozess
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Folie 18 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Neue Herausforderungen und Möglichkeiten
Informationsmodell
Planung undGrobsteuerung
Feinsteuerung undÜberwachung
Fertigung/Prozess
Informationsmodell• syntaktische/semantische
Harmonisierung• fachliche Abstimmung
(ERP, BDE/MDE, MES,…)• Leistungsfähige,
robuste, sichere Datenablage
• Skalierbare Datenablage
• Virtualisierung ?• Cloud Computing ?• „Big Data“ ?• Datenanalyse ?• Data and Text Mining ?
• Planungsdaten• Produktdaten• Stücklisten• Aufträge• …
• Anlagendaten• Produktions-
daten• Störungen• Energiedaten• …
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Folie 19 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Beispiel 1: Fertigungsfeinplanung ProVis.APS
Planungs- und Bewertungskomponente
Produktionssynchrone Optimierungsalgorithmen mit
Übernahme in Produktions-steuerung
geschlossener Regelkreis zur Produktion
Nutzen: schnelle
Umplanung möglich,
Reaktion auf Ereignisse
(Störungen, hoch-
priore Aufträge)
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Folie 20 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Beispiel 2: Condition Monitoring
20
Prozessdaten
Fehler
Auswertung von Sensordaten
Interpretation mit Prozesswissen
Selbstorganisierende Karten
Nutzen: schnelle, intuitive Erkennung von Fehlerzuständen vorbeugende Wartung
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Folie 21 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Beispiel 3: http://www.secureplugandwork.de
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Folie 22 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Gestenerkennung und Gestensteuerung
Multi-Display-Umgebungen
Ersatz von Interkation mit Bildschirm –Tastatur – Maus
Nutzen: schneller, weniger fehleranfällig (unmittelbare Fehleridentifikation)
Beispiel 4: Intuitive Mensch-Maschine-Interaktion
Video unter http://wsd.iosb.fraunhofer.de/~vt/videos/Gestenbasierte_Fehlermarkierung.mp4
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Folie 23 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Relevanz von Industrie 4.0 für KMU heute (1)
Welche Wertschöpfungsketten werden unterstützt ?
Welche Produkte könnten mit welchen Diensten angereichert
werden ?
heute (1-2 J.), morgen (3-5 J.) und übermorgen (5-10 J.)
Welche Geschäftsmodelle würden damit unterstützt oder ermöglicht ?
Mit welchen Produkten/Diensten anderer Unternehmen
könnten meine Produkte sinnvoll vernetzt werden ?
Welche Voraussetzungen müssen dazu geschaffen werden ?
organisatorisch/ betriebswirtschaftlich/ personell
technisch
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Folie 24 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Relevanz von Industrie 4.0 für KMU heute (2)
Welche Rolle hat die IT-Abteilung in meinem Unternehmen ?
reiner Kostenfaktor
strategische Einheit
Welche Rolle spielt die IT-Strategie in meinem Unternehmen ?
Offenheit: Welche Rolle spielen IT-Standards ?
Unterstützung von Wertschöpfungsketten
Welche Software-Engineering Kompetenz hat mein
Unternehmen ?
Es lohnt sich, sich über Industrie 4.0 Gedanken zu machen
und den Prozess mit zu definieren !
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Folie 25 Dr.-Ing. Thomas UsländerLeiter Abteilung ILT
Industrie 4.0 – Wunsch und Wirklichkeit20.02.2014
Dr.-Ing. Thomas Usländer
Fraunhofer IOSB, Fraunhoferstr. 1
76131 Karlsruhe, Deutschland
thomas.uslaender@iosb.fraunhofer.de
VIELEN DANK
FÜR IHR INTERESSE
Ihr Industrie 4.0 Forschungspartner
Dienstleistungen und Entwicklungen
http://www.iosb.fraunhofer.de/servlet/is/21752/
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