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Industrie 4.0 Berliner Kreis zur Digitalisierung 26. Juni 2015 Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
Produktionstechnisches Zentrum Berlin (PTZ) Wir optimieren Produktion.
Steigende Komplexität führt zu neuen Wertschöpfungssystemen
Industrie 4.0
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Produktvielfalt
1850
1913
1955
1980
2000
Handfertigung
Massenproduktion
Globalisierung Regionalisierung
z. B. Generative Fertigung
z. B. BMW Online Car Configurator
„People can have the Model T in any colour − so long as it‘s black.“ Henry Ford (1913)
z. B. Globales Prozess-management bei KSB
An der Schwelle zur 4. Industriellen Revolution?
Industrie 4.0
3. Industrielle Revolution
Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automa-tisierung der Produktion
Industrielle (R) Evolution Digitale Durchdringung der gesamten Produktionspro-zesskette 1. Industrielle
Revolution Einführung mechanischer
Produktionsanlagen mit Hilfe von Wasser- und Dampfkraft
2. Industrielle Revolution
Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mit Hilfe von elektrischer Energie
1769 Mechanisierung
1870 Arbeitsteilung und Massenproduktion
1952 Numerisch gesteuerte Maschine 1969 Mikroprozessor in der Produktion
1973 – 1985 Computer Integrated Manufacturing (CIM) 2012 Cyber-physische Systeme (Industrie 4.0) G
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Definition
Industrie 4.0
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4.0
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»Industrie 4.0« steht für die allgegenwärtige, digitale Vernetzung von Menschen, Maschinen, Objekten, IT-Systemen in der Industrie, in produzierenden Unternehmen. Durch die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit und die Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen entstehen dynamische, echtzeitoptimierte und selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke. Aus großen Mengen von Daten können Informationen und Wissen extrahiert und so zu jedem Zeitpunkt der Wertschöpfungsfluss optimiert werden. Hieraus werden neue datenbasierte Services und Geschäftsmodelle generiert.
Rohmaterial Vorfertigung Lager Vormontage Kunden-dienst
Prüfen & Applikation Endmontage Lager
Kunden Produzierendes Unternehmen
Eingangslogistik Produktion Ausgangslogistik
Zulieferer
Intelligente Tools
Tracking & Tracing
Mobile Assistenz
orts-, kontextbasiert
Smart Machines
Cyber Physical System
Smart Logistics
Autonomer Transport
eMaintenance
Condition Monitoring
Smart Factory
selbstorganisierend
Plug & Work
Intelligente Anlagen
Smart Enterprise
Geschäftsprozesse
Adaptive Control
Intelligente Prozesse
Factory Cloud
Daten / Dienste intern
Business Cloud
Daten/Dienste extern
Produkt Life Cycle
Dienste / Feedback
Engineering
Virtuelle Absicherung
Supply Chain
Wertschöpfungsnetz
Lösungsbausteine
Industrie 4.0 U
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Technologiefelder
Industrie 4.0
Internet der Dinge und
Dienste
Industrie 4.0
Vernetzung: Menschen, Objekte,
Systeme, Prozesse, Daten
Dezentrale Intelligenz &
Kommunikation in Maschinen,
Objekten
Informationen & Erkenntnisse über Prozesse, Produkte,
Systeme
Kommunikation & Kooperation zwischen Menschen, Systemen
Bereitstellung und Austausch
von Daten und Diensten
Interaktion & Informations-
zugang personen-,
orts- kontext-basiert
Ortung und Verfolgung
von Objekten
Mobile Vernetzung & Interaktion von
Menschen, Maschinen, Objekten
Cloud Computing
Tracking & Tracing
Smart Mobile
Devices
Social Media
Big Data
CPS Embedded µSystems
Wireless & NFC
Kernelemente § Internet der Dinge und
Dienste
§ Tracking & Tracing
§ Smart Mobile Devices
§ Cyber Physical Systems
Enabler
§ Social Media
§ Cloud Computing
§ Big Data
§ Wireless und NFC
Vernetzung verschiedener Fachdisziplinen
Industrie 4.0
Produktentwicklung Planung & Steuerung Fertigungstechnologie Maschinen und Robotik
IT-Infrastruktur Cloud Computing Big Data Social Media
Sensorik & Aktorik Embedded Systems
Mobile Geräte Cyber Physical Systems
Geschäftsmodelle Supply Chain
Geschäftsprozesse Arbeitsgestaltung
Elektrotechnik Elektronik
Mikrosystemtechnik
Informations- und Kommunikations-technik
Management und Logistik
Arbeitswissenschaft
Produktionstechnik Maschinenbau Automatisierung
Themen und Herausforderungen
Industrie 4.0
Elektrotechnik Elektronik
Mikrosystemtechnik
Informations- und Kommunikations-technik
Management und Logistik
Arbeitswissenschaft
Produktionstechnik Maschinenbau Automatisierung
Appifizierung
Kooperation Individualisierung
Digitalisierung
Serviceorientierung
Cloudifizierung
Dezentralisierung
Mobilität
Projekte am Produktionstechnischen Zentrum
Industrie 4.0
Selbstorganisierende Produktion
Werkstattfertigung
Cloud-basierte Steuerung
Industry Cockpit
Potenzialanalyse Industrie 4.0 – Berlin
Industrie 4.0
Zielsetzung
Standort-attraktivität
Handlungs-optionen
Handlungsempfehlungen
Markt-potenzial
Status-quo-Analyse
Politik Wissenschaft Wirtschaft
Aktuelle und zukünftige Forschungsbedarfe, Förderschwerpunkte und -maßnahmen sowie innovationspolitische und -industrielle
Initiativen
Stärken und Schwächen Chancen und Risiken
Definition des Begriffs i4.0
Potenzialanalyse
Innovationstreiber
Innovationshemmnisse Wissenschaft Industrie Rahmen- bedingungen
Aktueller Stand der Anwendungsfelder und Branchen
Marktpotenzial in den verschiedenen Branchen und Anwendungsfelder
Industrie 4.0 - Berlin
Potenziale des Standorts Berlin
Industrie 4.0
»»
Führender IKT-Standort: ! 5155 " 37.770 € 4,9 Mrd. Größtes Potenzial an Fachkräften; Größtes digitales Kommunikationsnetz; Internetprovider und Netzprovider; Platz 1 bei Unternehmensgründungen; Schwerpunkte DL und Software
Berlin ist Wirtschaftsstandort: Höchste BIP Wachstumsrate im Bundesvergleich; zweiter Platz bei Neugründungen; Industriestadt und Dienstleistungsmetropole
Elektrische Ausrüster: ! 173 " 27.720 € 5 Mrd. Berlin größter industrieller Arbeitgeber
Produzierendes Gewerbe: ! 736 " 106.500 € 23,3 Mrd. Kernkompetenzen im Gasturbinen- und Turbomaschinenbau; Zulieferer und Kooperationspartner, Fachkräfte, effiziente Unternehmensnetzwerke und Kompetenzzentren, Innovationsoffenheit
Potenziale Industrie 4.0 für Berlin
Industrie 4.0
Wirtschaftsbereiche Bruttowertschöpfung Berlin [Mrd. €]
Potenzial durch Industrie 4.0
Jährliche Steigerung
Steigerung [Mrd. €]
2013 2025* 2013-25 2013-25 2013-25
Verarbeitendes Gewerbe 8,86 11,24 27% 2%** 2,13
Informations- und Kommunikationstechnik
7,01 8,06 15% 1,17% 1,05
* Werte basieren auf Expertenbefragung des Bitkom und Fraunhofer IAO
Werte berücksichtigen keine Konjunkturanpassungen bis 2025
Prognose für Berlin ** Eigene Berechnungen –
Durchschnittswerte der ausgewählten Branchen aus der oberen Tabelle
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Handlungsempfehlungen für Berlin
Industrie 4.0
Ziele
Plattform Leuchtturmprojekte Kompetenz- und Anwendungszentrum Vernetzung
Industrie 4.0 Berlin Stärkung, Ausbau und Vernetzung
Produktions- und IT-Wirtschaft
• Vernetzung Akteure: Industrie, Verbände, Politik, Wissenschaft
• Gemeinsames Zukunftsbild und Strategie für Berliner Produktions- und IT-Wirtschaft
• Positionierung und Commitment Berlins
• Rahmenbedingungen
Schwerpunktthemen • Migrationswege zu Industrie 4.0 in der Produktion • Vernetzte, koopera-tive Wertschöpfung • Vernetzung in Industriearbeit • IT-basierte Services • Industrial-IT und Sicherheit
• Machbares und Nutzen aufzeigen
• Teillösungen demonstrieren
• Aufbau einer Modellfabrik
• Möglichkeit zum Ausprobieren
• Info- & Beratung
• Bundesweite Vernetzung mit Verbänden und Initiativen branchen-übergreifend
• Technologie-transfer
• Marketing für Produktions- & IT-Wirtschaft
Konzept für Kompetenz- & Anwendungszentrum
Industrie 4.0
Wirt
scha
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Pot
enzi
al
Zeit
Findung Know-how
Innovationen
Technologien
Prozess des Wissens- und Technologietransfers
Showroom für Berliner Lösungen
Zukunftslabor Industrie 4.0 – Berlin
Applikationslabor Vernetzte Urbane Produktion
Innovationsforum
Crowd Production - neue Wertschöpfungsnetze
Industrie 4.0
Technologie- kettengenerator
Kompetenz- Map
Lieferketten- überwachung
Vertrags-konfigurator
Foto
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Strategie der schnellen Kombination und Konfiguration von Leistungen kleinerer Produzenten und Dienstleister zur Erlangung einer Systemlieferantenschaft.
Portal »Produktion on Demand«
Resümee
Industrie 4.0
Industrie 4.0 ein Muss Digitalisierung ist Zukunftssicherung für die Industrie zum Erhalt und Ausbau der Produktion am Hochlohnstandort Deutschland und für den Export innovativer Produkte.
Chance für Berlin Durch Zusammenführung der Akteure aus Industrie, IT-Wirtschaft, Wissenschaft und Forschung hat Berlin die Chance, sich zum Innovationsstandort und Leitanbieter für Industrie 4.0 zu entwickeln.
Jetzt handeln n Wissenschaft und Forschung müssen ihre Innovationen entlang einer strukturierten Roadmap bündeln und gemeinsame Lösungsangebote schaffen und demonstrieren. n Die Berliner Industrie muss bei der Digitalisierung ihrer Prozesse unterstützt und so die Reindustrialisierung gefördert werden. n Universitäten, Hochschulen und Forschungseinrichtungen müssen in Lehre, Forschung und Transferaktivitäten zu dieser Zukunftssicherung beitragen.
Industrie 4.0
Anwendungszentrum Digital Integrierte Produktion am Produktionstechnischen Zentrum Eröffnung am 30.10.2015