Ist IoT smarter? Von Smart Factories, Smart Products und Smart Services

Ist IoT „smarter“? Von Smart Factories, Smart Products und Smart Services

IKT-Forum 2016 (FH Salzburg - ITS)

Campus Urstein, Puch - 10. Mai 2016

Georg Güntner (Salzburg Research)

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11.05.2016 Ist IoT "smarter"? 2

Smart Factories

Smart Products &

Services

Zusammen-fassung

Leitfaden durch den Vortrag

I(o)T for Industry - Von IT zu IoT Was ist wirklich neu?


Smart Factories Industrie 4.0 und das

(Industrial) Internet of Things

Zur Definition von „Industrie 4.0“


(*) Quelle: Jürgen Bischoff, u.a.: „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 als Verbindung

von physischer und virtueller Welt


Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA (Oktober 2015)

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

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Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php

11.05.2016 Ist IoT "smarter"?

http://www.hightech-strategie.de/de/59.php



Die Treiber für das „Internet der Dinge“ ...

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Miniaturisierung & Preissenkung von Chips

Hoher Vernetzungseffekt

Große Datenmengen


Das Internet der Dinge: „Smart Everything“


Reifegrad der Digitalisierung


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

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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


Unternehmen 4.0:

Schlotterer Sonnenschutz Systeme


Quelle: Werksführung bei Schlotterer Sonnenschutz Systeme GmbH (Adnet), im Rahmen des Praxis-Workshops „Unternehmen 4.0“ am 19.4.2016 (ITG-Salzburg)

Foto: © Georg Güntner (Salzburg Research): Betriebsleiter Robert Wagner (re.) erklärt die Digitalisierungserfolge an einer Fertigungszelle für Insektenschutzgitter

Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0

(RAMI 4.0): Life Cycle Model

12

Abstr

aktionsgra

d

Quelle: VDI/VDE Statusbericht „Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0)“, April 2015 (ergänzt)


Interoperabilität und Standards:

OPC UA – AutomationML – 5G, MQTT, CoAP, 6LoWPAN

OPC UA (OPC Unified Architecture is a platform-independent standard series

(IEC 62541) which supports communication and data exchange for

industrial automation devices and systems. OPC UA is based on a

Service-Oriented Architecture (SOA).

https://opcfoundation.org/

Another open standard, again promising for Industrial Internet, is

AutomationML (Automation Markup Language). It is an open XML-based

integrated standard (IEC 62714) for the description of production plants or

plant components. Its goal is to develop a neutral data format for bridging

the gap between planning tools of the “Digital Factory” and automation

engineering.

www.automationml.org

New (wireless) communication standards and protocols: e.g. 5G (high

data rates, simultaneous connections, spectral and signaling efficiency,

coverage, reduced latency), MQTT, AMQP, CoAP, 6LoWPAN, BLE

(Bluetooth Low Energy)




http://www.automationml.org/

H2020: NIMBLE (ab Herbst 2016)

Collaboration Network for Industry, Manufacturing, Business and

Logistics in Europe (NIMBLE)

Co-ordination: Salzburg Research

Technical Lead: IBM Haifa


NIMBLE will develop the infrastructure for a cloud-based, Industrie 4.0, Internet-of-Things-

enabled B2B platform on which European manufacturing firms can

register,

publish machine-readable catalogues for products and services,

search for suitable supply chain partners,

negotiate contracts and supply logistics, and

develop private and secure B2B and M2M information exchange channels.

The NIMBLE infrastructure will be developed as open source software under an Apache-type,

permissive license. Internet platforms need fast adoption rates and the work plan reflects this:

We start attracting early adopters from day one and develop the initial platform in year one.

Added-value business functions follow in year two.

Final validation at large scale, involving hundreds of external firms, will happen in year three.

Consortium: NIMBLE has 17 partners grouped around 3 main activities:

developing the infrastructure,

running a platform adoption programme, and

validating the platform with 4 supply chains (white goods, wooden houses, fashion fabrics,

and child care furniture).

H2020: NIMBLE (ab Herbst 2016)

Collaboration Network for Industry, Manufacturing, Business and

Logistics in Europe (NIMBLE)

Co-ordination: Salzburg Research

Technical Lead: IBM Haifa

Start: Oct. 2016 – 3 years

Budget: 8 Mio. Euro


Vernetzte Produkte


Smart Products

& Services

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


Einsatzmöglichkeiten von Smart Connected Products


Quelle: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014). Courtesy by PTC Inc.

Smarte Produkte und Ökosysteme


Bildquelle: Traktor - Olivier Guin (the Noun Project)

Land-

maschinen

System

Land-

maschinen

System

Saat-

Optimie

rungs-

System

Wetter-

daten

System

Bewässe-

rungs-

System

1. Produkt

2. Intelligentes Produkt

3. Intelligentes,

vernetztes Produkt

4. Produktsystem

5. Systeme von Systemen (Ökosystem)

Pflüger

Pflanz-

maschinen

Mähdrescher

Agrar-

System

Bodensensoren

Wetterkarten

Nach: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014) – eigene Darstellung

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)


Zentrale Herausforderungen der Geschäftsmodelle

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.


Advanced Service Concepts:

HAGLEITNER SenseMANAGEMENT


Quelle: HAGLEITNER „senseMANAGEMENT” - https://youtu.be/eQysQLxjlTI (DE)

Image: © HAGLEITNER

https://youtu.be/eQysQLxjlTI

Technologie- und Lösungsradar


Zusammenfassung

Von IT zu IoT: Was ist wirklich neu?

Kennzeichen

Kennzeichen (Auswahl)

Konnektivität und Vernetzung vom

Shop-Floor (Echtzeit-Netzwerk) zum

Office-Floor (Unternehmensnetzwerk)

Internet-Paradigmen in der

Fertigungsindustrie („Industrial Internet“)

Horizontale Integration: Zulieferer,

Hersteller, Betreiber, Händler, Kunden

Verfügbarkeit von Sensoren zu

geringen Kosten („Sensor as a Service“,

„Machine as a Service“)

Zunehmende Verfügbarkeit von

IoT- und Analytik-Plattformen

(technische und wirtschaftliche

Verfügbarkeit)

Einführung von Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und von vorausschauender Analyse

(Predictive Analytics)

Steigende Komplexität der Systeme

Neue Kompetenzanforderungen (organisatorisch, technisch, Kommunikation)


Quelle: „Umsetzungsstrategie Industrie 4.0-Readiness“.

BITKOM, VDMA, ZVEI; Plattform Industrie 4.0 (April 2015)


Herausforderungen

Herausforderungen (Auswahl)

Hersteller- und typunabhängige Maschine-zu-

Maschine Kommunikation

Interoperabilität: Standards und Protokolle

Automatische Schnittstellen zwischen IT

Systemen (ERP, MES, ...)

intern (innerhalb eines Standortes oder

zwischen Standorten)

extern (zum Kunden oder Lieferanten)

Effiziente und autonome Produktionsprozesse

Ganzheitliche Rückverfolgbarkeit und

Prozessverschränkung

Echtzeitdaten zu Prozess-, Qualitäts- und

Materialdaten

Sicherheitskonzepte

Geschäftsmodelle


Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA

(Oktober 2015)


Spannungsfelder der Digitalisierung

Beobachtungen und Konsequenzen

Der Erfolg stellt sich nur durch eine

Kombination von technischen,

organisatorischen und Mitarbeiter/innen-

bezogenen Maßnahmen ein

Grundsatz: Nutzung der Technologien

ermöglichen

Begleitendes Change Management

Qualifikation und Tätigkeitsprofil der

Mitarbeiter/-innen ändern sich: von manuellen

hin zu steuerungstechnischen Prozessen

(aber: die manuellen Prozesse bleiben

natürlich weiterhin)

Generationenwechsel

Neue Technologien aus dem Internet der

Dinge und Services

Mobile Prozesse

Beherrschung der Komplexität der Systeme

Mix an internen und externen Leistungen

Widerhall in der Organisation

TESTFUCHS schafft die Stelle „Organisation

und IT“ im Herbst 2015

PALFINGER schafft eine Stelle „Head of

Global Digitalization Strategy” im Frühjahr

2016

Der Nachredner hält die Position des

„Manager Digital Transformation“ bei Klüber

Lubrication



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

Salzburg Research als Partner für Ihre

Digitalisierungsstrategie

Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,

Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)

http://www.salzburgresearch.at/

Die IoT Group Salzburg

Internet of Things - Industrial Internet

IoT-Talks Q3/2016

22. Sep. 2016 | 18:00-21:00 Uhr

Techno-Z Salzburg

Thema: IoT-Plattformen

Vorschläge für Referate werden gern

angenommen

Information

www.meetup.com/IoT-Salzburg/

www.iot-austria.at

www.facebook.com/IoTAustria/

Objectives

We would like to touch topics like Smart

Sensors, Wireless Sensor and Actuator

Networks, M2M, Big-Data, Cloud-Services,

6LoWPAN, Bluetooth, MQTT, MQTT-SN,

COAP, Widgets, Gadgets, robotics, 3D

printing, and so on.

All skills levels are welcome. We have started

this group because to meet other enthusiasts.

Please join IoT Salzburg and sign in for our

IoT Events or suggest your own.

We are eager to collaborate and network with

other IoT meetup groups. Members are

welcome to suggest meetups for IoT talks or

workshops and organizers will approve and

give that member hosting rights for the event.


Members IoT Salzburg: 110 (98)

Members in other IoT groups(*):

Vienna: 647 (591);

Paris: 4.864 (4.128);

London: 7.966 (7.173) (*) On 27.04.2016 (on 26.01.2016)

http://www.meetup.com/IoT-Salzburg/



http://www.iot-austria.at/




https://www.facebook.com/IoTAustria/

https://www.facebook.com/IoTAustria/

http://www.meetup.com/de-DE/IoT-Salzburg/

http://www.meetup.com/de-DE/IoT-Vienna/

http://www.meetup.com/de-DE/Internet-of-Things-Paris/

http://www.meetup.com/de-DE/iotlondon/

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

[email protected]

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.

© Salzburg Research Forschungsgesellschaft 2015. No reproduction without written permission. Certified in accordance with ISO 9001:2008

http://www.salzburgresearch.at/themen/industrial-internet/

