Industrie 4.0 – Stand, Anwendung und Potenziale · Rasante Verbreitung von IKT und zunehmende...
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Industrie 4.0 – Stand, Anwendung und Potenziale Dr. Ulrich Löwen | Siemens AG, Erlangen | CT RTC SYE +49 (9131) 7-32948 | [email protected]
Corporate Technology I 6. November 2014
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Agenda
Was ist Industrie 4.0?
Was sind Wertschöpfungsketten und -netze?
Was ist jetzt zu tun?
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Die Digitale Revolution Motivation
Reifegrad digitaler Geschäftsmodelle Motivation Rasante Verbreitung von IKT und zunehmende
Digitalisierung aller Produkte und Prozesse führt zu tiefgreifenden Veränderungen in den Geschäftsmodellen
Mächtigkeit und disruptive Kraft dieser Innovationen hat sich zuerst in leicht digitalisierbaren Branchen gezeigt
Geschäftsmodelle deutscher Leitbranchen schon heute durch internetbasierte Dienste unterstützt, zugrunde liegende Geschäftsmodelle dadurch bisher nicht grundsätzlich in Frage gestellt.
Quelle: accenture
Thesen und Leitlinien
Digitale Revolution ist geprägt durch konsequente Digitalisierung jedweder Geschäftsmodelle um in intelligenten Netzen betriebene intelligente Produkte
Tiefgreifenden strukturellen Wandel nicht nur als Bedrohung betrachten, sondern disruptive Kraft der Digitalisierung aktiv gestalten
Quelle: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft, März 2014
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Zukunftsprojekte im Bedarfsfeld Kommunikation der Forschungsunion
Es wurden zehn Zukunftsprojekte in den Bedarfsfeldern Klima / Energie, Sicherheit, Mobilität, Gesundheit und Kommunikation entwickelt, mit denen Deutschland einen Spitzenplatz bei der Lösung globaler Herausforderungen einnehmen soll
Quelle: Umsetzungsforum Industrie 4.0, Berlin, 02.10.2012
Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ Zukunftsprojekt „Smart Service Welt“
Durch Nutzung sicherer Cloud-Infrastrukturen und die Bereitstellung neuer Dienste-Plattformen soll die Grundlage für die Internetökonomie in Deutschland gelegt werden
Smart Factory: Der Produktionsstandort Deutschland soll durch das Zusammen-wachsen der technischen Prozesse mit den Geschäftsprozessen durch IKT in ein neues Zeitalter geführt werden
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Vision: Was Industrie 4.0 (für uns) ist abgestimmt im Lenkungskreis der Plattform Industrie 4.0
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.
Basis ist die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen sowie die Fähigkeit aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt optimalen Wertschöpfungsfluss abzuleiten. Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dynamische, echtzeitoptimierte und selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke, die sich nach unterschiedlichen Kriterien wie bspw. Kosten, Verfügbarkeit und Ressourcenverbrauch optimieren lassen.
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Agenda
Was ist Industrie 4.0?
Was sind Wertschöpfungsketten und -netze?
Was ist jetzt zu tun?
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Smart Factory und Smart Service Welt Fokus und Produkte im industriellen Umfeld
Produkt • Ergebnis eines physischen Herstellungsprozesses durch ein Produktionssystem (Fabrik, Anlage) • Vollzieht nach seiner Herstellung einen Rollenwechsel von Herstellung in Nutzung bzw. Anwendung.
A Agriculture, forestry and fishing B Mining and quarrying C Manufacturing D Electricity, gas, steam and air conditioning supply E Water supply; sewerage, waste management and remediation activities F Construction G Wholesale and retail trade; repair of motor vehicles and motorcycles H Transportation and storage I Accommodation and food service activities J Financial and insurance activities K Information and communication L Real estate activities M Professional, scientific and technical activities N Administrative and support service activities O Public administration and defense, compulsory social security P Education Q Human health and social work activities R Arts entertainment and recreation S Other service activities
T Activities of households as employers; undifferentiated goods – and service – producing; activities of households for own use
U Activities of extraterritorial organizations and bodies
ISIC United Nations Classifying System Smart Service Welt adressiert Einsatz
(intelligenter) Produkte
Smart Factory adressiert produzierende Industrie
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Effizienz steigern
Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit
Die Industrie verlangt Lösungen für ihre weltweit wachsenden Herausforderungen
Der Wandel in der Produktion erfolgt schneller als je zuvor
• Energie- und Ressourceneffizienz als entscheidende Wettbewerbsfaktoren
Time-to-Market verkürzen
• Kürzere Innovationszyklen
• Komplexere Produkte
• Größere Datenvolumina
Flexibilität erhöhen
• Individualisierte Massenfertigung
• Volatile Märkte
• Hohe Produktivität
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Wertschöpfungsprozesse produzierender Unternehmen Quellen Umsetzungsempfehlung Industrie 4.0, GMA 7.12
Wertschöpfung • Aktivität, Aufgabe oder Arbeitsschritt, die ein Ergebnis erzeugt, das für einen intendierten Nutzer einen
Wert darstellt
Services Produktion
Produktionssystem Engineering
Produkt Design und -entwicklung
Produktionssystem Planung
Wertschöpfungskette gemäß Umsetzungsempfehlung Industrie 4.0
Wertschöpfungsprozesse gemäß GMA 7.21
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Firmenübergreifende Wertschöpfungsnetze Illustration
Wertschöpfungsketten werden sich nicht grundsätzlich ändern, aber ihre Organisation, Steuerung und Flexibilität bezüglich der Zusammenstellung
Maintenance Service Provider
Engineering Service Provider
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Firmenübergreifende Wertschöpfungsnetze Illustration
Flexibilität, welche die digitale Welt prinzipiell bietet, wird in die reale Welt der Produktion gebracht. Produzierende Industrie kann so eigene Wertschöpfung auf sich ändernde Marktanforderungen flexibel anpassen, um im dynamischen Marktumfeld schnell, termintreu, fehlerfrei und zu Marktpreisen zu produzieren
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Wertschöpfungsnetz Produktion & Logistik Use-Case zur Illustration, Quelle GMA 6.12
• Es gibt weiterhin hochoptimierte Massenfertigung für Standardprodukte (Farbe, Schrauben, Plastik-Granulat, Ammoniak, etc.)
• „Smart Factories“ bestehen aus intelligenten Maschinen mit definierten Fertigungs-fähigkeiten
• Für einen Kundenauftrag (aus einem vordefinierten Katalog) werden die benötigten Maschinen automatisch ausgewählt
• Nicht vorhandene Fertigungsschritte werden untervergeben und bei Bedarf in den Fertigungsprozess integriert
• Nicht genutzte Fertigungsressourcen können auf einem Fertigungsmarktplatz angeboten werden
• Neue Fertigungsressourcen können einfach integriert werden und stehen für den nächsten Auftrag zur Verfügung
• Entfernen von Fertigungsressourcen ist möglich ohne manuelle Rekonfiguration
Auftrag
Auftrag
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Wertschöpfungsnetz Produktion & Logistik Use-Case zur Illustration: Der Auftrag steuert die Produktion
Technologie Check Abbildung der Produktbeschreibung auf Folge von Fertigungsschritten von Maschinen mit entsprechenden Fertigungsfähigkeiten
Kapazitätsverhandlung Verfügbarkeit von Maschinen zwecks abgestimmter Durchführung der Fertigungsschritte, d.h. Synchronisation der „Fertigungs-Kalender“ der Maschinen Optimierung basierend auf folgenden Freiheitsgraden • Reihenfolge der Fertigungsschritte • Auswahl der Maschine mit geeigneter
Fertigungsfähigkeit • Reihenfolge der Aufträge
Auftrag
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Konzept der automatischen Auftragssteuerung erfordert zwei grundlegende automatisierbare Fähigkeiten
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Wertschöpfungsnetz Services Ausweitung der Smart Factory in Richtung Services
Neue digitale Infrastrukturen und Geschäftsmodelle
Im Mittelpunkt der Betrachtung steht der Nutzer einer Dienstleistung Service aus Sicht der Produkt-Nutzer
Im Mittelpunkt der Betrachtung steht der Lebenszyklus des Produkts Service aus Sicht des Produkt-Herstellers
Individualisierung von Dienstleistungen in konkreter Situation über gesamten Lebensweg überall und jederzeit
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Wertschöpfungsnetz Services Use-Case zur Illustration: Betriebsoptimierung von Anlagen
Heute Morgen
Dienst- leister
Sprengen
Informationsaustausch via Treffen, E-Mail, Telefon, Reports etc.
Mine
Dienst- leister Truck
Dienst- leister
Zerkleinern
Dienst- leister
Produktion
Dienst- leister Energie
Dienst- leister
…
Informationen
Metall- erzeugung
Auto- produktion Abbau
Trans-port
Zer- kleinern
Förde- rung
Daten Daten Daten
Betreiber Mine
Betreiber Auto-
produktion
Betreiber Metall-
erzeugung
Wissen
Marktplatz
Benchmark
Mine Metall-
erzeugung Auto-
produktion Abbau Trans-
port Zer-
kleinern Förde- rung
Daten Daten Daten
Betreiber Mine
Betreiber Auto-
produktion
Betreiber Metall-
erzeugung
Dienst- leister
…
Inter- mediär
Dienstleister datenbasierte
Dienste
verbesserte Planung
verbesserte Planung
Über Kollaborationsplattformen können sich neue intermediäre und datenbasierte Services etablieren und die Kontrollpunkte an der Schnittstelle zwischen Betreiber und Dienstleister verschieben
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Agenda
Was ist Industrie 4.0?
Was sind Wertschöpfungsketten und -netze?
Was ist jetzt zu tun?
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„Digitalisierung“ der Wirtschaft
„Digitalisierung“ der Produktion
Firmenübergreifende Wertschöpfungsnetze Segmentierung
Wertschöpfungsnetz Design & Engineering
Wert-schöpfungs-netz Services
Fokus Smart Factory Zukunftsprojekt Industrie 4.0 Fokus
Zukunftsprojekt Smart Service Welt
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Nutzenstiftender Einsatz von IKT im Produktionsumfeld
Wertschöpfungsnetz Design & Engineering
• Erschließen der Potentiale der digitalen Welt durch Einführung und Nutzung existierender Methoden, Werkzeuge und Kollaborationsplattformen
Wertschöpfungsnetz Produktion & Logistik
• Systematisierung von Produktionsstrategien im Hinblick auf die zunehmenden Anforderungen an die Flexibilität und Umsetzung durch intelligente Systeme zur Produktionsplanung und -steuerung
• konzertierte Forschungsaktivitäten zur Lösung der hoch komplexen technischen Herausforderungen bei der Realisierung einer intelligenten Produktion
Wertschöpfungsnetz Service
• Etablieren neuer Geschäftsmodelle durch Besetzen zentraler Kontrollpunkte in den Wertschöpfungsketten
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