Wie gelingt Unternehmen der Einstieg in Industrie 4.0? · Industrie 4.0 Horizontale und vertikale...
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ECG Kundentag am 10. Mai 2016 Markus Knobel, Partner
Wie gelingt Unternehmen der Einstieg in Industrie 4.0?
© UNITY
Inhalt
Wissenswertes über Industrie 4.0
Ihr Weg in die 4. industrielle Revolution
ROI Betrachtung und Fazit
UNITY AG @ Industrie 4.0 2 17.05.2016
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Was ist Industrie 4.0?
17.05.2016 UNITY AG @ Industrie 4.0 3
„Einfließen der IT in die industrielle Produktion“ (Wirtschaftsblatt)
Cerealien
„Zielgerichtetes Zusammenwachsen
modernster IKT mit industriellen Prozessen“ (Fraunhofer)
„Fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung verändert Produktion“ (WKO)
„Selbststeuernde und selbstoptimierende Produktion“ (TU Wien)
„Paradigmenwechsel hin zu verstärkter Vernetzung intelligenter Produktionstechnik“ (Fraunhofer)
Es gibt verschiedenste Definitionen für „Industrie 4.0“. Sie alle beschreiben das Verschmelzen von Informations- und Kommunikationstechnologien mit industriellen Strategien und Prozessen in vielen (kleinen) Schritten.
i
„Internet der Dinge hält Einzug in die Fabrik“ (FAZ)
„Internet der Dienste“ (ACATECH)
„Neue Geschäftsmodelle … und erhöhte Arbeitsqualität“ (ACATECH)
„Industrie … im Zeitalter der Digitalisierung … schafft neue Wachstumswege“ (Angela Merkel, Bundeskanzlerin)
„Smarte Kunden … individualisierte Produkte / Lösungen (Losgröße 1)“ (ACATECH)
„Jedes Produkt ist im Kern auch ein Service“ (McKinsey)
„Steigerung der Flexibilität und Produktivität ist
das Ziel von Industrie 4.0“(SAP)
„Auf dem Weg zu einer Industrie 4.0 müssen wir
noch viele Medien- und Datenbrüche
überwinden “ (SIEMENS)
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Unternehmen müssen zuerst „Computer auf dem Shop Floor“ realisieren. „Internet auf dem Shopfloor“ ist in den nächsten 15 Jahren zu managen!
Industrie 4.0 Industrielle Revolutionen im Überblick
17.05.2016 UNITY AG @ Industrie 4.0 4
4. Industrielle Revolution Autonome Produkte und Entscheidungs- prozesse steuern Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit
2. Industrielle Revolution Arbeitsteilige Massenproduktion von Gütern mit Hilfe von Fließbändern und elektrischer Energie
1. Industrielle Revolution Einführen mechanischer Produktionsanlagen (mit Dampf und Wasser)
3. Industrielle Revolution Automatisierung von Produktionsprozessen durch Elektronik und IT
Dampf-
maschine
Elektrische
Energie
Computer
Internet
auf dem
Shopfloor
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Was haben Unternehmen wie Kodak
oder Nokia gemein?
Sie waren sehr erfolgreich
Sie waren unangefochtener
Technologieführer
Was passierte mit diesen
Unternehmen:
Sie waren erstarrt im vergangenen
Erfolg
Sie verpassten Technologietrends
Trend verpasst
Konsequenz: Struktureller Bruch der Erfolgsgeschichte
UNITY AG @ Industrie 4.0 5 17.05.2016
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Die Welt wird digital – Neue Geschäftsmodelle bewirken Veränderungen des Nutzerverhaltens
UNITY AG @ Industrie 4.0 6 17.05.2016
Vom Buchladen zum eBook Vom Plattenladen zum Streaming
Vom Taxi zum Ride Sharing Von den Gelben Seiten zum Marketplace
Quelle: Siemens
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Towards 50 billion connections
Kommende Kommunikationsrevolution: „Vernetzte Dinge“
Es hat 100 Jahre gedauert, 500 Mio. Festnetztelefone aufzubauen, aber nur 20 Jahre, um 5 Mrd. Mobiltelefone zu verbreiten. Mit der Vernetzung von Geräten wird ein rasanter Anstieg auf 50 Mrd. Anschlüsse erwartet.
Wie wird sich die Vernetzung verändern?
UNITY AG @ Industrie 4.0 7 17.05.2016
Quelle: OECD (2012), „Machine-to-Machine Communications: Connecting Billions of Devices“, OECD Digital Economy Papers No. 192, S.37
1875 1900 1925 1950 1975 2000 2025
Global Connectivity
Personal Mobile
Digital Society,
Sustainable World
Things
People
Places
Inflection points
50 B
5.0 B
~0.5 B
Quelle: Ericsson 2010
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Der WLAN Wasserkocher
„Welcome Home“ und „Wake Up“ Modus
Fernsteuerung des Wasserkochers von
mobilen Endgeräten mittels Gratis-App
Nachricht, wenn Wasser heiß ist oder
nachgefüllt werden muss
Die Produktion der Zukunft
Ununterbrochene Lokalisation des Produktes
in der Produktion und Logistik über IP-
Adresse
Automatisierte Funktionstests in der
Produktion
Nutzerverhalten zur Produktverbesserung
Die
Die „IP-Fähigkeit“ des Produktes kann bereits in Produktion und Logistik genutzt werden.
Was hat ein Wasserkocher mit Industrie 4.0 zu tun?
UNITY AG @ Industrie 4.0 8 17.05.2016
Jutta
Quelle: http://www.amazon.de/iKettle-App-gesteuerter-Wasserkocher-1850-2200W/dp/B00BHXAWX4/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1414048667&sr=8-1&keywords=ikettle
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IP-fähige Werkstücke in der Produktion…
Verb
ind
un
g v
on
Werk
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.
Beherrschung von Varianzen, Reduzierung der Komplexität, transparente Fertigungsprozesse
9 17.05.2016 UNITY AG @ Industrie 4.0
… STEUERN DIE PRODUKTION. … ASSISTIEREN IN DER
MONTAGE.
… UNTERSTÜTZEN BEI PRÄZISEN
BEARBEITUNGSVERFAHREN.
… FÜHREN EIGENSTÄNDIG
QUALITÄTSPRÜFUNGEN DURCH.
… ZEIGEN DIE PRODUKTIVITÄT
IN ECHTZEIT.
… SIND JEDERZEIT
VERFOLGBAR.
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Inhalt
Wissenswertes über Industrie 4.0
Ihr Weg in die 4. industrielle Revolution
ROI Betrachtung und Fazit
UNITY AG @ Industrie 4.0 10 17.05.2016
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Industrie 4.0 ermöglicht die Herstellung individueller, kundenspezifischer Produkte (und Dienste) zu Herstellkosten der Massenfertigung.
Industrie 4.0 Horizontale und vertikale Integration
UNITY AG @ Industrie 4.0 11 17.05.2016
Vertikale Integration
Von der Unternehmensleitebene bis
zur Fertigungsleitebene
Optimierte Produktionsplanung
und -steuerung im Kundentakt
Echtzeitfähigkeit der Performance-
Messung
Horizontale Integration:
Optimierter Material- und
Informationsfluss entlang der
Wertschöpfungskette
Wechsel von der bestandsgeführten
zur durchgängig bedarfsgesteuerten
Versorgung
Selbstgesteuerte Produktion und
Produktionsversorgung durch
intelligent automatisiertes Equipment
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Wie spezifiziere ich Prozess von der Konfiguration durch den Kunden bis zur Lieferung des individualisierten Produktes noch am selben Tag?
Kunden konfigurieren individuelle Produkte
UNITY AG @ Industrie 4.0 12 17.05.2016
Der Kunde konfiguriert ein Produkt
mit individuellen
Gestaltungsmerkmalen
„individuelles Blendendesign“
Erwartung Lieferservice:
„Same Day Delivery“
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IKEA App als Reaktion auf veränderte
Kundenbedürfnisse
Informationen über Produkte und Neuheiten
schnell und kostenlos
Papierloser Überblick mit Einschätzung über
Form, Farbe und Passgenauigkeit
App auf allen Arten mobiler Endgeräte abrufbar
Augmented Reality: 3D-Funktion zur virtuellen
Platzierung von IKEA Möbeln im Wohnzimmer
des Kunden
Reales Einkaufserlebnis von zu Hause aus
Individuelle Konfiguration des Kunden
Smart Distribution – Kunden Konfigurieren mit IKEA APP
Smart Distribution ermöglicht einfache und kostengünstige individuelle Information und Beratung der Kunden
UNITY AG @ Industrie 4.0 13 17.05.2016
Quelle: http://www.ikea.com/ms/de_DE/campaigns/services/kataloge_und_apps.html?icid=de|itl|fy15cw35-endfy15|serviceskataloge_und_apps|teaser|kw35|2#Katalog_App
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Die Kunden wollen konfigurieren und schnelle Lieferungen! Wir müssen antizipieren was der Kunde gerne hätte: Predictive Analytics!
Smart Distribution
UNITY AG @ Industrie 4.0 14 17.05.2016
Lösungsprinzip Big Data
WBZ ist größer als die
Kundenerwartung
Beispiel: Wir haben eine Lieferzeit
von 8 Wochen, versprechen aber
unseren Kunden Änderungen
innerhalb von 20 Tagen vor
Auslieferung
Um Reaktionszeiten auf die
Kundenwünsche anzupassen sind
neue Prozesse einzuführen:
Verbrauchsanalyse
Marktforschung
Markttest
Website Personalisierte Werbung
Wann bin ich „Out of Stock“?
… wird durch fortgeschrittene
Datenanalysen und Simulations-
technologien beantwortet
© UNITY
Große Datenmengen werden mit
innovativer Technologie gesammelt und
analysiert
App gibt z.B. Aufschluss über
Bedürfnisse und Kaufverhalten der
Kunden
Wie lebt Deutschland? 3D-Funktion bietet
Einblicke in die Lebenswirklichkeit der
Kunden
Kaufverhalten kann antizipiert werden
Neuheiten und Favoriten können
geschickt platziert werden
Big Data – Der Blick ins Wohnzimmer
Big Data und Predictive Analytics können zur Ausrichtung der Unternehmensstrategie und für Sortimentsentscheidungen genutzt werden.
UNITY AG @ Industrie 4.0 15 17.05.2016
Quelle: http://www.ikea.com/ms/de_DE/campaigns/services/kataloge_und_apps.html?icid=de|itl|fy15cw35-endfy15|serviceskataloge_und_apps|teaser|kw35|2#Katalog_App
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Wer nach den Sternen der Industrie 4.0 greift, sollte schon das Dickicht einer vorindustriellen Werkstattfertigung verlassen haben.
Smart Production
UNITY AG @ Industrie 4.0 16 17.05.2016
Keine Industrie 4.0 ohne Prozessreife in
grundlegenden Standards und Methoden
Lean Production
Verschwendung vermeiden und
Wertschöpfung steigern
Kennzahlen quantifizieren Ist- und
Soll-Zustände
Simulation
Die Simulation sorgt dafür, das die
reale Anlage die Produktivitätsziele
erfüllt.
PLM
Digitale Produkt- und Prozessdaten
liegen vor
…
© UNITY
Beispiel: iiwa (KUKA GmbH)
Lernfähig – Anlernen neuer Vorgänge ohne
Programmierung
Kollisionserkennung ermöglicht
Robotereinsatz in menschlicher Umgebung
Schnelle Integration in neue Montagevorgänge
Bearbeitung von kraftgeregelten
Montagevorgängen
Leichtbauroboter mit Gelenkmomentsensoren
Leichtbauroboter ermöglichen eine schnelle Inbetriebnahme bei neuen Arbeitsvorgängen. Durch Gelenkmomentsensoren können sie feinfühlige Montageaufgaben erledigen.
UNITY AG @ Industrie 4.0 17 17.05.2016
Quelle: http://www.automationspraxis.de/forschung/-/article/33568397/39317454/Mensch-und-Roboter-vereint/art_co_INSTANCE_0000/maximized/
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Beispiel: 3D Drucker zur Herstellung von leichteren
Produkten
Reduzierung des Gewichts von 155 g auf 70 g,
Reduktion um 55%
853 Sitze in einem Airbus A380 Reduzierung des
Gesamtgewichts um 72,5 kg
Gemessen am Lebenszyklus eines Flugzeugs
Einsparung von ca. 3,3 Mio. l Kerosin bzw. ca. 2 Mio.
EUR Kosten
Mittels additiver Fertigung können Formen geschaffen werden, die mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar waren.
Crucible Industrial Design, The SAVING project
UNITY AG @ Industrie 4.0 18 17.05.2016
Quelle: www.manufacturingthefuture.co.uk/
SLM 500 von SLM Solutions
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Datendurchgängigkeit ist technologisch möglich: Picking in KLT, KLT auf Palette, Palette auf autonomes FTS zu jeder Zeit ist die Menge und der Ort bekannt!
Smart Inbound Inhouse Outbound
UNITY AG @ Industrie 4.0 19 17.05.2016
Komplexität beherrschen ist möglich
wenn genug Wissen verfügbar ist:
autonome Einheiten organisieren
Bsp: „Konfektion Industriemotoren“
Bedarfssteuerung für A-Teile basiert
auf Echtzeitschnittstelle zu Vertrieb
wie auch Lieferant
Dezentral steuern z.B. eKANBAN
Erfassung der Kanban Karten mittels
Barcode Leser
Echtzeit Informationen überall
Automatisiert Transportieren
Staplerarme Fabriken sind ein Trend
Cleanliness als Motivation
Low Budget FTS stehen zur
Verfügung mit Payback < 12 Mon
© UNITY
Fahrerlose Transportsysteme unterstützen intelligente Produktionssysteme günstig und flexibel.
Low Budget – Fahrerloses Transportsystem (FTS)
UNITY AG @ Industrie 4.0 20 17.05.2016
Einmalige Programmierung von definierten
Routen. Staplerfreie Zone wird so innovativ
umgesetzt
niedrige Anschaffungskosten und hohe
Wirtschaftlichkeit (Amortisation < 1 Jahr)
einfache Streckenänderung durch Navigation
per Induktion oder optischer Spurführung
Personen-/Hinderniserkennung
Steigfähigkeit bis 10%
Anhängelast bis 2.000 kg
geringer Wartungsaufwand/ einfache Reparatur
© UNITY
Moderne Technologien in Logistikprozessen Anwendungsbeispiel Business Glass
Anzeigen von prozessrelevanten Informationen
im Sichtfeld des Bedieners
Direkte und bidirektionale Anbindung an ERP-
System über Head Tracking
Einbindung von Technologien wie Augmented
Reality, Barcode-Scannen, Bluetooth-Beacons,
RFID und Indoor Navigation
Nutzung von WiFi und GPS zur Lokalisierung
Freihändiges und uneingeschränktes Arbeiten
Intelligente Erweiterung der Lagersoftware
UNITY AG @ Industrie 4.0 21 17.05.2016
Quellen: i.ytimg.com/vi/ZWsBHISOqjA/maxresdefault.jpg; itizzimo.com/module/business-glasses/
© UNITY
In drei Jahren erzielter Vorsprung von Firmen mit MES System: 400% höhere Rentabilitätssteigerung. Dies wurden bereits vor 10 Jahren gemessen. Quelle: „The MES Performance Advantage: Best of the Best Plants Use MES“; von Julie Frazer (Industry Directions Inc.), 1999-2002
Smart Manufacturing
UNITY AG @ Industrie 4.0 22 17.05.2016
MES* und APS sind Pflicht
Durchgängigkeit von Office Floor
(ERP) bis auf Shop Floor
Minimale Losgrößen ermöglichen
durch Universalaufnahmen etc.
Durchgängige Interaktion für
Änderungen
SCEM (Supply Chain Event
Management) einführen – falls etwas
schief geht, muss ad hoc umgestellt
werden können auf die Produktion
anderer Produkte, die auf Basis
vorhandener Bauteile produzierbar
sind…(Assistenzsysteme der
Fertigung)
*Manufacturing Execution Systeme sind Informations-
Portale in der Fabrik. Sie bilden die Schnittstelle
zwischen der Fertigungsebene mit der
Automatisierungstechnik und der
Unternehmensleitebene mit ERP-Systemen.
© UNITY
IT-Funktionalität ermöglicht frühzeitig aufkommende Engpässe zu identifizieren, um Handlungsbedarfe abzuleiten und Mitarbeiter bedarfsorientiert einzusetzen.
MES für hohe Liefertreue
UNITY AG @ Industrie 4.0 17.05.2016 23
Engpassmaschine
Handlungsbedarf
Engpassmaschine
beobachten
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Verzug Ziel
© UNITY
Zwei Mobiltelefone können sich auch nicht direkt verständigen. Datendrehscheiben mit intelligenten Interpretern führen zum Ziel.
Industrie 4.0 konforme Prozesse Smart Sourcing
UNITY AG @ Industrie 4.0 24 17.05.2016
Interpreter als Forschungsschwerpunkt
intelligente Plattforen zur Anbindung
der Lieferanten mit
unterschiedlichen ERP-Systemen
RFID durchgängig implementieren
(Tier 1, Tier 2, Tier 3) für
Ladungsträger und Bauteile
(Track&Trace)
Rollende, „virtuelle“ Lager
realisieren (Verfügbarkeit mit
Zeitbezug, z.B. Transportzeiten)
hat Einfluss auf WBZ
© UNITY
Beispiel: iBin-System Würth Elektronik
Intelligente Füllstands-, Zähl- und
Bestellinformation auf Behälterebene
Automatisierte Übermittlung der Informationen
per integrierter Kamera über RFID-Technologie an
das Warenwirtschaftssystem
Bestands-Transparenz
Echtzeit-Verfolgung des Verbrauchs
Eigenständiges Auslösen von Bestellungen
C-Teile Versorgung erfolgt per Echtzeit-
Übertragung mit Bildformat
Inventur auf Knopfdruck
Smart Sourcing zur Reduzierung der Kontroll- und Transportkosten. Ununterbrochene Füllstandsüberwachung zur Optimierung der Produktions- und Logistikabläufe.
Smart Sourcing – automatisierte Füllstandskontrolle
UNITY AG @ Industrie 4.0 25 17.05.2016
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Inhalt
Wissenswertes über Industrie 4.0
Ihr Weg in die 4. industrielle Revolution
ROI Betrachtung und Fazit
UNITY AG @ Industrie 4.0 26 17.05.2016
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Im Beispiel-Unternehmen führen 5 von 7 typische Lösungen im Kontext Industrie 4.0 zu hohem wirtschaftlichen Nutzen. Lediglich 2 Lösungen sind für das Beispiel-Unternehmen ungeeignet.
ROI Betrachtung für ein Mittelständisches Unternehmen
27 17.05.2016
Hebel
Potenzial
ROI nach 3 Jahren Einsparung pro Jahr Investitionsvolumen
Industrie 4.0-fähiges MES-System 1 487.000 € 458 % 896.599 €
27.800 € 133 % 27.699 €
57.400 € 106 % 19.892 €
2.180.750 € 61 % 644.267 €
222.300 € 1149 % 797.846 €
2.975.250 € 2.386.303 €
Digitaler Instandhaltungsservice 2
Lieferantengesteuerter Bestand 3
Autonome Lagersysteme 4
Milkrun 4.0 5
Summe
4.515.000 € - 37 % 344.244 €
172.750 € -15 % 26.196 €
Hybride Maschinen 6
Augmented Reality in der Montage 7
UNITY AG @ Industrie 4.0
© UNITY
Erfolgsfaktor: Strukturierte Geschäftsmodellentwicklung
UNITY AG @ Industrie 4.0 28 17.05.2016
Entwicklung
Wertversprechen
Ableitung Ge-
schäftsmodell
Modellierung
Wertschöpfung
Planung
Umsetzung
Schaffung eines
tiefen Kunden-
verständnis
Identifikation von
Aufgaben,
Problemen und
Wünschen des
Kunden
Ableitung eines
Wert-
versprechens für
den Kunden
Überführung
eines Wert-
versprechens in
eine vermarkt-
bare Leistung
Nutzung von
erfolgreichen
Geschäfts-
modellmustern
Identifikation
möglicher
Risiken
Ableitung der
Wertschöp-
fungsstruktur
des Geschäfts-
modells
Darstellung von
beteiligten
Organisationen/
Personen, deren
Abhängigkeiten
und
Hauptprozessen
Ableitung von
notwendigen
Aktivitäten und
Erstellung einer
entsprechenden
Umsetzungs-
planung
Berück-
sichtigung
wirtschaftlicher
und technischer
Anforderungen
© UNITY
Mit Hilfe eines einheitlichen Dokumentationsschemas lassen sich Geschäftsmodelle strukturiert dokumentieren
29 17.05.2016
Kundenkanäle
Erlöskonzept
Kosten-struktur
Kunden-segmente
Marktleistung
Nutzen-versprechen
Kunden-beziehungen
Schlüssel-ressourcen
Angebotsmodell Kundenmodell Wertschöpfungsmodell Finanzmodell
Schlüssel-aktivitäten
Schlüssel-Partner
Organisa-tionsform
Risiken !
Vorteil für den Anwender
Anreiz für den Partner
UNITY AG @ Industrie 4.0
© UNITY
Smart Electronic Factory
Die SEF ist eine Industrie 4.0-Evaluierungs-
umgebung in einer realen Elektronikfabrik
Industrie 4.0 Lösungen werden in einer
realen Produktionsumgebung kreiert,
getestet und validiert
Ziel: Produktionsprozesse leistungsfähiger
gestalten und Aussagen über prozess-
spezifische Problemstellungen erhalten
Beispielplattform für alle diskreten Fertiger
Know-how-Transfer über Ideen, Lösungs-
ansätze und real erzielte Ergebnisse
UNITY ist Teil der Smart Electronic Factory Industrie 4.0 Demonstrationsfabrik in Limburg an der Lahn
UNITY AG @ Industrie 4.0 30 17.05.2016
Mitglieder und Förderer:
Aktivitäten UNITY
Geschäftsmodelle entwickeln für Industrie
4.0 typische Technologien und
Paradigmenwechsel
Reifegradmodelle für die Einführung
Industrie 4.0 im Mittelstand
Business Case Berechnung zur
Priorisierung und Einführung Industrie 4.0
© UNITY
Teilaspekte von Industrie 4.0 sind bereits heute umsetzbar
Erheben Sie Ihren „Industrie 4.0 Status“ und Identifizieren Sie Ihre „Weiße Flecken“ auf dem Weg in die Zukunft
z.B. Digitaler Lückenschluss von manuellen Daten in Ihrer täglichen Auftragsabwicklung
Bedeutende Entwicklungen werden in Deutschland geleistet
Nutzen Sie den Wissensvorsprung am Standort Deutschland für Ihren Wettbewerbsvorteil
Besuchen Sie Industrie 4.0 Lernfabriken
Identifizieren Sie das Potenzial für Ihren Geschäftserfolg
Industrie 4.0 ist wie die „neue Seidenstraße“ für die Logistik. Machen Sie sich Gedanken welche Chancen und Risiken für Ihre Unternehmung daraus erwachsen.
Die Zukunft kommt von alleine. Der Fortschritt nicht!
Zusammenfassung
UNITY AG @ Industrie 4.0 31 17.05.2016