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Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
Siemens AG, Sector Industry
April 2014
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• Die nächsten Schritte
• Das Siemens Portfolio
• Der Siemens Weg zu Industrie 4.0
• Herausforderungen führen zu Industrie 4.0
Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Herausforderungen führen zu Industrie 4.0
Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Industrie ist weltweit wieder “in” Bedeutende Industrieländer sehen industrielle Produktion als Wachstumsmotor und Garant für Stabilität
USA
"Manufacturing Renaissance" • Gründung des "National
Network for Manufacturing Innovation"
• Förderung heimischer Schiefergasvorkommen
• Smart Manufacturing Leadership Coalition
Germany
Führende industrielle Position halten • Leistungsfähige Struktur • Nachhaltiges Investment
in Innovationskraft • Hoher Exportanteil • Industrie 4.0 als
neues Leitbild
China
Höhere Produktqualität durch Spitzentechnologie • Steigende Lohnkosten • Bedarf an hochwertiger
Automatisierung • Staatliche Vorgaben für
Energieeffizienz • Intelligent Manufacturing
Japan
Integriertes Innovationsprogramm auf allen Ebenen • Verbund von Wissenschaft,
Technologie und Industrie • Demografischer Wandel • Erhalt der Fertigung
komplexer Produkte • “Innovation 25”initiative
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Effizienz steigern Time-to-Market verkürzen Flexibilität erhöhen
• Kürzere Innovationszyklen
• Komplexere Produkte
• Größere Datenvolumina
• Individualisierte Massenfertigung
• Volatile Märkte
• Hohe Produktivität
• Energie- und Ressourcen-effizienz als entscheidende Wettbewerbsfaktoren
Herausforderungen: Wandel in der Produktion schneller als je zuvor
Industrie 4.0 soll helfen, die Herausforderungen in der Fertigung zu meistern
1 2 3
Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit
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Auf dem Weg zu Industrie 4.0 Evolution statt Revolution
Einführung von Elektronik und IT zur Erhöhung des Automatisierungsgrades
Integration und Optimierung des gesamten Produkt-entstehungsprozesses
Industrie 4.0 – Selbstoptimierung von Cyber-Physischen Systemen
Auf dem Weg zu Industrie 4.0
1960 2010 2030
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Industrie 4.0 Produktion auf Basis von Cyber-Physischen Systemen
Intelligente Produkte
• Das zu fertigende Produkt besitzt alle Informationen über jeden einzelnen Produktionsschritt
Autonome Produktionseinrichtungen
• Selbstorganisation vernetzter Produktions- einrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette
• Produktionsschritte werden auf Basis der aktuellen Situation flexibel ausgehandelt
Reduzierung der Komplexität durch „intelligentere“ Strukturen
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Cyber-Physische Systeme besitzen alle Informationen als digitales Modell
Das digitale Modell ist immer aktuell und wird über den gesamten Lebenszyklus erweitert
• Software / Informatik • Mechanik • Elektrik, Elektronik • Automatisierung, HMI • Safety, Security • Maintenance
Cyber-Physisches System (CPS)
Physische Produktionseinrichtung
Digitales Modell
• Ortsangabe, Identität
• Zustand • SW-Version • Schnittstellen • …
Enthält alle Informationen über…
Services Produktions- ausführung
Produktions- planung
Produkt- design
Produktions- Engineering
+
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Handlungsfelder auf dem Weg zu Industrie 4.0
Security & Safety IPP Cyber-Kriminalität
Schnittstellen Offenheit Standardisierung
Vernetzung Machine2Machine Machine2Men
Integration PLM-MES, ERP-MES, PLM-ERP Design – Engineering – Production
Digitalisierung Virtuelle Produkte / virtuelle Produktionsmodelle System- / Funktions-Modellierung
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Unsere Vision Offenes System für Lebenszyklusentscheidungen
Daten werden aus vielfältigen Quellen
gesammelt und gefiltert
Intuitive, transparente Umgebung
für alle Anwender
Informationen erscheinen im
Zusammenhang mit der aktuellen
Aufgabe des Anwenders
Offene Apps für umfassende Entwicklungs-
aufgaben
Stellt jede Entscheidung im vollständigen Kontext dar
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• Die nächsten Schritte
• Das Siemens Portfolio
• Der Siemens Weg zu Industrie 4.0
• Herausforderungen führen zu Industrie 4.0
Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Der Siemens Weg zu Industrie 4.0 Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Ganzheitlicher Ansatz über den gesamten Produktentwicklungs- und Produktionsprozess
Wir integrieren alle Stufen der Wertschöpfungskette durch fortschrittliche Industriesoftware und verbessern so Produktivität und Effizienz
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Design und virtuelle Produktion
Reale Produktion
Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen dank unserer Digital Enterprise Platform
TIA Totally Integrated Automation
PLM Product Lifecycle Management
Produktions- planung
Produktions- Engineering
Produktions- ausführung
Produkt- design
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TIA Totally Integrated Automation
PLM Product Lifecycle Management
Design und virtuelle Produktion
Reale Produktion
Produktions- planung
Produktions- Engineering
Produktions- ausführung
Produkt- design
Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen dank unserer Digital Enterprise Platform
Computer-aided motion software (2012)
CAD design software Production of composite materials (2011)
Product cost management (2012)
MES software Life science industries (2009)
Industrial quality and production management (2012)
Ethernet communication products and network solutions (2012)
CAE software for simulating and testing of mechatronic systems (2012)
(2007)
MES software Pharmaceutical and biotech industries (2011)
Software for production management (2001)
Software for production planning and scheduling (2013)
Integrated plant management (2008)
PLM software integration (2013)
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Erstanwender
Digital Enterprise Platform Basis für Industrie 4.0
2010 2020 2030 Zeit 2000
Paradigmenwechsel für die nächste Produktivitätsstufe: Integration der Produkt- und Produktions-Lebenszyklen ermöglichen eine bis zu 50% reduzierte Time-to-Market
Pro
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Produkt Produktion
PDM
cPDM
PLM
Nahtlose Integration
Produkt
Produktion
mit gemeinsamen Datenmodellen
Einzelne Bereiche „Best-of-Breed “
durch Datenimport und -export angebunden
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• Die nächsten Schritte
• Das Siemens Portfolio
• Der Siemens Weg zu Industrie 4.0
• Herausforderungen führen zu Industrie 4.0
Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Seite 21 Sector Industry
Das Siemens Portfolio Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Seite 22 Sector Industry
Beispiel Fertigungsindustrie: Durchgängigkeit über die gesamte Wertschöpfungskette
Services Produktions- ausführung
Produktions- planung
Produkt- design
Produktions- Engineering
PLM Software Totally Integrated Automation
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Seite 23 Sector Industry
Das Automatisierungsangebot für die Fertigungsindustrie
PLM TECNOMATIX
Digital Manufacturing
TEAMCENTER Collaborative
PDM
NX Product
Development
SIMATIC HMI
SIMATIC Controllers
SIMATIC IDENT Industrial
Identification
SIMATIC Distributed I/O
SINAMICS Drive Systems
SIMATIC WinCC SCADA System
SIMATIC NET Industrial
Communication SIRIUS Industrial Controls
SINUMERIK CNC
SIMOTION Motion Control
TIA PORTAL Engineering
Framework for Automation
Tasks
SIMATIC IT Production
Suite
SIMATIC IT Intelligence
Suite
Field Level
Control Level
Enterprise Level
Management Level
Operator Level
ERP PLM
MES
SCADA
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Siemens PLM Software integriert Produkt und Produktion
Entwicklungs/ Fertigungs-Integration
Fabrikplanung und
Visualisierung
Integrierte Planung und Simulation
Prozess und Layout
Integration
Anlauf-unterstützung
Weltweite Produktions- und Lieferanten-Integration
JT – 3D Zusammenarbeit basierend auf ISO Standard
Teamcenter – integrierte Produkt/Produktions-Plattform
Product Data
Plant Data
Resource Data
Process Data
Zusammenarbeit auf einer gemeinsamen Plattform
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Index: Produktivitätssteigerung durch Simulation des Produktionsprozesses
Hohes Potential für den Maschinenbau durch die konsequente Absicherung anhand virtueller Modelle
"Virtuelle Maschinen" steigern die Produktivität durch Simulation
• Virtuelle Maschine als "Digitaler Zwilling“ ermöglicht: • Simulation der
Werkstückbearbeitung • Evaluierung von Produktionszeiten
• 10% Produktivitätssteigerung im laufenden Betrieb
• Bis zu 80% Zeitersparnis beim Einfahren der realen Maschine
• Weniger als 1% Echtzeit-Abweichung der Virtuellen Maschine gegenüber Original
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Automobilhersteller erreicht die nächste Stufe der Produktion durch Industriesoftware
Elektrische und mechanische Gesamtlösung für Montagewerk von BMW Brilliance
BMW: Durchgängige Industriesoftware optimiert die Produktion bei BMW in Shenyang
• PLM-Software, MES und TIA Portal • Auf einer Fertigungslinie können alle
BMW-Pkw produziert werden (bislang X1 und 3er-Serie) – Erweiterung in Zukunft möglich
• Ergonomische Anpassung der Fertigungsanlage und hoher Sicherheitsstandard
• >99% Verfügbarkeit – damit Engpass in der Automobilproduktion vermieden • Kurze Stillstandzeiten • Hohe Qualität
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VW: Simulation steigert Produktivität einer existierenden Fertigungsanlage
Industriesoftware von Siemens ist auch für installierte Systeme ein Produktivitätshebel
• Steuerungs-, Antriebs- und Sicherheitstechnik von Siemens
• Virtuelles Modell simuliert alle mechanischen, elektrischen und Software-Komponenten zur Bewegungsführung
• Kombinierter Einsatz von SIMOTION und PLM-Software
• Direkte Datenverbindung zwischen PLS und Steuerungen der Pressenstraße
• Leistungserhöhung und Energieein-sparung von bis zu 40 Prozent
Industriesoftware ist auch für vorhandene Systeme ein Produktivitätshebel
Press Line Simulation (PLS) zur Modernisierung einer 17 Jahre alten Pressenstraße
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• Die nächsten Schritte
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Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Die nächsten Schritte Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit
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Seite 36 Sector Industry
Von der Vision zur Realität: Die Zukunft der Produktion gestalten
Lokale Automatisierungs-
technik
Gestern Heute
Kommunikations-gestützte
Automatisierung
Morgen
Optimierung des gesamten Pro-
duktionsprozesses durch innovative Softwaresysteme
Übermorgen
Selbstoptimierung von cyber-physischen Systemen aufbauend auf Analyse virtueller
Modelle der Handlungsoptionen
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Seite 37 Sector Industry
Unsere Sicht auf Industrie 4.0 Was ist zu tun?
Zukunft: Industrie 4.0
Dynamisches Netzwerk von lokalen Steuerungen
Erweiterte komplexe Kommunikation
Digitale Modelle des Gesamtprozesses und der beteiligten Elemente
Prozessoptimierung in dynamischen Netzen
Selbstkonfigurierende Sicherheitskonzepte auch für befristete Anforderungen
Menschen legen Regeln und Rahmenbedingungen für Entscheidungsfindung fest
Aufgaben
Regelwerk für dynamische Netze
Zusätzlicher Wortschatz in der M2M-Kommunikation
Integrierte Prozesssimulation zur Verknüpfung von Produkt und Fertigung
Dynamische, lösungsorientierte Architektur
Regeln und Mechanismen zur dynamischen Absicherung der Datenübertragung
Fähigkeit zur prozess- und modellbezogenen Abstraktion trainieren
Zusa
mm
enar
beit
Heute
Lokale Steuerung
Echtzeit-Kommunikation
Digitale Kopien von Produkten und Fertigung
Fertigungsausführungssysteme
Konzepte für Industrial Security
Ausführung und Entscheidungs-findung hauptsächlich durch Menschen
Heute: Industrie 3.8
Lokale Steuerung
Echtzeit-Kommunikation
Digitale Abbilder von Produkten und Fertigung
Fertigungsausführungssysteme
Konzepte für Industrial Security
Ausführung und Entscheidungs-findung hauptsächlich durch Menschen
Inte
grat
ion