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Folie 127. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort
Mannheim
Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl
FachgebietDatenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)Fachbereich MaschinenbauTechnische Universität DarmstadtOtto-Berndt-Straße 264287 Darmstadtwww.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de
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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim
1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0
• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur
3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung
4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb
5. Zusammenfassung
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim
1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0
• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur
3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung
4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb
5. Zusammenfassung
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
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Industrie 4.0 – Was ist das?
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Industrie 4.0 steht für die 4. industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten.
Grundlage sind sogenannte Cyber-Physische Systeme, die bezogen auf moderneSteuerungssysteme, eingebettete Softwaresysteme und eine Internetadresse besitzen.
Damit werden zukünftige Produkte und Produktionsmittel kommunikationsfähig undkönnen flexibel vernetzt werden.
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Industrie 4.0 und Wirtschaftsstandort Mannheim
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Industrie 4.0Neue Stufe der
Organisation und Steuerung der
Wertschöpfungs-kette
Informations- undKommunikationstechnik
Produktions-technik
Automatisierungs-technik
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Industrie 4.0 und Wirtschaftsstandort Mannheim
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Mannheim
Informations- undKommunikationstechnik
Produktions-technik
Automatisierungs-technik
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Industrie 4.0 – eine prägnante Einführung
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Quelle: acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (Oktober 2013)
Industrie 4.0 Video (siehe: www.acatech.de/industrie4.0):
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Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt
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Was bedeutet „smart“?
Der Begriff „smart“ wird als Attribut gebraucht und bedeutet soviel wie - intelligent,- klug,- pfiffig.
Übertragen auf innovative Produkte zielt „smart“ auf die Integration von Logik(z.B. als eingebettete Systeme) in Produkte. Ergänzt um Internetadressen führt dies zu Vernetzung und Kommunikationsfähigkeit und der Steuerung des Produktverhaltens.
Smarte Produkte gewinnen zunehmend an Bedeutung und ihre Entwicklung wird durch die Zukunftsprojekte Industrie 4.0 und Smart Service Welt noch verstärkt.
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Ansätze für Smarte Systeme
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Wertschöpfung durchFunktionsintegration
Wertschöpfung durchCyber-Physische Systeme
Kommunizierende, selbststeuernde Systeme
Strukturüberwachung(Structural Health Monitoring)
Zustandsüberwachung(Condition Monitoring)
Ferndiagnose(Remote Diagnosis)
Fernsteuerung(Remote Control)
Cyber-Physische Systeme erlaubenKommunikation, Monitoring, Steuerung
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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim
1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0
• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur
3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung
4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb
5. Zusammenfassung
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Ansätze der Industrie 4.0
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Ansätze der Industrie 4.0 • Cyber-physische Systeme
• Internettechnologien• Internet of Things• Internet of Services• Internet of Data
• Bauteile als Informationsträger
• Sicherheitskultur
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Industrie 4.0: Cyber-Physical SystemsVon Embedded Systems zu CPS und CPPS
EmbeddedSystem
SmartSensors
Smart Systems(Smart Sensors and Actuators)
Cyber Physical Systems
(CPS)
CyberPhysical
ProductionSystems(CPPS)
16. Januar 2014 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
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Industrie 4.0: Cyber-Physische Systeme (CPS)Verständnis CPS
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Cyber-physische Systeme umfassen nach Lee (2010) zwei Sichtweisen: “cyberizing the physical”
for specifying physical subsystems with computational abstractionsand interfaces and
“physicalizing the cyber” for expressing abstractions and interfaces ofsoftware and network components to represent physical systems´ dynamics in time [LEE2010]
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Industrie 4.0: Internettechnologien Das Internet der Dinge, der Dienste und Daten
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Das Internet der Dinge
Das Internet der Daten
Das Internet der Dienste
• Vernetzte Objekte auf Basis von Internettechnologien• Erkennung und Identifikation durch Nutzung von IPv6-Adressen (128 bit Adressraum)
Vorteile:• Erkennbarkeit und Lokalisierbarkeit• Fähigkeit zur Kommunikation und Vernetzung
Jedes physische Objekt könnte mit einer IPv6-Adresse ausgestattet werden
• Neuer Ansatz der Bereitstellung Internet basierter Dienste • Konzepte: bedarfsorientierte und produktgebundene Dienstleistungen, Wissens-
bereitstellung und Dienste zur Steuerung des Produktverhaltens• Ansätze für das Zusammenwirken von Menschen, Maschinen und Systemen und verbesserte
Wertschöpfung Dienste basierte Prozessorganisation
• Daten werden über Internettechnologien gespeichert und verteilt• Cyber-physische Systeme werden enorme Datenmengen erzeugen
• Wichtig: Entwicklung einer Sicherheitskultur nachhaltige Vertrauensbasis schaffen
Beherrschung großer Datenmengen: Vernetzung von Produkt- und Produktionsdaten
Smart Logistics
Smart Engineering
Smart Production Procecces
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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim
1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0
• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur
3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung
4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb
5. Zusammenfassung
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
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Einführungsstrategie
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
AllgemeineInformation
Industrie 4.0Im Unternehmen
Spezifikation vonUse Cases
Implementierungs- und Umsetzungsstrategie
Implementierungvon Use Cases
Verbesserung der WertschöpfungNeue GeschäftsmodelleKommunikation und Vernetzung von Betriebsmitteln und Bauteilen
Wertstromanalyse und Identifikation von Wertschöpfungspotenzialen auf der Basis vonKommunikation und Vernetzung
Identifikation neuer GeschäftsmodelleUse Cases definieren Anwendungs-
szenarienDetaillierte Beschreibung der Flexibilität
von ProduktionsprozessenUmsetzungsroadmap, VernetzungsansatzSpezifikation der IKT-Infrastruktur,Technologieauswahl (z.B. Web Services),
-implementierung und –einführung,Sicherheit
Festlegung und Implementierung von z.B.Datenströmen, Steuerungsfunktionalität
Funktionale Operationen
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Industrie „heute“ –Geschäftsmodelle und Arbeitswelt von morgen
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
TraditionelleInnovationsprozesse
Wertschöpfung durch Produktions- und
Lieferketten
ZentralisiertePlanung und
Steuerung
Individualisierung durch Variantenvielfalt
Lagerhaltung
Differenzierung durch Produktqualität
Open Innovation
DatengetriebeneWertschöpfung
Dezentralisierung und Vernetzung
Individualisierung durchKundeninteraktion
Produktion nach Bedarf
Differenzierung durch Produkt- und
Dienstleistungsqualität
ABC
Innovations-management,
Verwertungsrechte
Verkauf von Leistungstatt von Produkten,
Data Analytics
App-SoftwareMarktplätze
Kundenbindungdurch Kooperation
IndividualisierteProduktion
neueDienstleistungs-
profile
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Uses Cases –Effiziente Fabrik 4.0
16. Januar 2014 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Status Quo: Use Cases werden derzeit in Arbeitsgruppen (Kooperation von TU Darmstadt und Projektpartner) sukzessive ausgearbeitet und formal beschrieben. Hierauf aufbauend findet die hard- und softwareseitige Implementierung in die bestehende Prozesslernfabrik statt.
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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim
1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0
• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur
3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung
4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb
5. Zusammenfassung
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Plattform Industrie 4.0
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Geschäfts-stelle (GS)
Gemeinsames Projekt der Verbände - ideelle thematische Zusammenarbeit
Vorstandskreis (VK)
Lenkungskreis (LK)
AG 1
Wissen-schaftlicher Beirat
AG 2 AG 3 AG 4
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Musterfabriken in Deutschland
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Bremen
München
Aachen
Kaiserslautern
Darmstadt
BerlinPotsdam
Lemgo
KarlsruheStuttgart
Chemnitz
Paderborn
Igersheim
Bremen
Folie 2227. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Stand: 13. März 2015
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Der internationale Wettbewerb
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
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Zukunftsweg Industrie 4.0 –Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim
1. Einführung2. Ansätze der Industrie 4.0
• Cyber-physische Systeme• Internettechnologien• Bauteile als Informationsträger• Sicherheitskultur
3. Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0• Geschäftsmodelle• Use Cases und Implementierung
4. Stand der Organisation von Industrie 4.0• Plattform Industrie 4.0• Internationaler Wettbewerb
5. Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Industrie 4.0 gibt neue Impulse zur Entwicklung und Anwendung cyber-physischer Systeme auf dem Weg zum Internet der Dinge, der Dienste und der Daten.
Industrie 4.0 erfordert noch Forschungs- und Entwicklungsinitiativen, gleichwohl sind bereits anwendbare Lösungen sichtbar.
Impulse für den Wirtschaftsstandort Mannheim:
Industrie 4.0 bietet für Unternehmen eine ernstzunehmende Vision, die es gilt unternehmensspezifisch zu bewerten und umzusetzen.
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Vielen Dank!
27. März 2015 | Fachbereich 16 | Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion | Prof. Dr.-Ing. R. Anderl
Source: Potthast Fachschaftenkonferenz