INDUSTRIE 4.0 VON DEN HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR ... · Identifikation der vorhandenen Industrie...

INDUSTRIE 4.0 VON DEN HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR UNTERNEHMERISCHEN UMSETZUNG

Public

UNITY AG – Managementberatung für zukunftsorientierte Unternehmensgestaltung Christoph Plass | Mitglied des Vorstands am 24. Juni 2016

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ZUKUNFTSOPTIONEN INDUSTRIE 4.0

USA Zukunftsszenarien

Reindustrialisierung macht die USA zum Leitmarkt und Leitanbieter für Industrie 4.0 Ausbau der Vormachtstellung im Bereich Smart Service Die USA sind auf breiter Front zurückgefallen

BRASILIEN Zukunftsszenarien

Korruption, Intransparenz und Ineffizienz verhindern die Weiterentwicklung des Landes Auf dem Weg zur Industrienation Verhaltener Aufschwung durch Impulse von außen

SPANIEN Zukunftsszenarien

Aufbruch aus eigener Kraft Erfolg durch europäische Integration Fehlender Veränderungswille führt zur Dauerkrise

DEUTSCHLAND Zukunftsszenarien

Balance zwischen Mensch, Technik und Staat als Basis für den Erfolg Konsequente Digitalisierung, technikzentrierte Arbeitswelt Die Digitalisierung bleibt in vielen Barrieren stecken Digitalisierung global und fremdbestimmt

CHINA Zukunftsszenarien

Moderne Industrienation durch Reformierung des Systems Festgefahrende Strukturen verhindern Durchbruch Zielstrebiger, autoritärer Staat

SÜDKOREA Zukunftsszenarien

Fehlende Veränderungs-bereitschaft, dominierende Konglomerate Gutes bewahren und Neues wagen Rückzug des Staates, nachlassende Dynamik Soziale Marktwirtschaft

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Wir klären auf was Industrie 4.0 ist!

CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 3 20.05.2016

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G1: Leitlinien für kollaborative Geschäftstätigkeiten

G2: Kollaborativer Technologietransfer

G3: Immatrielle Vermögensgüter

G4: Datenbestände

G5: Smart Service Entwicklungsmethodik

G6: Nutzenorientierung

G7: Vorausschau

G8: Plattformen Industrial Content

I1: Schutz geistigen Eigentums

I2: Offenlegung von Schnittstellen

I3: Zugang zu Infrastrukturen

I4: Austausch-möglichkeiten für Start-Ups

I5: Spin-Offs aus Unternehmen

I6: Pioniergeist

I7: Venture Capital-Offensive Industrielle Produktion

A1: Digital mündige Bürger

A2: Rationale Sicherheitsdebatte

A3: Risikoarm realisierbare Vernetzung

A4: Datentreuhänder

A5: Digital Best Agers

A6: Flexibilisierungsaus-gleich Arbeitgeber- und Arbeitnehmerinteressen

A7: Kultur des Gewinnens

M1: Branding

M2: Reifegradbasierte Anbieterzertifizierung

M3: Gütesiegel

M4: Success Story Industrie 4.0

M5: Green- und Brownfield Referenzfabriken

M6: Label ökologischer Footprint

M7: Gestaltung von Arbeitssystemen

M8: MMI-Standardkomponenten

M9: Ontologien für die Produktion

M10: Führend in Standardisierung

K1: Digitale Souveränität K2: Qualifikation „Industrial Security“ K3: Security by Design K4: Resilience by Design K5: Usability by Design K6: Sustainability by Design K7: Advanced Systems Engineering K8: Interdisziplinäre Zusammenarbeit K9: Kompetenz-Monitoring K10: Industry Intelligence (Big Data) K11: Facharbeiterprofile/ Arbeiterprofile/ Management K12: Infrastruktur für internationale Top- Talente

Die Handlungsempfehlungen sind detailliert beschrieben und dienen als Checkliste für die Unternehmen, Wissenschaft, Politik und Verbände.

INBENZHAP - Handlungsempfehlungen


Innovationssystem verbessern

Kollaboration ermög-lichen, Geschäfts-modelle gestalten

Akzeptanz fördern Kompetenzen

vermarkten, Marke pflegen

Kompetenzen ausbauen

7th DSAG-Globalization-Symposium, Berlin, June 9th, 2016 Quelle: INBENZHAP

Vision Industrie 4.0 in the year 2030

7th DSAG-Globalization-Symposium, Berlin, June 9th, 2016


Industrie 4.0

Industrialization

Mass Production

Automatization

Flexible Production Systems

Self Learning

Platforms, Apps

Data Analysis New Business Models

Individualization Value Networking

Productivity: 1) Cost Reduction,

2) Quality Optimization, 3) Innovation Strength

Potenzialanalyse “Industrie

3.x/4.0”

Quelle: INBENZHAP

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Konsolidierung des Benchmark Einschätzung zu Stärken und Schwächen Deutschlands

Standards, Migration & Interoperabilität

Nachhaltigkeit

Ausbildung & Qualifizierung

Gesellschaftlicher Stellenwert »Produktion«

Geschäftsmodelle

Unternehmenskultur & Flexibilisierung

Internationalität

Politischer Wille & Restriktionen

Zugang zu Kapital

Zugang zu Absatz- & Beschaffungsmärkten

Arbeitskultur & »Pioniergeist«

Felddatenaufnahme & -analyse

Benutzungsfreundlichkeit

Material- & Informationsfluss

Sicherheit (»Security«)

Einschätzung Deutschland Highlights Fokusthemenfelder

eindeutige Schwäche

eindeutige Stärke

Einschätzung durch das erweiterte Kern-team im Mai 2015 nach Vorstellung und Diskussion der Benchmark-Ergebnisse.

Prof. Jürgen Gausemeier, Prof. Fritz Klocke, ESMT, Berlin, 13. Januar 2016

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Identifikation der vorhandenen Industrie 4.0-Kompetenzen im Unternehmen mithilfe des erweiterten Werkzeugkastens Industrie 4.0.

Textmasterform

at bearbeiten

Die Umsetzung von Industrie 4.0 ist keine Revolution in einem Werk. Vielmehr ist die gezielte Synchronisation von Schritten in Form eines Reifegradmodells entlang der gesamten Wertschöpfungskette zielführend.

Methodik der Kompetenzanalyse Werkzeugkasten Industrie 4.0


Quelle: VDMA

Zwei zu untersuchende Bereiche: „Produkt“ und „Produktion“

Je Anwendungsebene existieren 5 Entwicklungsstufen (Reifegrade).

Einordnung der eigenen Produkte und Produktion in die Entwicklungsstufen.

Im Rahmen der darauffolgenden Ideenentwicklung hilft der Werkzeugkasten bei der Auswahl einer sinnvollen Zielentwicklungs-stufe bzw. Zielreifegrads.

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Erklärung des Werkzeugkastens Industrie 4.0


Que

lle: V

DM

A

Textmasterform

at bearbeiten

Beurteilung in welchem Ausmaß Sensorik und Aktorik im Produkt eingebunden sind, Daten verarbeitet und analysiert werden sowie eigenständige Reaktionen erfolgen.

Integration von Sensoren / Aktoren

Keine Nutzung.

Einbindung von

Sensoren/

Aktoren.

Das Produkt

verarbeitet die

gewonnenen

Sensordaten.

Das Produkt

wertet die

Sensordaten

selbstständig

aus.

Das Produkt

führt aufgrund

der Sensordaten

eigene Hand-

lungen aus.

Produkt Reifegrad

Anwendungsebene

Ist Ziel

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Textmasterform

at bearbeiten Eigenständige Reaktion durch Datenerfassung



Beispiel Reifegradstufe 5: Autosense Akku-Bohrschrauber von Black+Decker

Durch den Funktionsmodus Autosense erkennt der Akkuschrauber den erhöhten Materialwiderstand sobald die Schraube plan im Material versenkt ist.

Trifft der Schraubenkopf auf das Material, ist ein erhöhter Drehmoment und damit ein höherer Motorstrom erforderlich, dies wird von dem integrierten Mikroprozessor registriert und führt zur Abschaltung.

Beschreibung

Erhöhte Qualität und Funktionssicherheit Vermeidung von Materialschäden durch bspw. Holzzersplitterung Vereinfachte Handhabung Zeitersparnis

Nutzen

Quelle: http://www.blackanddecker.de/powertools/productdetails/ catno/ASD18KB/

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Que

lle: V

DM

A

Textmasterform

at bearbeiten

Wie ist das Geschäftsmodell um das Produkt gestaltet? Wie wird der Kunde betreut und werden zusätzliche Dienstleistungen oder spezielle Produktfunktionen angeboten?

Geschäftsmodelle um das Produkt

Verkauf d. Stan-

dardprodukte.

Verkauf und

Beratung zum

Produkt.

Verkauf,

Beratung und

Anpassung des

Produkts an

Kundenwünsche

Zusätzlicher

Verkauf von pro-

duktbezogenen

Dienstleistungen

(Zustandsüber-

wachung, u. ä.).

Verkauf von

Produktfunktio-

nen (Freischalt-

ung von speziel-

len Funktionen,

Pay per Use,

u.ä.).

Produkt Reifegrad

Anwendungsebene

Ist Ziel

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Textmasterform

at bearbeiten

Ergänzung des Produktangebots um mobile Zustandsüberwachung, Analyse- und Optimierungssoftware sowie Wartungsverträge.

Ferndiagnosetool zur Überwachung und Management komplexer Druckluftanlagen.

Anbindung der Anlagen an den internetfähigen airstatus Controller.

Darstellung von Prozessdaten auf mobilen Geräten mittels airstatus App und Zugriff auf das airstatus Webportal mit Auswertung- und Optimierungstools.

Wählbar in 5 verschiedenen Vertragsoptionen bzgl. Leistungsumfang und Wartungsverträgen.

Beschreibung

Erhöhung der Prozesssicherheit durch mobilen Datenzugriff und Anlagenkontrolle.

Beschleunigung der Fehlerbehebung. Sicherung der Anlagenleistung und Erhöhung der Effizienz. Alarmfunktion per SMS / E-Mail bei Übertreten definierter

Grenzwerte.

Nutzen

Verkauf ergänzender Dienstleistungen: Boge airstatus – Monitoring & Servicing

Quelle: http://www.boge.de/artikel/en/product/Kompressor-Steuerungen/airstatus.jsp



Industrie 4.0

Industrialization

Mass Production

Automatization


Self Learning

Platforms, Apps





Geschäfts-modell-

entwicklungen Quelle: INBENZHAP

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Kultur im Silicon Valley Techniker, nicht Kaufleute haben im Silicon Valley das Sagen. Gemacht wird, was schwierig ist. Je größer die Herausforderung, desto besser. Was aussichtslos erscheint, bringt oft den größten Gewinn. Reichtümer entstehen eher durch Zufall.


TEC

HN

IK-

KU

LT

„Disruptive Innovation“ heißt die Zauberformel. Das Silicon Valley ist Meister im Erkennen von Schwächen in den Geschäftsmodellen etablierter Unternehmen. Es greift voller Beißlust an – und trägt meistens den Sieg davon.

GR

ENZE

NLO

SE

INN

OVA

TIO

N

SKA

LIER

EN

OD

ER

VER

LIER

EN Alles, was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert. Autos,

Flugzeuge und Kühlschränke sind künftig nur noch Blechhüllen, mit denen kaum Geld verdient wird. Die Gewinner sind – dank Netzwerkeffekt – vor allem die Vermittler.

Quelle: Silicon Valley, Christoph Keese, 2014, Seite 91

„Probleme, gebt uns

Probleme“

„Niemand ist sicher vor dem

ständigen Angriff von

unten“

„Vom Zeitalter der

Plattformen“

„Wenn jemand dein Essen essen möchte, stelle sicher, dass du es selbst bist.“ GILLES BIANROSA, CEO VON FANHATTAN

„In der Informationsgesellschaft ist Information die Währung.“ GEOFFREY MOORE

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Smart Service – Beispiel Hagleitner Ergebnis DesignThinking Workshop

Quelle: Hagleitner

Erstes naheliegendes Geschäftsmodell: „Serviceoptimierungen“

Weitere innovative Geschäftsmodelle: Neue Plattform- und Netzwerkeffekte führen zu (disruptiven) Geschäftsmodellen, die heute nur zu erahnen sind.

24.06.2016 CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 15

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Architekturen und Prototyping Architekturkompetenz

gängiger Industrie 4.0 Architekturen

Entwicklung und Orchestrierung spezifischer Architekturkonzepte (IT/OT-Integration)

Prototyperstellung und Technologiepartner

Industrie 4.0 - Technologien Identifikation von neun

Industrie 4.0 – Technologie-kategorien

Technologiekatalog mit mehr als 30 beschriebenen Technologien und Anwendungsbeispielen

Geschäftsmodellmuster Mehr als 70 dokumentierte Geschäfts-

modellmuster Identifizierte Hierarchie ähnlicher

Geschäftsmodelle (Stoßrichtungen, Gruppen, Muster)

Erfolgreiche/ typische Kombinationen von Geschäftsmodell- mustern Plattform Know-how

(kaufmännisch & technisch) Markt- und Anbieter-

kenntnis inkl. Preisindikation Produktneutrale Bewertung,

Auswahl und Implementierung von IoT Plattformen

Entwicklung von B2C/B2B Services inkl. Marktbetrachtung/ Preisfindung

Inhaltlicher Mehrwert bei der Geschäftsmodellentwicklung im Kontext Industrie 4.0 und Digitalisierung


Inhaltlicher Mehrwert der

UNITY

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Geschäftsmodellmuster helfen erfolgreiche Muster in das eigene Geschäftsmodell zu integrieren


GM - Stoßrichtung Muster - Gruppen Geschäftsmodellmuster

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Mit Hilfe einer Industrie 4.0-Technologieübersicht lassen sich unterstützende Technologien identifizieren


Technologien

Assistenz-systeme

Intelligente Systeme

Additive Fertigung

Sensor-netze

Cloud Computing Analytics

Vernetzung/

Sicherheit

Track and Trace

Virtuali-sierung

und Simulation

Mehr als 40 Technologien… … lassen sich 9 Oberkategorien zuordnen

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Zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit müssen Geschäftsmodelle schnell entwickelt werden. „Innovation Scrum“ stellt dies mit der Durchführung von Sprints sicher!

Vorgehensweise zur Entwicklung innovativer Industrie 4.0 Geschäftsmodelle – „Innovation Scrum“


Geschäfts-modell

definieren

Market Visions “How is the company going to generate revenue?”

The Underlying Magic “Technology – the competitive advantage for a company”

Prototypen erstellen

Analyse Markt &

Technologie

Technologie Architektur

ableiten

Ideen finden & Value

Proposition definieren

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Fünf Phasen bis zum IoT Prototypen


IoT Nutzen / Wertversprechen

Angebotsmodell Kundenmodell Wertschöpfungsmodell Finanzmodell

Angebotsmodell

Nutzen-versprechen

Marktleistung

Kundenkanäle

Kunden-beziehungen

Erlöskonzept

Schlüssel-aktivitäten

Schlüssel-ressourcen

Schlüsselpartner

Organisations-form

Kostenstruktur Risiken

Vorteile für den Anwender

Auswirkung auf Wertschöpfung

Anreiz für Partner

!

IoT Geschäftsmodell Canvas

IoT Wertschöpfungssystem

IoT Architektur

IoT Business Case

IoT Prototyperstellung

„Von der Idee zum konkreten Business Case und praxisnahem Prototyp!“



Industrie 4.0

Industrialization

Mass Production

Automatization


Self Learning

Platforms, Apps





Plattformen Data Analytics

Quelle: INBENZHAP

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Anbieter II Service

Fabriken, Anlagen, Maschinen

I. Intern im Unternehmen (-verbund) als Privat Cloud (Eigennutzung) II. Als Service für die Kunden als Privat oder Public Cloud (Serviceangebot) III. Als Vermittler zwischen Anbietern und Nachfragern (z.B. Handelsplattform)

Ausprägungsarten von Plattformen


Kunden

I

III

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Plattform Cloud Storage Analytics

Broker Zugriff auf Prozessdaten und Services

Verschiedene Funktionalitäten wie Storage und Analytics können in unterschiedlicher Ausbaustufe und Mächtigkeit auf verschiedenen Ebenen platziert werden.

Vom Shop Floor in die Plattform


Übertragung JSON AMQP OPC UA MQTT Standardisierte Protokolle

und Datenformate

Verwaltung / "Digitaler Zwilling"

IoT Gateway Data Agent

Maschine Teil ... Virtuelle Repräsentation realer Maschinen / Teile

Digitaler Zwilling

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Eine Plattform muss eine offene und erweiterbare Architektur aufweisen die sicher ist.

Die Infrastruktur kann nach individuellen Bedürfnissen sowohl eine On-Premise, Cloud oder eine hybride Lösung sein

Architektur von Plattformen

Die verschiedenen Komponenten und Services müssen je nach Situation ausgewählt werden, um die richtige domänen- und Unternehmens-spezifische Kombination für den jeweiligen Anwendungsfall zu finden.


Dat

abas

e

Device Management / Integration

Rules Engine

Data Visualization

App

licat

ions

and

B

usin

ess

Ser

vice

s

Analytics

Interfaces

…

Infrastructure Services

Paa

S

IaaS

S

aaS

OS/Server Compute

Storage

Networking

Market Place Pr

icin

g Ta

x …

IoT … Security

Process Engine

https://en.wikipedia.org/wiki/File:AmazonWebservices_Logo.svg

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Der Wettlauf der Giganten ist entbrannt! GE Predix – die Plattform von GE


„Was Android oder Windows von Microsoft heißt, nennt sich in der digitalen Industriewelt von GE Predix.“

Offensichtlicher Marketingkampf: „Siemens-Chef setzt weiter auf Software und Windkraft“

„Siemens-Vorstandschef Joe Kaeser hat denn auch nicht den Anspruch erhoben, irgendwann einmal ein Software-Unternehmen werden zu wollen….“

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Beispiel: SLM Solutions Entwicklung einer Ressourcenbörse zur Produktivitätssteigerung der Kunden

SLM Solutions schafft für seine Kunden einen Wettbewerbsvorteil und erschließt durch die Erweiterung der eigenen Wertschöpfung neue Erlöspotenziale.

Bereitstellung einer Plattform für Auftragsfertiger und deren Auftraggeber

Übertragen und Bearbeiten von CAD-Daten sowie die Anfertigung individueller Bauteile via Internet

Beschreibung

Hoher Grad der Standardisierung Einfache Bedienbarkeit Informations- und Datensicherheit Integrierte Bezahlfunktionen

Implikationen Prozess

Bereitstellung der technischen Infrastruktur Enge Verzahnung von Plattformbetreiber,

Auftragsfertigern und deren Auftraggebern Sicherstellung von Machbarkeit und Qualität Garantie der Abwicklung der eingehenden Aufträge

Implikationen Organisation

Auftragsfertiger: Verbesserte Auslastung des eigenen Maschinenparks, Steigerung der Kundenreichweite und Erhöhung der Umsätze

Auftraggeber: Reduktion von Kosten und schneller Verfügbarkeit, standardisierter Bestellprozess

Effekt auf den Kunden

24.06.2016 CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 26

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Plattformen müssen harmonisiert werden, damit die Kommunikation in vernetzten Produktionssystemen möglich ist. Der Level auf dem integriert wird (IaaS, PaaS, SaaS) hängt von der organisatorischen Integrationstiefe der Unternehmen ab.

Herausforderung Plattformharmonisierung


Fertigungslinie / Maschinenstraße

Vernetzung / Kommunikation über integrierte Wertschöpfungsnetzwerke

Plattform B Plattform A

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Plattformen entstehen überall entlang der vertikalen und horizontalen Integration, sowie im durchgängigem Engineering. Der Herkunft des Plattformanbieters kann man oft die Kernkompetenz der Plattform ableiten. Beratung im Rahmen der Digitalisierung muss auf entsprechendem Know-How zur Bewertung und Auswahl bauen.

Plattformen entlang der vertikalen Integration


Intelligente Fabrik

V o r mo n tage V o r v e r a r beitung M o n tage I nspektion V e r pac k ung

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