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Augsburg, 30. Juni 2016
Prof. Dr. Alexander PflaumFraunhofer SCS & Otto-Friedrich Universität Bamberg
Cyber-Physische Systeme als Enabler für die digitalisierte Versorgungskette
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Das Fraunhofer IIS entwickelt neue Technologien und Problemlösungen für Menschen und Unternehmen
Gegründet 1985Mitarbeiter: ca. 880
Budget: ca. 120 Mio. €Standorte in Erlangen, Nürnberg, Fürth, Dresden, Ilmenau,
Würzburg, Bamberg, Deggendorf, Coburg, Waischenfeld
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DB Schenker verwandelt Mehrwegbehälter in CPS und verleiht Behälterflüssen mehr TransparenzEinsatz von CPS in der Praxis
Eingebettete Mikroelektronikin klassischen Transportboxen
Funktionen der „Secure Box“:
Identifikation und Lokalisierung der Box
Sensorische Überwachungdes Innenraums
Monitoring & Fernsteuerungdes Schließmechanismus
Routenüberwachung
Neue Services im Bereich der Warensicherung und der Qualitätsdokumentation
Quelle: DB Schenker
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Würth nutzt smarte Behälter für die Automatisierung der C-Teile-Versorgung in der ProduktionEinsatz von CPS in der Praxis
Eingebettete Mikroelektronik zur Überwachung von Behälterfüllständen
Funktionen des „iBin“:
Erfassung von Bildern des Behälter-inneren mit integrierter Kamera
Ermittlung des Füllstandes und Abgleich mit Sollinformationen
Generierung eines Events bei Unterschreiten einer Mindestmenge
Vernetzung und Kommunikation mit der Umgebung
Vollständig automatisiertes effizientes C-Teile-Management
Quelle: Würth
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Durch Cyber-physische Systeme werden alltägliche Gegenstände in „Smarte Produkte“ transformiert... und eine funktionale Abstraktion des Begriffs „CPS“
„Objekt“
Lebenszyklus des Cyber-Physischen
Systems
„Start“
„Ende“
„Mikro-elektronik“
Definition: „Bei 'Cyber-Physical Systems' handelt es sich um miteinander vernetzte, eingebettete Systeme, welche mittels Sensorik die physische Welt erfassen, steuernd bzw. regulierend auf diese einwirken und die daraus gewonnenen Daten in die virtuelle Welt integrieren.“
Funktionen
Identifikation
Sensorische Datenerfassung
Bestimmung der Position
Datenverarbeitung und Steuerung
Kommunikation und Vernetzung
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Cyber-physische Systeme können ihren wirklichen Nutzen nur im Anwendungskontext entfaltenCPS im Anwendungskontext!
„Objekt“
Lebenszyklus des Cyber-Physischen
Systems
„Start“
„Ende“
„Mikro-elektronik“
Bedarfeentlang des
Lebenszyklus
Anwender
Bedarfs- undproblemspezifische
Lösungen auf Basis vonCyber-Physischen Systemen
Lösungs-anbieter
Lösungsraum für das Internet der Dinge –Industrie 4.0 kann verstanden werden als eine branchen-
spezifische Ausprägung des
sogenannten “Internet of Things”
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Studie zu Bedarfen in der Industrie und entsprechenden LösungsansätzenBlick in die Literatur
Gemeinsam Projektarbeit von bayme vbm, Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH und Fraunhofer IIS/SCS in Nürnberg
Inhalte der Studie:
Definitionen
Bedarfe
Lösungsansätze
Roadmap für die Umsetzung
Chancen und Risiken
Handlungsempfehlungen
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Im Rahmen der Studie wurden gemeinsam mit der Praxis die unterschiedlichsten Bedarfe identifiziertBedarfe aus der Praxis
Fokus auf die mittelständische, bayerische Metall-und Elektroindustrie
Ergebnisse aus 10 Praxisworkshops und einer Reihe von Interviews
Inhaltliche Vertiefung im Rahmen weiterer Gespräche mit ausgewählten Praxis-vertretern (ca. 30)
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Mit bedarfsgerechter Wartung lässt sich die Verfügbarkeit von Engpassmaschinen erhöhen.... und die entsprechenden Lösungen
Bedarf: Erhöhung der Verfügbarkeit von Anlagen in der Produktion insbes. bei Engpassmaschinen
Lösungsansatz:
Maschine als CPS überwacht sich selbst mit Hilfe verteilter Sensorik und fordert Wartung bedarfsgerecht beim Servicetechniker an
Erwartete Effekte auf Zielgrößen des Supply Chain Managements:
Visibility aufgrund von Echtzeit-Sensordaten aus der Maschine
Velocity wegen Vermeidung von Stillständen bei Engpassmaschinen
Responsiveness weil Störungen von außen in diesem Anwendungsfall nicht relevant sind
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Mobile Computing in der Produktion erlaubt reibungslose Prozesse an der Produktionsmaschine.... und die entsprechenden Lösungen
Bedarf: Vereinfachung informatorischer Prozesse an der Maschine für den Werker, den Monteur, den Gruppenleiter
Lösungsansatz:
Einsatz von Mobile Computing zur Unterstützung von Werkern, Einstellern und Service-Mitarbeitern direkt an der Produktionsmaschine
Erwartete Effekte auf Zielgrößen des Supply Chain Managements:
Visibility aufgrund papierloser Prozesse und ad-hoc-Dokumentation
Velocity wegen besserer Verfügbarkeit von Informationen in unterschiedlichen Situationen
Responsiveness aufgrund einer massiven Erhöhung von Flexibilität und Agilität (Echtzeit-Kommunikation)
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Statusmeldungen auf Behälter- und Teileebene vereinfachen Planungs- und Controlling-Prozesse.... und die entsprechenden Lösungen
Bedarf: Zuverlässige Datenbasis für Planung und Steuerung von Produktionsaufträgen
Lösungsansatz:
Smarte Maschinen dokumentieren Bearbeitungsprozesse für jedes einzelne Produkt und liefern entsprechende Statusdaten
Erwartete Effekte auf Zielgrößen des Supply Chain Managements:
Visibility wegen höherer Granularität von Prozessinformation aus der Produktion
Velocity aufgrund höherer Transparenz der Auslastung und besserer Datenqualität für Planung
Responsiveness aufgrund der Orientierung an internen Prozessen
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Smarte Produkte liefern Daten über den Einsatz und das Nutzungsverhalten beim Kunden.... und die entsprechenden Lösungen
Bedarf: Erhöhung der Integrität von Produkten und Zusatzleistungen („Servitization“)
Lösungsansatz:
Durch eingebettete Systeme in Produkten erfasste Nutzungsdaten unterstützen bei der kundenorientierten Weiterentwicklung von Leistungsbündeln
Erwartete Effekte auf Zielgrößen des Supply Chain Managements:
Visibility aufgrund der permanenten Verbindung zwischen Produkt und Hersteller
Velocity wegen des Echtzeit-Charakters der Kommunikation
Responsiveness wegen einer vollautomatisierten Verarbeitung von Events aus dem Produkt
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Anwendung und Realisierung smarter Produkte führen zum vollständig digitalisierten UnternehmenDimensionen der Digitalisierung
DigitalisierteProduktion
DigitalisiertesUnternehmen
Kaum sichtbareDigitalisierungs-
aktivitäter
DigitalisierterService
Sm
arte
Pro
dukt
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Produkt-orientierung
Service-orientierung
Anw
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Realisierungsmarter Produkte
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Für die Umsetzung der Anwendungen sind verschiedene Basistechnologien erforderlichBasistechnologien
Technologien für dieRealisierung smarter Produkte RFID, WSN, RTLS, ES, CPS
Future Internet als Basis für zukünftige Software-Systeme Cloud Computing
Mobile Computing als Basisfür die Integration des Menschen Smart Phones und Tablets, Smart Glasses, Smarte Kleidung
Schaffung von Mehrwert auf Grundlage von massenhaft anfallenden Daten Descriptive, Predictive und Prescriptive Data Analytics
Virtualisierung von physischen Produkten Additive Manufacturing
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Entwicklung industrieller Daten- & ServiceräumeBlick in die Forschung
Datenraum mit föderaler und dezentraler Architektur
Datenhoheit auf Seiten der beteiligten Unternehmen
Sicherer Datenaustausch auf Basis von Zertifikaten
Gemeinsam definierte und allgemein akzeptierte Spielregeln
Anwendungsgetriebener und neutraler Entwicklungsprozess
Fraunhofer und Industriefirmen erarbeiten aktuell ein gemeinsames Rahmenwerk für den “Industriellen Daten- und Serviceraum” der Zukunft insbesondere für KMUs
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Von der wettbewerbs-verändernden Wirkung smarter ProdukteLiteraturhinweisSmarte Produkte und CPS-basierte Lösungen verändern Werteversprechen, Kanäle zum Kunden, die erforderlichen Ressourcen, Kooperation und Schlüsselpartnerschaften, Ertrags- und Kostenstrukturen sowie den Wettbewerb!
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Existierende Frameworks zur Beschreibung von Geschäftsmodellen helfen bei einer ersten AnalyseGeschäftsmodell-Perspektive
Abbildung: Der „BusinessModel Canvas“ vonOsterwalder und Pigneurals eine von vielenMöglichkeiten fürdie Abbildung vonGeschäftsmodellen
Fragestellung:„Wie verändernSmarte Produkteund Servicesdas Geschäfts-modell einesUnternehmens?“
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Smartes Produkt: Geschäftsmodelle produzierender Unternehmen verändern sich grundlegendGeschäftsmodell-Perspektive
Das Produkt als solches verliert, Daten gewinnen an Wert Daten sind die Basis für neue Services Wandel vom Produkt- zum Dienstleistungs-anbieter Wert für den Kunden entsteht erst bei der Nutzung des Produkts
Aufgrund des Servicecharakters des Geschäfts werden Kunden zunehmend zum Co-Produzenten
Digitale Vermarktungs-kanäle gewinnen zunehmend an Bedeutung
Die neuen Geschäftsmodelle erlauben die Vermarktung der Leistungsbündel auch an kleine und mittlere Unternehmen Märkte wachsen und werden zwischen Wettbewerbern neu verteilt
Breiteres Portfolio an Schlüssel-kompetenzen höhere Zahl an Partnern geringere Wert-schöpfungstiefe kooperativere Beziehung Wandel vom „fokalen“ Unter-nehmen hin zu Ökosystemen
Der Umgang mit Daten und deren Vermarktung bzw. Verwertung wird zur Schlüssel-aktivität
Digitale Service-plattformen werden zur wichtigsten Schlüsselressource
Kunden zahlen nicht mehr für das Produktund nehmen einen Dienst in Anspruch Rückflüsse entstehen nicht mehr direkt nach der Produktion sondern akkumulieren sich über die Zeit
Neben den Produktionskosten muss eine Service-organisation aufgebaut werden Veränderung der Kostenstrukturen Deutlich höherer Bedeutung des Customer Relationship Managements
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Unser Beitrag zur digitalen Transformation: Technologien & Lösungen aus der L.I.N.K.-Halle
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Unser Beitrag zur digitalen Transformation: Entwicklung neuer Services in der Service Manufaktur JOSEPHS®
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Unser Beitrag zur digitalen Transformation: Neue Geschäftsmodelle aus Bamberg
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Einladung zur zweiten Jahrestagung des Zentrums im November in der Weltkulturerbestadt Bamberg
Keynotes: Prof. Dr. Peter Liggesmeyer, FhG IESE und Harm Ohlmeyer, Adidas
Industrievertreter berichten über die eigenen Strategien:Oerlikon Leybold Vacuum Pumpen GmbH, Lufthansa Technik, ZF, Viessmann Werke GmbH, Media Supervision Software Consulting GmbH (Brockhaus), SAP, Schaeffler, Procter & Gamble (Oral B Genius)
Darstellung der Zwischenergebnisse des Kompetenzzentrums im Rahmen einer begleitenden Poster-Session sowie in weiteren Einzelvorträgen
Details: www.geschaeftsmodelle.org
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AnsprechpartnerKontaktinformationen
Prof. Dr. Alexander PflaumLehrstuhl für BWL, inbes. SCM, Otto-Friedrich-Universität Bamberg e-Mail: [email protected]: www.geschaeftsmodelle.org & www.scs.fraunhofer.de
Diese Präsentation enthält Ergebnisse, die vom Fraunhofer IIS für die KME GmbH bzw. für bayme vbm im Rahmen einer Kurzstudie erarbeitet wurden! Weitere Ergebnisse sind nachzulesen in .....
Pflaum, A.; Hohmann, C.; Hofmann, B.; Boppert, J.; Klötzer, C. (2014): Industrie 4.0 und CPS – Bedarfe und Lösungen aus Sicht des Mittelstands, Hrsg.: bayme Bayerischer Unternehmensverband Metall und Elektro e. V. & vbm Verband der Bayerischen Metall- und Elektro-Industrie e. V., Max-Joseph-Straße 5, 80333 München
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