Der Weg in die Zukunft mit der 4. industriellen Revolution
Fritz J. Neff
IHK-HWK-Veranstaltung Pforzheim am 24. Oktober 2014
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LMHS seit 1993
SAM1997 – 2007 - 2010
1982-1988
AMIR1997-2000
2000-heute… 1988-heute
!! Die Idee, der Auftrag, die Bedingungen !! Anforderungsliste, Pflichten-, Lastenheft !! Planung !! Simulation !! Beschaffung !! Fertigung !! Kundendienst
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Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
Technologien Menschen
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neues Produkt
Methoden- Kompetenz
Multi-!disziplinarität
Intelligente !Funktionen
Ganzheit-!lichkeit
Qualität
Transparenz
-!Team Work -! Project Managem. -! Simulation & CAx-tools!- Qualitätsmanagement -! FMEA….
-!Mechanik -! Electronik -! Informations-! technik
-!Sensoren -! Aktoren -! Prozessoren -! Mikrosystem-! technik -! Ablauffunktionen
Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
Technologien Menschen
Aktoren Sensoren
Mecha- tronik
Mechanik Elektronik
Informations- technik
Simulation & Modellbildung
Prozess- algorithmen
!! Das Schwerste an einer Idee ist nicht, sie zu haben, sondern zu erkennen, ob sie gut ist.“
!! Deshalb benötigen wir um zu dieser Erkenntnis zu kommen die komplette Prozesskette eines Unternehmens in physisch einfach erreichbarer Nähe
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Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
Technologien Menschen
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Mission
Objectives
Goals
Strategy
Structure
Roles
Style
Systems
Resources
StrategicPlanning
StrategicImplementation
Strategic context of organizational planning for the project
VISION
Persönlicher Auftrag Ziele Teilziele Strategie Organisationsstruktur Rollenverhalten Umgangsformen Abteilungen Ressourcen
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!! Bekanntes unverzichtbares Prozedere jedoch sehr zeitaufwendig!
!! Wird sich nicht so schnell verdrängen lassen!
!! Industrie 4.0 wird diese Prozesse auch bei KMUs beeinflussen (Digitalisierung)!
!! Wechsel in neue Technologien und Abläufe erfolgt meist durch nachfolgende Generation
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!! Schlechte Traceability !! Quasi kein User Management !! Schlechte Versionierung / Baselining !! Nur manuelle Analysen !! Geringe Interoperabilität !! Keine Online-Zusammenarbeit !! Integrierte automatische
Nachverfolgbarkeit !! Schwacher Pers.-Wechsel-Schutz
!! Komplexes Produkt: !! Einarbeitungszeit !! Funktionsumfang !! Verlangt Vollständigkeit !! Bearbeitungszeit
!! Teuer !! Abhängigkeit von Lizenzgeber !! Kompatibilitätsprobleme !! Anpassung auf Prozesslandschaft
Klassisches Lasten- /Pflichtenheft Softwaregestützte Systeme
!! Quasi keine Einarbeitungszeit !! Effiziente Bearbeitung !! Billig !! Kunden-SW-kompatibel !! In jeder Prozesslandschaft einordbar
!! Sehr gute Traceability !! User Management !! Versionierung / Baselining !! Semi-automatisierte Analysen !! Gute Interoperabilität !! Online-Zusammenarbeit !! Höhere Datensicherheit
State-of-the-art, aber nicht KMU-gerecht KMU-gerecht, aber fehleranfällig
Dipl.-Wirt.-Ing. Tobias Pickshaus Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Aachen, Vortrag beim Mechatronic Dialogue Karlsruhe am 19.05.2014
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Ideen "
t
Produkte "
Kreativitätstechniken Simultaneous Engineering
Lean Innovation
Markt-Orientierte Innovation
Erfahrung, Checklisten, Nutzwertanalysen, Investitionsrechnung,!Portfolio-Analysen, …, !Einbindung von Senior-Experten mindestens in der ersten Phase und Im After-Sales-Service
Prof. Dr. T. Abele, !TIM Consulting
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!! Dezentralisierung!von der fraktalen Produktionseinrichtung zum cyber-physikalischen Produktions System
CYBER-PHYSICAL SYSTEM
Embedded systems als Teil von Maschinen,
Gebäuden, Transport Systemen und seiner
Infrastrukture, Produktionsanlagen,
Medizinische Prozesse, Logistik Prozesse,
Management Prozesse, Koordinierungs Prozesse
Internet-services
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!! In 1 Jahr verbrauchen wir so viel Fossile Energie wie die Welt in 1.000.000 Jahren entwickelte
!! Wir zerstören die Basis unseres Lebens, die Umwelt!
!! 2025 ca. 50% des globalen Verbrauchs liegt in ! Entwicklungsländern
!! 2025 ca. 2/3 aller Menschen leben in Zonen mit ! Wassermangel
!! 2050 das durchschnittliche Lebensalter wird um >10 ! Jahre ansteigen
!! 2050 ca. 65% aller Menschen leben in Ballungsgebieten !! 2050 der Energieverbrauch wird sich bis dahin !
verdoppeln BP Statistical Review of World Energy 2011
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Wie können wir alle Menschen mit Nahrung, Wasser, Energie und Medizin (-technik) versorgen?
!! Energie Revolution Sonne–Wind-Wasser !
!! Material Revolution Weiterverwendung und Recycling,! Verbundwerkstoffe!
!! Revolution in menschlicher Zusammenarbeit! neue Arbeitsmodelle, neue ! Ausbildungsmethoden, neue ! Arbeitsplätze (jobs), Stressminimierung
!! Kapital Revolution Änderung der Werte und der ! ökonomischen Modelle, überdenken ! der Grundlagen der sozialen ! Marktwirtschaft!
!! Revolution durch digitale Produktions-Systeme ! zuerst Massenproduktion dann ! Kleinserien, Sondermaschinenbau?
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Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
Technologien Menschen
design sales
R&D
Enterprise B !community mit Kundendaten,
Lieferantendaten, Produktdaten, Werbung,…
Bench-marking
Logistic enter-prise
Enterprise A !community mit Kalkulation,
Kundendaten, Lieferantendaten,
Produktdaten, Werbung,….
Hybride-Cloud-Technologies
Autonome Systeme in smarten Fabriken
Urbanes Leben
Internet-
service
Private Clouds
Public Clouds
Community Clouds
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H
C
B
E D
I
A
G
F
2014 Jedes KMU hat seine eigene Produktion und seine eigene Logistik
H
C
B
E D
I
A
G
F
2050 Optimale gemeinsame Produktionsanlage für alle beteiligten Unternehmen der Gruppe A-I
Fabrik
Datentransfer
Gruppen- wolke
Output der Produkte
Global
market
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Quelle: Fraunhofer IML, Prof. Dr. Michael ten Hompel
50 autonome shuttles organisieren sich selbst im Produktionsablauf
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Smart Product = intelligentes Produkt: !! Qualität !! Time-to-market !! Logistik (intern, extern)
Smart Production Facility: !! Nachhaltigkeit in der
Wertschöpfungskette !! Wartbarkeit !! Anpassbarkeit an andere Produkte !! Zuverlässigkeit !! Einfache Programmierung !! Flexibilität !! Höherer Output mit weniger
Mitarbeitern in der Fertigung
Smart machines = kommunizierende Maschinen (= Schwarmelemente): !! Autonome Entscheidungen !! In Kommunikation mit Nachbarn !! Verbund mit Logistik (intern, extern)!
Hochqualifizierte Mitarbeiter: !! Mechatronik Ingenieure !! Detailkenntnisse der Maschinen !! Einsetzbar für wechselnde Aufgaben !! Zuverlässigkeit !! Weiterqualifizierbarkeit
Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
Technologien Menschen
Schnittstellen für hybride Montage Systeme: #! Interaction-Interfaces
#! Visual #! Gestig #! Sprache
#! Physische Schnittstellen #! Haptik #! Head-Mounted Displays #! Force-Feedback Systems
google.com/+projectglass
Prof. Bauernhansl, Fraunhofer IPA, Uni Stuttgart, 2013
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Sarah Cockburn-Price!EUnited Robotics
ALDEBARAN - NAO-EU4M, HS-Karlsruhe
Honda Exoskelett Kawasaki-power suit3
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!! Zunahme globaler Kooperationen unter Industrie 4.0 durch Nutzung der clouds:!- für höhere Produktivität!- Für vermehrten Wissensaustausch!- für bessere Infrastruktur (Energie-Verteilung, Logostik, IT)!- für bessere Verständigung und Kommunikation zwischen den ! Kulturen!- Versorgung aller Menschen mit frischem Wasser, Nahrung und ! Medikamenten!- Entwicklung regional abhängiger Entwicklungsraten und ! angepasster Technologien
!! Arbeiten in cyber-physical-platforms (Verknüpfung aller Nutzer) !! Arbeiten im Internet der Dinge (smart factories, smart homes, !
smart grid,…)
Man sollte nicht vergessen, dass Menschen auch die !
Kommunikation und Gesellschaft anderer Menschen
Brauchen!
Ziel: BRD soll weltweiter Technologieführer werden ! 6 große Zukunftsaufgaben: 1.! Innovative Lösungen für die digitale Wirtschaft
und Gesellschaft 2.! Nachhaltiges Wirtschaften 3.! Innovative Arbeitswelt 4.! Gesundes Leben 5.! Intelligente Mobilität 6.! Zivile Sicherheit
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Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
Technologien Menschen
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!! Schrittweise zur SW-gestützten Anforderungsliste/Pflichten-/Lastenheft
!! Nischenprodukte !! Produktportfolio optimieren auch durch
Kooperationen !! Entwicklung teilautomatisierter
Handarbeitsplätze für sicheres und schonendes Arbeiten
!! Entwicklung unternehmensspezifischer Arbeitsmodelle (Pensum erledigen, Termine einhalten, faires Miteinander, mehr Freiräume)
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Prof. Michael Wörz, Februar 2007
Natürliche Umwelt
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Technologien Menschen
Anspruchsgruppen:!Kunden – Mitarbeiter – Lieferanten – Teilhaber – Kreditgeber – !Versicherungen – Behörden – Öffentlichkeit Brauchen NUTZEN im: 1. ! Ökonomischen Bereich 2. ! Ökologischen Bereich 3. ! Sozialen Bereich
!! Industrie 4.0 = CPS wird kommen!
!! Industrie 4.0 als Projekt unternehmensspezifisch definieren !
!! KMUs müssen sich schrittweise anpassen!
!! Jeder Entwicklungsschritt muß Nutzen bringen!
!! Über Projekt-Struktur-Plan und !Unternehmens-Entwicklungs-Plan ergeben sich die notwendigen Schritte in die digitale Zukunft
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!! Nächster Kongress!12. Mai 2015 in IHK Karlsruhe !
!! Leitthema: !„Das mechatronische Gebäude“!!mit Vorträgen zu: !
!! Energie und Klimatisierung !! Gesundheit und !
tägliches Leben (auch AAL) !! Gebäudelogistik !! Sicherheit!
!! Workshop: !
ZIEL INDUSTRIE 4.0
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Prof. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Fritz J. Neff Steinbeis Transferzentrum Mechatronik und Nachhaltigkeit
Diakonissenstrasse 18 76199 Karlsruhe [email protected] 0721 9890230
Natürliche Umwelt
(Fauna & Flora)
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