wie gelingt unternehmen der einstieg in industrie 4.0? · industrie 4.0 horizontale und vertikale...

ECG Kundentag am 10. Mai 2016 Markus Knobel, Partner

Wie gelingt Unternehmen der Einstieg in Industrie 4.0?

© UNITY

Inhalt

Wissenswertes über Industrie 4.0

Ihr Weg in die 4. industrielle Revolution

ROI Betrachtung und Fazit

UNITY AG @ Industrie 4.0 2 17.05.2016

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Was ist Industrie 4.0?

17.05.2016 UNITY AG @ Industrie 4.0 3

„Einfließen der IT in die industrielle Produktion“ (Wirtschaftsblatt)

Cerealien

„Zielgerichtetes Zusammenwachsen

modernster IKT mit industriellen Prozessen“ (Fraunhofer)

„Fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung verändert Produktion“ (WKO)

„Selbststeuernde und selbstoptimierende Produktion“ (TU Wien)

„Paradigmenwechsel hin zu verstärkter Vernetzung intelligenter Produktionstechnik“ (Fraunhofer)

Es gibt verschiedenste Definitionen für „Industrie 4.0“. Sie alle beschreiben das Verschmelzen von Informations- und Kommunikationstechnologien mit industriellen Strategien und Prozessen in vielen (kleinen) Schritten.

i

„Internet der Dinge hält Einzug in die Fabrik“ (FAZ)

„Internet der Dienste“ (ACATECH)

„Neue Geschäftsmodelle … und erhöhte Arbeitsqualität“ (ACATECH)

„Industrie … im Zeitalter der Digitalisierung … schafft neue Wachstumswege“ (Angela Merkel, Bundeskanzlerin)

„Smarte Kunden … individualisierte Produkte / Lösungen (Losgröße 1)“ (ACATECH)

„Jedes Produkt ist im Kern auch ein Service“ (McKinsey)

„Steigerung der Flexibilität und Produktivität ist

das Ziel von Industrie 4.0“(SAP)

„Auf dem Weg zu einer Industrie 4.0 müssen wir

noch viele Medien- und Datenbrüche

überwinden “ (SIEMENS)

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Unternehmen müssen zuerst „Computer auf dem Shop Floor“ realisieren. „Internet auf dem Shopfloor“ ist in den nächsten 15 Jahren zu managen!

Industrie 4.0 Industrielle Revolutionen im Überblick

17.05.2016 UNITY AG @ Industrie 4.0 4

4. Industrielle Revolution Autonome Produkte und Entscheidungs- prozesse steuern Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit

2. Industrielle Revolution Arbeitsteilige Massenproduktion von Gütern mit Hilfe von Fließbändern und elektrischer Energie

1. Industrielle Revolution Einführen mechanischer Produktionsanlagen (mit Dampf und Wasser)

3. Industrielle Revolution Automatisierung von Produktionsprozessen durch Elektronik und IT

Dampf-

maschine

Elektrische

Energie

Computer

Internet

auf dem

Shopfloor

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Was haben Unternehmen wie Kodak

oder Nokia gemein?

Sie waren sehr erfolgreich

Sie waren unangefochtener

Technologieführer

Was passierte mit diesen

Unternehmen:

Sie waren erstarrt im vergangenen

Erfolg

Sie verpassten Technologietrends

Trend verpasst

Konsequenz: Struktureller Bruch der Erfolgsgeschichte


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Die Welt wird digital – Neue Geschäftsmodelle bewirken Veränderungen des Nutzerverhaltens


Vom Buchladen zum eBook Vom Plattenladen zum Streaming

Vom Taxi zum Ride Sharing Von den Gelben Seiten zum Marketplace

Quelle: Siemens

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Towards 50 billion connections

Kommende Kommunikationsrevolution: „Vernetzte Dinge“

Es hat 100 Jahre gedauert, 500 Mio. Festnetztelefone aufzubauen, aber nur 20 Jahre, um 5 Mrd. Mobiltelefone zu verbreiten. Mit der Vernetzung von Geräten wird ein rasanter Anstieg auf 50 Mrd. Anschlüsse erwartet.

Wie wird sich die Vernetzung verändern?


Quelle: OECD (2012), „Machine-to-Machine Communications: Connecting Billions of Devices“, OECD Digital Economy Papers No. 192, S.37

1875 1900 1925 1950 1975 2000 2025

Global Connectivity

Personal Mobile

Digital Society,

Sustainable World

Things

People

Places

Inflection points

50 B

5.0 B

~0.5 B

Quelle: Ericsson 2010

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Der WLAN Wasserkocher

„Welcome Home“ und „Wake Up“ Modus

Fernsteuerung des Wasserkochers von

mobilen Endgeräten mittels Gratis-App

Nachricht, wenn Wasser heiß ist oder

nachgefüllt werden muss

Die Produktion der Zukunft

Ununterbrochene Lokalisation des Produktes

in der Produktion und Logistik über IP-

Adresse

Automatisierte Funktionstests in der

Produktion

Nutzerverhalten zur Produktverbesserung

Die

Die „IP-Fähigkeit“ des Produktes kann bereits in Produktion und Logistik genutzt werden.

Was hat ein Wasserkocher mit Industrie 4.0 zu tun?


Jutta

Quelle: http://www.amazon.de/iKettle-App-gesteuerter-Wasserkocher-1850-2200W/dp/B00BHXAWX4/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1414048667&sr=8-1&keywords=ikettle

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IP-fähige Werkstücke in der Produktion…

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Beherrschung von Varianzen, Reduzierung der Komplexität, transparente Fertigungsprozesse

9 17.05.2016 UNITY AG @ Industrie 4.0

… STEUERN DIE PRODUKTION. … ASSISTIEREN IN DER

MONTAGE.

… UNTERSTÜTZEN BEI PRÄZISEN

BEARBEITUNGSVERFAHREN.

… FÜHREN EIGENSTÄNDIG

QUALITÄTSPRÜFUNGEN DURCH.

… ZEIGEN DIE PRODUKTIVITÄT

IN ECHTZEIT.

… SIND JEDERZEIT

VERFOLGBAR.

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Inhalt





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Industrie 4.0 ermöglicht die Herstellung individueller, kundenspezifischer Produkte (und Dienste) zu Herstellkosten der Massenfertigung.

Industrie 4.0 Horizontale und vertikale Integration


Vertikale Integration

Von der Unternehmensleitebene bis

zur Fertigungsleitebene

Optimierte Produktionsplanung

und -steuerung im Kundentakt

Echtzeitfähigkeit der Performance-

Messung

Horizontale Integration:

Optimierter Material- und

Informationsfluss entlang der

Wertschöpfungskette

Wechsel von der bestandsgeführten

zur durchgängig bedarfsgesteuerten

Versorgung

Selbstgesteuerte Produktion und

Produktionsversorgung durch

intelligent automatisiertes Equipment

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Wie spezifiziere ich Prozess von der Konfiguration durch den Kunden bis zur Lieferung des individualisierten Produktes noch am selben Tag?

Kunden konfigurieren individuelle Produkte


Der Kunde konfiguriert ein Produkt

mit individuellen

Gestaltungsmerkmalen

„individuelles Blendendesign“

Erwartung Lieferservice:

„Same Day Delivery“

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IKEA App als Reaktion auf veränderte

Kundenbedürfnisse

Informationen über Produkte und Neuheiten

schnell und kostenlos

Papierloser Überblick mit Einschätzung über

Form, Farbe und Passgenauigkeit

App auf allen Arten mobiler Endgeräte abrufbar

Augmented Reality: 3D-Funktion zur virtuellen

Platzierung von IKEA Möbeln im Wohnzimmer

des Kunden

Reales Einkaufserlebnis von zu Hause aus

Individuelle Konfiguration des Kunden

Smart Distribution – Kunden Konfigurieren mit IKEA APP

Smart Distribution ermöglicht einfache und kostengünstige individuelle Information und Beratung der Kunden


Quelle: http://www.ikea.com/ms/de_DE/campaigns/services/kataloge_und_apps.html?icid=de|itl|fy15cw35-endfy15|serviceskataloge_und_apps|teaser|kw35|2#Katalog_App

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Die Kunden wollen konfigurieren und schnelle Lieferungen! Wir müssen antizipieren was der Kunde gerne hätte: Predictive Analytics!

Smart Distribution


Lösungsprinzip Big Data

WBZ ist größer als die

Kundenerwartung

Beispiel: Wir haben eine Lieferzeit

von 8 Wochen, versprechen aber

unseren Kunden Änderungen

innerhalb von 20 Tagen vor

Auslieferung

Um Reaktionszeiten auf die

Kundenwünsche anzupassen sind

neue Prozesse einzuführen:

Verbrauchsanalyse

Marktforschung

Markttest

Website Personalisierte Werbung

Wann bin ich „Out of Stock“?

… wird durch fortgeschrittene

Datenanalysen und Simulations-

technologien beantwortet

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Große Datenmengen werden mit

innovativer Technologie gesammelt und

analysiert

App gibt z.B. Aufschluss über

Bedürfnisse und Kaufverhalten der

Kunden

Wie lebt Deutschland? 3D-Funktion bietet

Einblicke in die Lebenswirklichkeit der

Kunden

Kaufverhalten kann antizipiert werden

Neuheiten und Favoriten können

geschickt platziert werden

Big Data – Der Blick ins Wohnzimmer

Big Data und Predictive Analytics können zur Ausrichtung der Unternehmensstrategie und für Sortimentsentscheidungen genutzt werden.


Quelle: http://www.ikea.com/ms/de_DE/campaigns/services/kataloge_und_apps.html?icid=de|itl|fy15cw35-endfy15|serviceskataloge_und_apps|teaser|kw35|2#Katalog_App

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Wer nach den Sternen der Industrie 4.0 greift, sollte schon das Dickicht einer vorindustriellen Werkstattfertigung verlassen haben.

Smart Production


Keine Industrie 4.0 ohne Prozessreife in

grundlegenden Standards und Methoden

Lean Production

Verschwendung vermeiden und

Wertschöpfung steigern

Kennzahlen quantifizieren Ist- und

Soll-Zustände

Simulation

Die Simulation sorgt dafür, das die

reale Anlage die Produktivitätsziele

erfüllt.

PLM

Digitale Produkt- und Prozessdaten

liegen vor

…

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Beispiel: iiwa (KUKA GmbH)

Lernfähig – Anlernen neuer Vorgänge ohne

Programmierung

Kollisionserkennung ermöglicht

Robotereinsatz in menschlicher Umgebung

Schnelle Integration in neue Montagevorgänge

Bearbeitung von kraftgeregelten

Montagevorgängen

Leichtbauroboter mit Gelenkmomentsensoren

Leichtbauroboter ermöglichen eine schnelle Inbetriebnahme bei neuen Arbeitsvorgängen. Durch Gelenkmomentsensoren können sie feinfühlige Montageaufgaben erledigen.


Quelle: http://www.automationspraxis.de/forschung/-/article/33568397/39317454/Mensch-und-Roboter-vereint/art_co_INSTANCE_0000/maximized/

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Beispiel: 3D Drucker zur Herstellung von leichteren

Produkten

Reduzierung des Gewichts von 155 g auf 70 g,

Reduktion um 55%

853 Sitze in einem Airbus A380 Reduzierung des

Gesamtgewichts um 72,5 kg

Gemessen am Lebenszyklus eines Flugzeugs

Einsparung von ca. 3,3 Mio. l Kerosin bzw. ca. 2 Mio.

EUR Kosten

Mittels additiver Fertigung können Formen geschaffen werden, die mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar waren.

Crucible Industrial Design, The SAVING project


Quelle: www.manufacturingthefuture.co.uk/

SLM 500 von SLM Solutions

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Datendurchgängigkeit ist technologisch möglich: Picking in KLT, KLT auf Palette, Palette auf autonomes FTS zu jeder Zeit ist die Menge und der Ort bekannt!

Smart Inbound Inhouse Outbound


Komplexität beherrschen ist möglich

wenn genug Wissen verfügbar ist:

autonome Einheiten organisieren

Bsp: „Konfektion Industriemotoren“

Bedarfssteuerung für A-Teile basiert

auf Echtzeitschnittstelle zu Vertrieb

wie auch Lieferant

Dezentral steuern z.B. eKANBAN

Erfassung der Kanban Karten mittels

Barcode Leser

Echtzeit Informationen überall

Automatisiert Transportieren

Staplerarme Fabriken sind ein Trend

Cleanliness als Motivation

Low Budget FTS stehen zur

Verfügung mit Payback < 12 Mon

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Fahrerlose Transportsysteme unterstützen intelligente Produktionssysteme günstig und flexibel.

Low Budget – Fahrerloses Transportsystem (FTS)


Einmalige Programmierung von definierten

Routen. Staplerfreie Zone wird so innovativ

umgesetzt

niedrige Anschaffungskosten und hohe

Wirtschaftlichkeit (Amortisation < 1 Jahr)

einfache Streckenänderung durch Navigation

per Induktion oder optischer Spurführung

Personen-/Hinderniserkennung

Steigfähigkeit bis 10%

Anhängelast bis 2.000 kg

geringer Wartungsaufwand/ einfache Reparatur

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Moderne Technologien in Logistikprozessen Anwendungsbeispiel Business Glass

Anzeigen von prozessrelevanten Informationen

im Sichtfeld des Bedieners

Direkte und bidirektionale Anbindung an ERP-

System über Head Tracking

Einbindung von Technologien wie Augmented

Reality, Barcode-Scannen, Bluetooth-Beacons,

RFID und Indoor Navigation

Nutzung von WiFi und GPS zur Lokalisierung

Freihändiges und uneingeschränktes Arbeiten

Intelligente Erweiterung der Lagersoftware


Quellen: i.ytimg.com/vi/ZWsBHISOqjA/maxresdefault.jpg; itizzimo.com/module/business-glasses/

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In drei Jahren erzielter Vorsprung von Firmen mit MES System: 400% höhere Rentabilitätssteigerung. Dies wurden bereits vor 10 Jahren gemessen. Quelle: „The MES Performance Advantage: Best of the Best Plants Use MES“; von Julie Frazer (Industry Directions Inc.), 1999-2002

Smart Manufacturing


MES* und APS sind Pflicht

Durchgängigkeit von Office Floor

(ERP) bis auf Shop Floor

Minimale Losgrößen ermöglichen

durch Universalaufnahmen etc.

Durchgängige Interaktion für

Änderungen

SCEM (Supply Chain Event

Management) einführen – falls etwas

schief geht, muss ad hoc umgestellt

werden können auf die Produktion

anderer Produkte, die auf Basis

vorhandener Bauteile produzierbar

sind…(Assistenzsysteme der

Fertigung)

*Manufacturing Execution Systeme sind Informations-

Portale in der Fabrik. Sie bilden die Schnittstelle

zwischen der Fertigungsebene mit der

Automatisierungstechnik und der

Unternehmensleitebene mit ERP-Systemen.

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IT-Funktionalität ermöglicht frühzeitig aufkommende Engpässe zu identifizieren, um Handlungsbedarfe abzuleiten und Mitarbeiter bedarfsorientiert einzusetzen.

MES für hohe Liefertreue

UNITY AG @ Industrie 4.0 17.05.2016 23

Engpassmaschine

Handlungsbedarf

Engpassmaschine

beobachten

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Verzug Ziel

© UNITY

Zwei Mobiltelefone können sich auch nicht direkt verständigen. Datendrehscheiben mit intelligenten Interpretern führen zum Ziel.

Industrie 4.0 konforme Prozesse Smart Sourcing


Interpreter als Forschungsschwerpunkt

intelligente Plattforen zur Anbindung

der Lieferanten mit

unterschiedlichen ERP-Systemen

RFID durchgängig implementieren

(Tier 1, Tier 2, Tier 3) für

Ladungsträger und Bauteile

(Track&Trace)

Rollende, „virtuelle“ Lager

realisieren (Verfügbarkeit mit

Zeitbezug, z.B. Transportzeiten)

hat Einfluss auf WBZ

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Beispiel: iBin-System Würth Elektronik

Intelligente Füllstands-, Zähl- und

Bestellinformation auf Behälterebene

Automatisierte Übermittlung der Informationen

per integrierter Kamera über RFID-Technologie an

das Warenwirtschaftssystem

Bestands-Transparenz

Echtzeit-Verfolgung des Verbrauchs

Eigenständiges Auslösen von Bestellungen

C-Teile Versorgung erfolgt per Echtzeit-

Übertragung mit Bildformat

Inventur auf Knopfdruck

Smart Sourcing zur Reduzierung der Kontroll- und Transportkosten. Ununterbrochene Füllstandsüberwachung zur Optimierung der Produktions- und Logistikabläufe.

Smart Sourcing – automatisierte Füllstandskontrolle


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Im Beispiel-Unternehmen führen 5 von 7 typische Lösungen im Kontext Industrie 4.0 zu hohem wirtschaftlichen Nutzen. Lediglich 2 Lösungen sind für das Beispiel-Unternehmen ungeeignet.

ROI Betrachtung für ein Mittelständisches Unternehmen

27 17.05.2016

Hebel

Potenzial

ROI nach 3 Jahren Einsparung pro Jahr Investitionsvolumen

Industrie 4.0-fähiges MES-System 1 487.000 € 458 % 896.599 €

27.800 € 133 % 27.699 €

57.400 € 106 % 19.892 €

2.180.750 € 61 % 644.267 €

222.300 € 1149 % 797.846 €

2.975.250 € 2.386.303 €

Digitaler Instandhaltungsservice 2

Lieferantengesteuerter Bestand 3

Autonome Lagersysteme 4

Milkrun 4.0 5

Summe

4.515.000 € - 37 % 344.244 €

172.750 € -15 % 26.196 €

Hybride Maschinen 6

Augmented Reality in der Montage 7

UNITY AG @ Industrie 4.0

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Erfolgsfaktor: Strukturierte Geschäftsmodellentwicklung


Entwicklung

Wertversprechen

Ableitung Ge-

schäftsmodell

Modellierung

Wertschöpfung

Planung

Umsetzung

Schaffung eines

tiefen Kunden-

verständnis

Identifikation von

Aufgaben,

Problemen und

Wünschen des

Kunden

Ableitung eines

Wert-

versprechens für

den Kunden

Überführung

eines Wert-

versprechens in

eine vermarkt-

bare Leistung

Nutzung von

erfolgreichen

Geschäfts-

modellmustern

Identifikation

möglicher

Risiken

Ableitung der

Wertschöp-

fungsstruktur

des Geschäfts-

modells

Darstellung von

beteiligten

Organisationen/

Personen, deren

Abhängigkeiten

und

Hauptprozessen

Ableitung von

notwendigen

Aktivitäten und

Erstellung einer

entsprechenden

Umsetzungs-

planung

Berück-

sichtigung

wirtschaftlicher

und technischer

Anforderungen

© UNITY

Mit Hilfe eines einheitlichen Dokumentationsschemas lassen sich Geschäftsmodelle strukturiert dokumentieren

29 17.05.2016

Kundenkanäle

Erlöskonzept

Kosten-struktur

Kunden-segmente

Marktleistung

Nutzen-versprechen

Kunden-beziehungen

Schlüssel-ressourcen

Angebotsmodell Kundenmodell Wertschöpfungsmodell Finanzmodell

Schlüssel-aktivitäten

Schlüssel-Partner

Organisa-tionsform

Risiken !

Vorteil für den Anwender

Anreiz für den Partner

UNITY AG @ Industrie 4.0

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Smart Electronic Factory

Die SEF ist eine Industrie 4.0-Evaluierungs-

umgebung in einer realen Elektronikfabrik

Industrie 4.0 Lösungen werden in einer

realen Produktionsumgebung kreiert,

getestet und validiert

Ziel: Produktionsprozesse leistungsfähiger

gestalten und Aussagen über prozess-

spezifische Problemstellungen erhalten

Beispielplattform für alle diskreten Fertiger

Know-how-Transfer über Ideen, Lösungs-

ansätze und real erzielte Ergebnisse

UNITY ist Teil der Smart Electronic Factory Industrie 4.0 Demonstrationsfabrik in Limburg an der Lahn


Mitglieder und Förderer:

Aktivitäten UNITY

Geschäftsmodelle entwickeln für Industrie

4.0 typische Technologien und

Paradigmenwechsel

Reifegradmodelle für die Einführung

Industrie 4.0 im Mittelstand

Business Case Berechnung zur

Priorisierung und Einführung Industrie 4.0

© UNITY

Teilaspekte von Industrie 4.0 sind bereits heute umsetzbar

Erheben Sie Ihren „Industrie 4.0 Status“ und Identifizieren Sie Ihre „Weiße Flecken“ auf dem Weg in die Zukunft

z.B. Digitaler Lückenschluss von manuellen Daten in Ihrer täglichen Auftragsabwicklung

Bedeutende Entwicklungen werden in Deutschland geleistet

Nutzen Sie den Wissensvorsprung am Standort Deutschland für Ihren Wettbewerbsvorteil

Besuchen Sie Industrie 4.0 Lernfabriken

Identifizieren Sie das Potenzial für Ihren Geschäftserfolg

Industrie 4.0 ist wie die „neue Seidenstraße“ für die Logistik. Machen Sie sich Gedanken welche Chancen und Risiken für Ihre Unternehmung daraus erwachsen.

Die Zukunft kommt von alleine. Der Fortschritt nicht!

Zusammenfassung


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

UNITY ist TOP CONSULTANT

www.unity.de www.unityconsulting.com

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