Logistik 4.0: Herausforderungen für Industrie und Logistikdienstleister - Regensburg, 21. Juli 2016 - FGR Regensburg
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Logistik 4.0: Herausforderungen für Industrie und Logistikdienstleister Regensburg, 21. Juli 2016 © Fraunhofer SCS
Logistik 4.0: Herausforderungen für Industrie und Logistikdienstleister Fördervereinigung Güterverkehrslogistik Regensburg e.V. Dr.-Ing. Roland Fischer Fraunhofer Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS in Nürnberg © Fraunhofer SCS
Inhaltsübersicht
1. Fraunhofer IIS und Arbeitsgruppe für Supply
Chain Services SCS: Eine kurze Vorstellung
2. Trends in der Logistik: Zur besonderen Bedeutung
von Digitalisierung
3. Digitale Transformation: Eine Betrachtung aus der
Anwendungsperspektive .....
4. ... es entstehen neue datengetriebene Lösungen
bei den Unternehmen die neue Geschäftsmodelle
erfordern
5. Die Herausforderungen für die Logistik auf Basis
einer laufenden Umfrage
© Fraunhofer 3
Das Fraunhofer IIS entwickelt neue Technologien und
Problemlösungen für Menschen und Unternehmen
Gegründet 1985
Mitarbeiter: ca. 1200
Budget: ca. 120 Mio. €
Standorte in Erlangen, Nürnberg, Fürth, Dresden, Ilmenau,
Würzburg, Bamberg, Deggendorf, Coburg, Waischenfeld
© Fraunhofer 4
Das Fraunhofer IIS arbeitet anwendungsorientiert in
unterschiedlichen Bereichen der Wirtschaft
Geschäftsfelder im Überblick
Medizintechnik
Lokalisierung
Versorgungsketten
(Fraunhofer Arbeitsgruppe für Supply
Audio und Multimedia Chain Services SCS)
Bildsysteme
Kommunikation
Energiemanagement
IC-Design und Entwurfsautomatisierung
Sensorsysteme
Sicherheitstechnik
Zerstörungsfreie Prüfung
© Fraunhofer 5
Fraunhofer SCS konzentriert sich auf innovative Services
für Logistik und Supply Chain Management
Aktivitäten im Bereich Versorgungsketten
Optim ierung: Prozes s e: Märkte:
u.a. Gestaltung Qualitatives und Qualitative und
logistischer Netze mit quantitatives quantitative Analyse von
Hilfe mathematischer Benchmarking insb. (Logistik-)
Verfahren logistischer Prozesse Märkten
Technologien: S erv ices :
Ges chäfts m odelle:
Konzeption und Engineering
Unterstützung von
Realisierung und Design von Services
Unternehmen bei der
CPS-basierter und
digitalen Transformation
Informationsdienste Service-Systemen
© Fraunhofer 6
Inhaltsübersicht
1. Fraunhofer IIS und Arbeitsgruppe für Supply
Chain Services SCS: Eine kurze Vorstellung
2. Trends in der Logistik: Zur besonderen Bedeutung
von Digitalisierung
3. Digitale Transformation: Eine Betrachtung aus der
Anwendungsperspektive .....
4. ... es entstehen neue datengetriebene Lösungen
bei den Unternehmen die neue Geschäftsmodelle
erfordern
5. Die Herausforderungen für die Logistik auf Basis
einer laufenden Umfrage
© Fraunhofer 7
Zukunftsbild: Beispiele für relevante Entwicklungen und
Trends aus Sicht des Fraunhofer SCS
Digitalis ierung
Nachhaltigkeit
Wis s ens ges ells chaft
Robotik
3D-Druck
Diversifizierung
S erv itization
Autonomes Fahren
© Fraunhofer 8
Inhaltsübersicht
1. Fraunhofer IIS und Arbeitsgruppe für Supply
Chain Services SCS: Eine kurze Vorstellung
2. Trends in der Logistik: Zur besonderen Bedeutung
von Digitalisierung
3. Digitale Transformation: Eine Betrachtung aus der
Anwendungsperspektive .....
4. ... es entstehen neue datengetriebene Lösungen
bei den Unternehmen die neue Geschäftsmodelle
erfordern
5. Die Herausforderungen für die Logistik auf Basis
einer laufenden Umfrage
© Fraunhofer 9
CPS als Basis für Digitalisierung und Industrie 4.0
Cyber-Physische Systeme CPS
Ende Beginn Beginn Heut e
18. Jhdt . 20. Jhdt . 70er Jahre
20. Jhdt .
4. In d u st r i el l e Rev o l u t i o n
auf der Basis von Cyber -
physischen Syst emen
Zunehmende Komplexit ät
3. In d u st r i el l e Rev o l u t i o n
durch Einsat z von Elekt ronik
und IT zur w eit eren
Aut omat isierung der Produkt ion
2. In d u st r i el l e Rev o l u t i o n
durch Einf ührung arbeit st eiliger
M assenprodukt ion mit Hilf e
von elekt rischer Energie
1. In d u st r i el l e Rev o l u t i o n Quelle: In Anlehnung an Schlick, Jochen;
St ephan, Pet er; Zühlke, Det lef : Produkt ion
durch Einf ührung mechanischer 2020 – Auf dem W eg zur 4. indust riellen
Revolut ion. In: IM – Fachzeit schrif t f ür
Produkt ionsanlagen mit Hilf e Inf ormat ion M anagement und Consult ing
von Wasser- und Dampf kraf t 27 (2012), Ausgabe 3, S. 26-33.
© Fraunhofer 10Arbeitsdefinition und Funktionen eines CPS
Cyber-Physische Systeme CPS
Definition: „Bei 'Cyber-Physical Systems'
handelt es sich um miteinander vernetzte,
„Ende“ eingebettete Systeme, welche mittels Sensorik
„Start“ die physische Welt erfassen, steuernd bzw.
regulierend auf diese einwirken und die
daraus gewonnenen Daten in die virtuelle
Welt integrieren.“
„Objekt“
Funktionen
Identifikation
„Mikro- Sensorische Datenerfassung
elektronik“
Bestimmung der Position
Datenverarbeitung und Steuerung
Lebenszyklus des Kommunikation und Vernetzung
Cyber-Physischen
Systems
© Fraunhofer 11Cyber-physische Systeme können ihren wirklichen
Nutzen nur im Anwendungskontext entfalten
CPS-basierte Lösungen
„Ende“ Anwender Lösungsraum für
„Start“ das Internet der
Dinge – Industrie
4.0 kann
Bedarfe verstanden werden
„Objekt“ entlang des als eine branchen-
Lebenszyklus spezifische
Ausprägung des
„Mikro- sogenannten
elektronik“ “Internet of
Bedarfs- und Things”
problemspezifische
Lösungen auf Basis von
Cyber-Physischen Systemen
Lebenszyklus des Lösungs-
Cyber-Physischen anbieter
Systems
© Fraunhofer 12Die „smarte Maschine“ von Kaeser Kompressoren
Beispiele aus der Praxis
Maschinen mit Internetanschluss melden
Leistungsdaten an den Hersteller
Funktionen der „smarten Maschine“:
Identifikation der Maschine auf
globaler Ebene
Digitale Aufnahme von Nutzungsdaten
direkt beim Kunden
Vernetzung und Kommunikation auf
globaler Ebene
Weiterleitung der Nutzungsdaten an
den Kundendienst des Herstellers
Aufrüstung von „dummen“ Maschinen mit
Rechner und Kommunikations-Gateway
Quelle: Kaeser Kompressoren
© Fraunhofer 13Der „smarte Schrauber“ von Fraunhofer
Beispiele aus der Praxis
Sensorik macht Schrauber-Bewegungen in
der Produktion nachvollziehbar
Funktionen des „smarten Schraubers“:
Ortung über Magnetfeld- und
Beschleunigungssensoren
Abgleich mit Bewegungsmodellen für
bestimmte Aktivitäten
Vergleich von Ist-Prozessen mit
vorgegebenen Sollprozessen
Hinweise auf Fehlbedienungen direkt
an den Werker
Verknüpfung eines Standardprodukts mit
komplexer Sensorik
Quelle: Fraunhofer IIS
© Fraunhofer 14DB Schenker verwandelt Mehrwegbehälter in CPS und
verleiht Behälterflüssen mehr Transparenz
Beispiele aus der Praxis
Eingebettete Mikroelektronik
in klassischen Transportboxen
Funktionen der „Secure Box“:
Identifikation und
Lokalisierung der Box
Sensorische Überwachung
des Innenraums
Monitoring & Fernsteuerung
des Schließmechanismus
Routenüberwachung
Neue Services im Bereich der
Warensicherung und der
Qualitätsdokumentation
Quelle: DB Schenker
© Fraunhofer 15Der „intelligente Behälter“ von Würth
Beispiele aus der Praxis
Eingebetteter „Sensorknoten“ 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
Kombination von Standardbehältern mit
miniaturisierter Mikroelektronik
Quelle: Würth
© Fraunhofer 16Kommunikationslösungen für Logistik
Drahtloses Pick-by-Local-Light mit s-net®:
flexible, wartungsarme Kommissioniersysteme
Drahtloses Pick-by-Light, das durch ad-hoc-
Vernetzung eine flexible Anpassung an neue
Gegebenheiten ermöglicht
Energieeffieziente Kommunikationsprotokolle
gewährleisten ein wartungsarmes System
(reduzierter Aufwand für Batteriewechsel)
Quelle: Fraunhofer IIS
Erhöhung der Kommissionierleistung durch
Lokalisierungskomponente
Verbindung zum Warehouse-Management-
Systeme durch Integrations- &
Anwendungsplattform IAP und Integration
innovativer Zusatzfunktionen wie die Ortung
der Kommissionierer innerhalb des Lagers
© Fraunhofer 17Zunehmende Leistung bei immer kleineren Baugrößen
Trends und Entwicklungen im Bereich CPS
Zunehmende Miniaturisierung
Einfachere Integration von Mikroelektronik in Produkte
Steigender Funktionsumfang
Von Identifikation über Sensorik, Ortung, Datenverarbeitung bis hin zu
Kommunikation und Vernetzung
Schnelles Generieren großer Mengen heterogener Daten
Einsatz neuer Datenbanktechnologien
Dezentralisierung von Datenverarbeitungsaufgaben
Verlagerung von Softwareanwendungen bis auf die Produktebene
Zunehmend flächiger Einsatz der Technologie
Neue Architekturen im Bereich der informationstechnischen Systeme von
Unternehmen und Wertschöpfungsketten
© Fraunhofer 18Inhaltsübersicht
1. Fraunhofer IIS und Arbeitsgruppe für Supply
Chain Services SCS: Eine kurze Vorstellung
2. Trends in der Logistik: Zur besonderen Bedeutung
von Digitalisierung
3. Digitale Transformation: Eine Betrachtung aus der
Anwendungsperspektive .....
4. ... es entstehen neue datengetriebene Lösungen
bei den Unternehmen die neue Geschäftsmodelle
erfordern
5. Die Herausforderungen für die Logistik auf Basis
einer laufenden Umfrage
© Fraunhofer 19Eine neue Infrastruktur für neue datengetriebene Lösungen
bzw. neue Informationsdienste zeichnet sich ab
Die notwendigen Basistechnologien ....
Wählscheiben-
Physische telefon RFID
Produkte zur SMS/e-mail Technologie
Befriedigung von Ein- und zwei-
Digitale
Bedürfnissen Multi- dimensionaler
soziale Netze
funktionale Barcode
Hybride eingebettete
Produkte – Digitale Cyber- Systeme
physische und Produkte physische
?
digitale Anteile Systeme
Cloud Intelligente
Application Computing Kleidung
Service mit ES
Providing Smart
Phones
Software für Big Data Laptops
und Pads
Personal Analytics und
Computer Data
Warehouses Ultrabooks
Softwarepakete
Mainframe mit integrierten Desktop
Computer Datenstrukturen Computer
© Fraunhofer 20Von der wettbewerbs-
verändernden Wirkung
smarter Produkte
Literaturhinweis
Smarte Produkte und CPS-basierte
Lösungen verändern
Werteversprechen, Kanäle zum
Kunden, die erforderlichen
Ressourcen, Kooperation und
Schlüsselpartnerschaften, Ertrags-
und Kostenstrukturen sowie den
Wettbewerb!
© Fraunhofer 21Etablierte Geschäftsmodelle müssen grundlegend
überdacht werden
Veränderung des Geschäftsmodells als Folge
Daten gewinnen zunehmend an
Wert für das Unternehmen
Grundlegend veränderte
Value Proposition
Weitere Veränderungen innerhalb
des Geschäftsmodells, z.B.:
... im Bereich der
Revenue Streams
(„Betreibermodelle“)
Quelle: Osterwalder
... im Bereich der und Pigneur
Kernkompetenzen („Service System Engineering“, „Digitalisierung“)
... im Zusammenhang mit Schlüsselpartnerschaften (Denken in „Business
Ecosystems“, „Open Innovation“-Konzepte) etc.
© Fraunhofer 22Für die digitale Transformation des Unternehmens
müssen die unterschiedlichsten Rolle besetzt werden
Ökosystemmodell im Überblick ...
Lösungs-
anbieter
Dienstleistungs-
nehmer oder
„User“ Anbieter
sicherer Anbieter von
Informa ons- Telekommunika ons-
dienste infrastruktur
Hersteller
Human-IoT-
Interface
Hersteller
Zer fizierungs- eingebe eter
App Pla orm organisa on Systeme
Hardware-
Pla orm
Entwickler von
So ware Database
anwendungen Eingebe etes
System
Middleware-
Betreiber von Pla orm
Anwendungs- Product
pla ormen
Anbieter Hardware-
Marke ng- von Hardware-
pla ormen
Pla orm
organisa on
Produkt-
hersteller
Datenbank- Datenbank-
betreiber anbieter
Finanz- Middleware-
intermediär anbieter
© Fraunhofer 23Inhaltsübersicht
1. Fraunhofer IIS und Arbeitsgruppe für Supply
Chain Services SCS: Eine kurze Vorstellung
2. Trends in der Logistik: Zur besonderen Bedeutung
von Digitalisierung
3. Digitale Transformation: Eine Betrachtung aus der
Anwendungsperspektive ....
4. ... es entstehen neue datengetriebene Lösungen
bei den Unternehmen die neue Geschäftsmodelle
erfordern
5. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen für
die Logistik …
© Fraunhofer 24Digitalisierungsgrad im Branchenvergleich
Digital Process Index
Quelle: d.VELOP
Große Potenziale im Bereich Logistik unterstellt, es fehlt an echten,
adaptierbaren Umsetzungen!
© Fraunhofer 25Transportlogistik 4.0 Fraunhofer Erhebung Fraunhofer SCS hat die wichtigsten Technologien und Anwendungen rund um die Digitalisierung identifiziert Aktuell wird der Umsetzungsgrad im Bereich überbetrieblicher Transport erhoben Das Gedankengut von Industrie 4.0 soll so in die Logistik überführt und Handlungsfelder aufgedeckt werden © Fraunhofer 26
Transportlogistik 4.0
Herausforderungen 1
Notwendigkeit des kettenübergreifenden Process Alignments
Einbindung der Vielzahl an Beteiligten ohne direkte Vertragsverhältnisse
Mitunter schnell wechselnde Beteiligte (langfristige Verträge insb. im
Bereich Sourcing eher die Seltenheit)
Frage nach dem auslösendem Element zum Einsatz digitaler Lösungen,
z.B.:METRO‘s Forderung alle WE-Paletten mit RFID zu kennzeichnen
© Fraunhofer 27Transportlogistik 4.0
Herausforderungen 2
Fehlende Wirtschaftlichkeits- und
Effizienzberechnungen digitaler Lösungen
Auswirkungen auf ROI für Unternehmen nicht
klar berechenbar
Individuelle Use-Case-Betrachtung notwendig,
z.B.: Kosten-Nutzen-Betrachtung Barcode vs.
Intelligenter Identifikationssysteme (bspw.
RFID)
Keine Branchenstandards bzgl.
einzusetzender Technik
Inhouse-Lösungen von großen Playern
Vielzahl an IT- / Technik-Dienstleistern mit
entsprechenden Angeboten
© Fraunhofer 28Transportlogistik 4.0
Herausforderungen 3
Datenschutz / Datensicherheit
Bedenken über Datenweitergabe an Dritte
Oftmals fehlt eine zentrale, neutrale Instanz als
Datendrehscheibe
Einheitliche, international geltende Regeln sind
erforderlich
Awareness und Datenkultur
Datenqualität bei vielen Partnern noch nicht
ausreichend vorhanden
Datenanalysequalitäten in Unternehmen noch nicht
zufriedenstellend
© Fraunhofer 29Transportlogistik 4.0
Herausforderungen 4
Beschwerliche Integration von
Innovationen
Systematischer Überblick über
Innovationen fehlt
Fehlende Experten in den
Unternehmen zur
Umsetzungsbegleitung
Fehlende Budgets für F&E bzw.
Pilotisierungen
Sorge vor Abhängigkeiten von IT-
Dienstleistern
Deutscher Mittelstand i.d.R.
Nachzügler in Innovationen
© Fraunhofer 30Fraunhofer IIS und SCS treiben das Thema Digitalisierte
Produktion und Logistik im Rahmen des ZD.B
Digitalisierte Produktion in Bayern
Leitprojektantrag wurde
im Frühjahr 2015 gestellt
Start der Förderung war
am 01.04.2015 für 5 Jahre
Schwerpunkte:
Umsetzung von
Leitanwendungen
Schließen möglicher
technischer Lücken
Demonstration von
Lösungen in der smarten
Testfabrik
Verkürzung von Time-to-Market-Zyklen für die Anwendung moderner
IuK-Technologie in Produktion und Logistik
© Fraunhofer 31Zusammenfassung Digitalisierung als Zukunftstrend identifiziert Industrie und Logistik 4.0 basieren auf Cyber-Physischen Systemen die durch zunehmende Miniaturisierung, steigenden Funktionsumfang und flächige Vernetzung ermöglicht werden es entstehen neue Infrastrukturen für datengetriebene Lösungen und Informationsdienste die vielfach größere Datenmengen erzeugen auf Basis der Datendienste entstehen neue Prozesse und auch neue Geschäftsmodelle etablierte Geschäftsmodelle müssen überdacht werden und neue Rollenmodelle müssen entstehen dürfen die entstehenden Herausforderungen für die Wirtschaft (v.a. dem Mittelstand) müssen angenommen und adressiert werden die Bayerische Staatsregierung hat dies erkannt und mit dem Zentrum für die Digitalisierung Bayern ZD.B die Grundlage gelegt © Fraunhofer 32
Ansprechpartner
Kontaktinformationen
Dr.-Ing Roland Fis cher
Geschäftsführer
Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Email: roland.fischer@scs.fraunhofer.de
www.iis.fraunhofer.de / www.scs.fraunhofer.de
FhG/SCS behält sich alle Rechte an der Präsentation vor. Die Urheberrechte an der Präsentation liegen vollständig
bei FhG/SCS. Die Nutzung oder der Ausdruck der Präsentation ist ausschließlich für den internen Gebrauch
gestattet. Jede darüber hinaus gehende Verwendung, insbesondere die Weitergabe – auch von Bestandteilen der
Präsentation – an Dritte sowie die kommerzielle Nutzung und Verbreitung sind grundsätzlich nicht gestattet.
© Fraunhofer IIS, 2015
Seite 33Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
© Fraunhofer SCS
34Sie können auch lesen
