Schweißtechnik und Schneidtechnik - Ready for Industrie 4.0! (Strategien und Geschäftsmodelle für eine vernetzte Fertigung) - TÜV Nord
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Schweißtechnik und Schneidtechnik
- Ready for Industrie 4.0!
(Strategien und Geschäftsmodelle
für eine vernetzte Fertigung)
Dr. – Ing. Klaus Middeldorf
Vortrag: 9. November 2018
km@conversio-changepartner.com
Stand: 5. November 2018
www.conversio-changepartner.com
Gliederung des Vortrags
Definitionen Industrie 4.0 / Digitale Transformation der Wertschöpfung
Digitalisierungsstrategien / Industrie 4.0 – Strategien für Unternehmen
Basiselement Industrie 4.0: Internet der Dinge / Cloud Computing
Kernelemente Industrie 4.0: Cyber Physische Systeme / Vertikale und
Horizontale Vernetzung / Data Analytics / Digital Engineering /
Steuerungsfunktionen der Mitarbeiter
Vernetzte schweißtechnische Fertigung / Arbeitsgestaltung / Aus- und
Weiterbildung
Industrie 4.0 – Strategie für Unternehmen
Zusammenfassung / Ausblick
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 2
Industrie 4.0 – Definition
„Industrie 4.0 ist die strategische Initiative für die Digitalisierung
in der produzierenden Industrie.“
(1.100.000 Google Eintragungen Industrie 4.0 und produzierende Industrie)
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 3Industrie 4.0 - Begriff
Marketing Begriff Industrie 4.0 Hannover Messe 2011 …
Google Abfragen Juni 2018 / November 2018
Industrie 4.0 37.110.000 / 53.000.000 Ergebnisse
Industrie 4.0 und Maschinenbau 1.280.000 / 1.520.000 Ergebnisse
Industrie 4.0 und Anlagenbau 399.000 / 409.000 Ergebnisse
Industrie 4.0 und Schweißtechnik 62.000 / 64.300 Ergebnisse
… tausende / hunderte YouTube – Videos …
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 4Industrie 4.0 – Ansatz für die Schweißtechnik
Industrie 4.0 ist kein Produkt, kein Prozess, kein Projekt …
sondern ein Impuls an die produzierende (schweißtechnische)
Industrie durch die Integration moderner Informations- und
Kommunikationstechniken neuartige, intelligente
Produktionsanlagen und Produktionssysteme zu entwickeln
(Hersteller), mit der Anwender (teilweise / kontinuierlich / …) mit
einer digitalen Transformation ihrer Wertschöpfung beginnen
können …
(Reinhard, G.; 2017 / conversio; 2017)
13.11.2018 5Digitale Transformation der Wertschöpfung
Digitale Transformation (der Wertschöpfung) ist die Nutzung der
Informations- und Kommunikationstechnik zur Optimierung der
Wertschöpfung (nicht nur in der realen Welt) …
(was unter anderem bedeuten kann, mit digitalen Werkzeugen
Werte für die Unternehmen und für deren Kunden zu schaffen)
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 6Prozess der Wertschöpfung (1)
Führung und Strategie
Operational
Excellence
Umsatzleistung
Mitarbeiter, Ressourcen und Kompetenzen
(nach Jodlbauer, H.; 2018 / FIR; 2015)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 7Digitale Transformation der Wertschöpfung (2)
Führung und Strategie
Plus
Operational
Excellence
Plus
Umsatzleistung
Mitarbeiter, Ressourcen und Kompetenzen
(Jodlbauer, H.; 2018 / FIR; 2015)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 8Digitale Transformation der Wertschöpfung
Ein Produkt (Stromquelle, Brenner, Roboter …) bleibt ein Produkt …
Der Käufer eines Produktes (Stromquelle, Brenner, Roboter … ) erwartet aber
mehr als nur ein Produkt, sondern die Erfüllung einer Aufgabe …
Zusätzlich erwartet der Käufer (Anwender) eines Produktes, dass er mit den
Daten, die er aus dem Einsatz des Produktes (in der realen Welt) gewinnen
kann, einen Mehrwert (in der digitalen Welt) generieren und (gegebenenfalls)
neue Geschäftsmodelle (sowohl in der realen, als auch in der digitalen Welt)
entwickeln kann …
(Jodlbauer, H.; 2018 / conversio; 2017 / Drenth, R.; 2017)
13.11.2018 9Digitale Transformation der Wertschöpfung
Systematik (it´s all about data)
Konnektivität: Erfassung, Nutzung von Daten durch Vernetzung von Produkten,
Maschinen, Mitarbeitern, Kunden (Schnittstellen, Architekturen, Datensicherheit!)
Information: Generierung von Information auf Basis der gesammelten Daten (zum
Beispiel in smart cockpits mit digitalen Echtzeit-Informationen, in der Beziehung zu
KPIs, zur Nutzung im digital shop floor management)
Wissen: Analysiertes, kontextualisiertes Wissen aufbauen und teilen (zum Beispiel
zur Unterstützung der Werker, Operatoren, Meister, Aufsichtspersonen)
Prognose: Auf Basis vorrausschauender Mustererkennung (bekanntes Beispiel
predictive maintenance)
Autonomie: Selbstständige Abstimmung der Elemente der Fertigungssysteme /
autonome Systementscheidungen … (ROI; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 10Digitale Transformation der Wertschöpfung
Daten – Information - Wissen
Big Data, Advanced Analytics, Applikationswissen und Zielvorgaben
Kontext Erfahrung
Daten Information Wissen • Entscheidung
• Anwendung
• Handeln
• Analysieren • Sinngebende Verknüpfung
• Kategorisieren
• Strukturieren
Vergangenheit verstehen, Ursachen erkennen, Entwicklungen vorhersagen und handeln
(Brecher, C., Königs, M.; 2017 / Jodlbauer, H.; 2018 / Steinhaus, I.; 2016 / WGP; 2016)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 11Digitale Transformation der Wertschöpfung
Prognose und Autonomie in der Fertigung
Etappen des Industrie
4.0-Entwicklungspfades
(Reinhart; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 12Glauben wir an Disruption ?
The reason why it is so difficult for existing companies to capitalize on disruptiv innovations is that their
processes and their business model that makes them good at the existing business actually make them bad at
competing for disruption. (Clayton Christensen, Boston Consulting / Harvard Business School)
Performance
Zeit
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 13Digitalisierungsstrategien Industrie 4.0 - Strategie … sind voneinander abhängig!
Digitalisierungskonzept für Unternehmen
hoch
Digitale Fähigkeiten Transformationsfähigkeiten
Digitale Kundenereignisse Vision, Ziele, Strategien
Trendsetter Vorreiter
Digitale Produkte und Digitale Experimentierer Digitale Leader Kultur, Leadership, Führung
Digitale Fähigkeiten
Dienstleistungen
Governance
Geschäftsmodelle
Arbeitswelt 4.0
Digitale Prozesse und
Organisation Kernkompetenzen,
Anfänger Konservative Fähigkeiten,
Nutzung von Daten Analoge Skeptiker Analoge Visionäre IT – Fähigkeiten
gering Transformationsfähigkeiten hoch
(conversio; 2017 / Universität St. Gallen; 2016 / Schircks, A. D.; 2017)
www.conversio-changepartner.com 15Digitalisierungsstrategie für die Schweißtechnik
Für die Schweißtechnik wird eine Doppelstrategie vorgeschlagen:
Top – Down (Vision / strategische Ziele)
Bottom – Up
(technische Anwendungen zum Beispiel die Echtzeitkontrolle von
Produktion und Qualität, predictive maintenance für Geräte der
Schweißtechnik, der Einsatz von Assistenzsystemen, …)
Umsetzung von Industrie 4.0 ermöglicht Kostensenkung und
Umsatzsteigerung … und ist kundengetrieben …
13.11.2018 16
(conversio; 2017)Basis- / Kernelemente – Industrie 4.0 Industrie 4.0 als Impuls …
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 18
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenInternet der Dinge, Dienstleistungen, Menschen,
Everything …
Vernetzungsmöglichkeit von Dingen (und Dienstleistungen, …) ist faktisch
unbegrenzt …
Ein Internet der Dinge (und Dienstleistungen, …) ist realisierbar …
Bereits heute kommunizieren mehr „Dinge“ miteinander als Menschen …
(Internet der Dinge eröffnet schnell neue Möglichkeiten für „Dinge der
Schweißtechnik“ …)
(Zäh, M.; 2017 / Zumker, L.; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 19Internet der Dinge, Dienstleistungen, Menschen,
Everything …
Kunden Dienste Technologien / IT -
Unternehmen Infrastruktur
Cloud Computing
Internet der Dinge
und Dienste Daten
Objekte / Dinge
Maschinen CPS
Bauteile smart products
Internet
Zahnbürsten
IP Kaffeemaschinen
Fahrzeuge
… Internet der Dinge
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 20Cloud Computing / cloud basierte Plattformen
Verfügbarkeit und Akzeptanz …
Verteilung von Rechnerleistungen und Rechnerprozessen
Verteilung von Speicherungen von Daten
• Infrastructure as a Service IaaS
• Platform as a service PaaS
• Software as a Service SaaS
• Data as a Service, Analytics as a Service XaaS
(Krüger, J. u. a.; 2017 / Lechler, A., Schlechtendahl, J.; 2017 / Jodlbauer, H.; 2018 / WGP; 2016 / Drenth, R. u.a.; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 21Cloud Computing / cloud basierte Plattformen
„Jede Cloud eines deutschen, zertifizierten Anbieters ist sicherer als die
lokale IT eines deutschen Mittelständlers …“ (Dirk Schäfer, DigitalThinx GmbH, Köln; 2018)
Geringer Investitionsbedarf in IT – Infrastruktur (und gute Umsetzung) für
einen schnellen Einstieg …
Unbegrenzte Skalierbarkeit bei zunehmendem / abnehmendem Bedarf an IT –
Leistungen …
(conversio; 2017)
13.11.2018 22Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 23
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenPragmatische Umsetzung von Industrie 4.0 in eine vernetzte schweißtechnischen Fertigung Basiselemente, Kernelemente
Industrie 4.0 – Schweißtechnik
(Schweißen und Schneiden 17 / EuroBLECH 18)
Ausgangspunkte sind unter anderem die veröffentlichten Strategien zu
Industrie 4.0 in der Schweißtechnik von Unternehmen sowie deren Produkte
und Dienstleistungen, zum Beispiel digitalisierte Stromquellen, integrierte
Datenmanagementsysteme und Roboteranwendungen in einer vernetzten
schweißtechnischen Fertigung …
CLOOS, FRONIUS, EWM, LORCH, KEMPPI, ESAB, VOESTALPINE, LINDE …
FANUC, KUKA, …
(conversio; 2017 / Middeldorf, K.; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 25Industrie 4.0 – Schweißtechnik
(Schweißen und Schneiden 17 / EuroBLECH 18)
Elemente des Arbeitsschutzes als smarte Komponenten in einer
schweißtechnischen Fertigung / „connected safety“
3M, KEMPER, RoboVent, TEKA, …
Vernetzter Arbeitsschutz beim Schweißen: Industrie 4.0 – B2B – Portal; Kemper 2017
Bringing Air Quality Controls into Industry 4.0; RoboVent 2018
(conversio; 2017 / Middeldorf, K.; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 26Industrie 4.0 – Schweißtechnik
(Fachmesse Schweißen und Schneiden 2017)
Mensch-Maschine-Interaktion / Schweißtrainersysteme
FRONIUS, WELDPLUS, SLV Halle …
Übergang von der Nutzung der VWTS in der Ausbildung zur Nutzung der
VWTS in der schweißtechnischen Fertigung: EWM Award „Physics of
Welding“ 2017 für Augmented Reality Assistenzsystem beim Schweißen –
Bewegungs- und Prozessparameter beim Schweißen können über eine
augmented reality Umgebung zwischen Anwendern weltweit in Echtzeit
ausgetauscht werden …
(Alexander Atzberger, Universität der Bundeswehr München)
(conversio; 2017 / welding and cutting today, 26. September 2017 / Middeldorf, K.; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 27Industrie 4.0 – Schweißtechnik / Literatur
Veröffentlichungen (Auswahl) …
Jüttner, S. und andere; 2016 (WGF – Studie: Industrie 4.0 – Bedeutung für die
Fügetechnik)
Schnick, M., Bergmann, J. P.; 2016 (KJELLBERG Finsterwalde, TU Ilmenau …
zur Forschungsroadmap Industrie 4.0)
Göppert, J.; 2016 / 2017 (LORCH Schweißtechnik)
Löffler, K., Hengesbach, S.; 2016 (TRUMPF Lasertechnik)
(Purrio, M.; 2016; Promotionsvortrag ISF RWTH Aachen; Digitalisierung in der Schweißtechnik – Ist das schon Industrie 4.0?)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 28Industrie 4.0 – Schweißtechnik / Literatur
Veröffentlichungen (Auswahl) …
Posch, G. und andere; 2017 (FRONIUS International White Paper: Industrie 4.0
in der Schweißtechnik)
Pitzer, J. P.; 2017 (CARL CLOOS Schweißtechnik)…
Middeldorf, K.; 2018 (conversio …)
Reisgen, U., Middeldorf, K. und andere; 2018 (ISF RWTH Aachen …)
Ivanov, B.; 2018 (EWM)
………
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 29Dezentrale, smarte Prozesselemente / CPS (beim MSG – Schweißprozess)
Drahtvorschubeinheit Schweißdaten-
Schutzgasversorgung
erfassungssyteme:
Smart Kühlung
CPS
Cloos Qineo Data
Multisensor Manager
Fronius Weldcube
Smart EWM X Net
CPS
Lorch Q-Sys / Data
Energiequelle
U Kemppi WeldEye
(volldigitalisiert)
I
ESAB Weldcloud /
Flowcloud / cloud
Smart
services
Schutzgasdüse
CPS Linde Avanto
Smart Absaugungsanlage
CPS Schweißbrenner ……
Connected Safety
Kontaktrohr
Lichtbogen
Smart
CPS Schmelzbad
Werkstück
CPS Cyber Physische Systeme
www.conversio-changepartner.com Zusammenarbeit mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF 13.11.2018 30
Reisgen et al / RWTH AachenAutomatisierte schweißtechnische Fertigung /
vernetzte schweißtechnische Fertigung
Der bisherige Regelkreis einer automatisierten schweißtechnischen Fertigung
ist bekannt … (unter anderem Reisgen, U., Stein, L.; 2016)
Eine vernetzte (autonome) schweißtechnische Fertigung ist nicht einfach die
Fortführung der Automatisierung …
Änderungen ergeben sich dadurch, dass im Schweißprozess smarte Bauteile,
smarte Schweißbrenner, … smarte Laserstrahl - Bearbeitungsköpfe …,
smarte Stromquellen, … smarte Roboter, smarte Messeinrichtungen (smarte
Sensoren, smarte Aktoren) wirken (und zwar dezentral!) …
… solche dezentralen, smarten Prozesselemente wirken als CPS / cyber
physische Systeme …
13.11.2018 31
(Conversio, 2017)Automatisierung / Vernetzung (KPMG; 2016)
Cyber-physische
Mechanisierung Elektronisierung Automatisierung Systeme (CPS)
Mechanische Mechatronische Automatisierte Cyber-physische
Systeme Systeme Systeme Systeme CPS
Informationstechnik
interagiert mit physischen
Prozessen
Komplexität
Informationstechnik
Steuerungen Kommunikationstechnik
Elektronik Elektronik Elektronik
Mechanische Baugruppen Mechanische Baugruppen Mechanische Baugruppen Mechanische Baugruppen
Technologien
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 32Dezentrale, smarte Prozesselemente / CPS
Aufbau von Cyber Physischen Systemen
RAMI 4.0 I4.0 Kommunkation Verwaltungsschale ist der digitale
Anteil
Geschäftsprozesse Verwaltungsschale gibt jedem
Verwaltungs- Schale
Gegenstand:
Digitale Welt
Funktionen
Daten eigene Identität
Gegenstand
z.B. Maschine Selbstbeschreibung
Kommunikation Intelligenz
Kommunikationsmöglichkeit
Digitalisierung
Real
Physische Dinge
Grafik © Platform Industrie 4.0 und ZVEI, Modell Verwaltungsschale ©ZVEI SG Modelle und Standards,
Piktogramm © Anna Salari, designed by freepik
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 33Dezentrale, smart Prozesselemente / CPS / Aufbau von cyber physischen Systemen
CPS
Schalenmodell
Embedded System
Elektronik
Sensorik Aktorik
Software
Eigenschaften
Mensch- Digitale
• Prozesse durch Aktorik beeinflussen
Maschine Netzwerk
Schnittstelle Schnittstelle • Daten durch Sensorik erfassen
• Verbunden durch digitale Netzwerk und Mensch-
Maschine Schnittstellen
34 Industrie 4.0 beim Metallschutzgasschweißen | DVS Congress | 17.09.2018
S. Mann | K. Middeldorf | R. Sharma | K. Willms | G. Buchholz
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen | Institut für Schweißtechnik und FügetechnikDezentrale, smarte Prozesselemente / CPS
Aufbau von cyber physischen Systemen
CPS sind existierende mechatronische Systeme (Stromquellen,
Schweißbrenner, Sensoren, Aktoren, …) die ergänzt werden durch
• „dezentrale Intelligenz“
und durch
• „globale Kommunikationsmöglichkeit“.
Das heißt: diese CPS sind beliebig verkoppelbar und jederzeit wieder
entkoppelbar … (und entfalten ihre Wirkung im Zusammenwirken mit anderen
CPS … in Form von CPPS / cyber physischen Produktionssystemen)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 35Dezentrale, smarte Prozesselemente / CPS (beim MSG – Schweißprozess)
Drahtvorschubeinheit Schweißdaten-
Schutzgasversorgung
erfassungssyteme:
Smart Kühlung
CPS
Cloos Qineo Data
Multisensor Manager
Fronius Weldcube
Smart EWM X Net
CPS
Lorch Q-Sys / Data
Energiequelle
U Kemppi WeldEye
(volldigitalisiert)
I
ESAB Weldcloud /
Flowcloud / cloud
Smart
services
Schutzgasdüse
CPS Linde Avanto
Smart Absaugungsanlage
CPS Schweißbrenner ……
Connected Safety
Kontaktrohr
Lichtbogen
Smart
CPS Schmelzbad
Werkstück
CPS Cyber Physische Systeme
www.conversio-changepartner.com Zusammenarbeit mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF 13.11.2018 36
Reisgen et al / RWTH AachenInternet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 37
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenVertikale und horizontale Integration
(conversio; 2017)
Vertikale
Integration
(Technologie)
Horizontale Integration (Geschäftsmodell)
13.11.2018 38Vernetzte Fertigung:
optimale Verteilung der Funktionalitäten
Bauteile, Sensoren und Aktoren, Maschinen, Systeme, Roboter …
werden smart, sie besitzen eine dezentrale Intelligenz, werden dezentral
gesteuert und können untereinander und mit der Umwelt und mit dem
Menschen kommunizieren (agieren somit als cyber physische Systeme) …
… die dadurch generierten Daten ermöglichen neue Erkenntnisse (Data
Analytics) und die Rückführung der Daten auf die verschiedenen
Handlungsebenen der Fertigung ermöglicht eine neue Verteilung von
Funktionalitäten (vertikale Integration).
(Bauernhansl, T.; 2017 / WGP; 2016 / conversio; 2016 / Drenth, R.; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 39Vernetzte Fertigung:
optimale Verteilung der Wertschöpfungsbeiträge
Bauteile, Sensoren und Aktoren, Maschinen, Systeme, Roboter …
werden smart, sie besitzen eine dezentrale Intelligenz, werden dezentral
gesteuert und können untereinander und mit der Umwelt und mit dem
Menschen kommunizieren (agieren somit als cyber physische Systeme) …
… die dadurch generierten Daten ermöglichen durch eine horizontale
Integration neue Geschäftsmodelle mit einer neuen Verteilung von
Wertschöpfungsbeiträgen.
(Conversio; 2017 / Wildemann, H.; 2017 / Gausemeier, J., Wiesecke, J.; 2017 / Kaufmann, T., Forstner, L.; 2017 / FIR; 2015)
13.11.2018 40Vertikale und horizontale Integration:
Einsparpotentiale und Entwicklungspotentiale 1
Kosten Effekte Potenziale
Bestandskosten Reduzierung Sicherheitsbestände 30 bis 40%
Ausgleich unterschiedlicher Bestellperioden
Optimierung der supply chain
Fertigungskosten Verbesserung Gesamtanlageneffektivität 10 bis 30%
Prozessregelkreise
Verbesserung Personalflexibilität
Logistikkosten Erhöhung Automatisierungsgrad 10 bis 30%
(Fraunhofer IPA ergänzt durch Fraunhofer IPT, in WGP; 2016) / (Schneider, R.; 2017)
13.11.2018 41Vertikale und horizontale Integration:
Einsparpotentiale und Entwicklungspotentiale 2
Kosten Effekte Potenziale
Komplexitätskosten Erweiterung Leistungsspannen 60 bis 70%
Reduktion trouble shooting
Prosumer Model
“Qualitätskosten” Everything as a Service (XaaS) 10 bis 20%
Echtzeitnahe Qualitätsregelkreise
Instandhaltungskosten Optimierung Lagerbestände Ersatzteile 20 bis 30%
Zustandsorientierte Wartung
Dynamische Priorisierungen
(Fraunhofer IPA ergänzt durch Fraunhofer IPT, in WGP; 2016) / (Schneider, R.; 2017)
13.11.2018 42Vertikale und horizontale Integration
(conversio; 2017)
Vertikale
Integration
(Technologie)
Horizontale Integration (Geschäftsmodell)
13.11.2018 43Vertikale Integration
klassische Automatisierungspyramide
Schematischer Aufbau der
Automatisierungspyramide
mit Systemkomponenten
(oberhalb des eigentlichen
Produktionsprozesses, das
zu fertigende Bauteil spielt
eine passive Rolle)
(Gorecky, D. und andere; 2017)
13.11.2018 44Vertikale Integration
dezentrale, smarte Prozesselemente / CPS
Digitales Produktgedächtnis
Das zu fertigende Bauteil wird zu
einem smarten Bauteil, welches
mittels eines digitalen
Produktgedächtnisses seinen
Produktionsprozess aktiv
beeinflussen und bestenfalls
vollkommen autonom steuern kann
(Gorecky, D. und andere; 2017)
13.11.2018 45Vertikale Integration
Auflösung der Automatisierungspyramide
Automatisierungspyramide
im Kontext von Industrie 4.0
/ Wirkung von dezentralen,
smarten Prozesselementen /
CPS / Übertragung von
Funktionen in eine Cloud
(Gorecky, D. u.a.; 2017) / (Kleinemeier, M.; 2017) / (Berger, C. u.a.; 2016)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 46Vertikale Integration / schweißtechnische Fertigung
Auflösung der Automatisierungspyramide
Management Level
ERP
Planning Level ERP PLC
MES MES
Control Level
PLC
Production Processes Field Level
… … … … … …
Schweiß- Stromquelle Schweiß- Stromquelle
Steuereinheit Steuereinheit
brenner brenner Drahtkoffer
Drahtkoffer
Roboter/ Roboter/
Werkstück Werkstück Schweißer
Schweißer
47 Industrie 4.0 beim Metallschutzgasschweißen | DVS Congress | 17.09.2018
S. Mann | K. Middeldorf | R. Sharma | K. Willms | G. Buchholz
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen | Institut für Schweißtechnik und FügetechnikVernetzte, digitalisierte, schweißtechnische Fertigung –
Industrie 4.0 beim Metallschutzgasschweißen
U. Reisgen*, K. Middeldorf**, R. Sharma*, K. Willms*, G. Buchholz*** und S. Mann*
*Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF), RWTH Aachen
**conversio change management ug
***FEF Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Fügetechnik GmbHAnwendung von Industrie 4.0 – Autonomiefähiges Schweißfertigungssystem
Applikationsanforderung
Produktqualität
Schweißexpertenwissen
Prozessraum
Aktueller Prozessrand-
Prozesszustand bedingungen Schweißparameter
Sensoren Roboter/ Stromquelle
Schweißprozess
Variation der
Prozessrandbedingungen
49 Industrie 4.0 beim Metallschutzgasschweißen | DVS Congress | 17.09.2018
S. Mann | K. Middeldorf | R. Sharma | K. Willms | G. Buchholz
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen | Institut für Schweißtechnik und FügetechnikAnwendung von Industrie 4.0 – Vertikale Integration des Schweißfertigungssystems
ERP
Planungsebene MES
Produktions- Produktions-
qualität/-stabilität optimierung
Prozess- Informationsverarbeitung
Anlagenbediener Status
Analyse und Auswertung
von Prozessinformationen
Fernwartung/-diagnose Störungs- zur Generierung von
behebung Bewertungskriterien
(Schweißnahtqualität, Prozessstabilität)
Prozess- Prozess-
informationen optimierung
vorgelagerter Subsequent
nachgelagerter
Prozess Process
Prozess
Prozessebene
50 Industrie 4.0 | Maritime Technik | 26. April 2018
Klaus Middeldorf | Konrad Willms
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen | Institut für Schweißtechnik und FügetechnikAnwendung von Industrie 4.0 – Vernetzte Produktgüte in der schweißtechnischen Fertigung
Produktgüte
Prozesszustand
Historie | Prädiktion
Modellbildung - Statistik - Empirie
Eigenschaft Quelle
Komponenten Prozessdaten Randbedingungen
Prozessgrößen
Teilfunktion Transient
Wirtschaftlichkeit
Funktionsfähigkeit Stationär
Prozessklassifikation
Beispiel
Drahtrolle Schweißspannung Werkstück
Stahldraht, 1,2mm X Kurzschlüsse, Werkstoff
X Betriebsstunden X Lichtbogenzeit, Schweißposition
Impulslichtbogen
51 Industrie 4.0 beim Metallschutzgasschweißen | DVS Congress | 17.09.2018
S. Mann | K. Middeldorf | R. Sharma | K. Willms | G. Buchholz
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen | Institut für Schweißtechnik und FügetechnikDezentrale, smarte Prozesselemente / CPS (beim MSG – Schweißprozess)
Drahtvorschubeinheit Schweißdaten-
Schutzgasversorgung
erfassungssyteme:
Smart Kühlung
CPS
Cloos Qineo Data
Multisensor Manager
Fronius Weldcube
Smart EWM X Net
CPS
Lorch Q-Sys / Data
Energiequelle
U Kemppi WeldEye
(volldigitalisiert)
I
ESAB Weldcloud /
Flowcloud / cloud
Smart
services
Schutzgasdüse
CPS Linde Avanto
Smart Absaugungsanlage
CPS Schweißbrenner ……
Connected Safety
Kontaktrohr
Lichtbogen
Smart
CPS Schmelzbad
Werkstück
CPS Cyber Physische Systeme
www.conversio-changepartner.com Zusammenarbeit mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF 13.11.2018 52
Reisgen et al / RWTH AachenVertikale und horizontale Integration
(conversio; 2017)
Vertikale
Integration
(Technologie)
Horizontale Integration (Geschäftsmodell)
13.11.2018 53Horizontale Integration / Vernetzung entlang der
Wertschöpfungskette
(Schuh, G. und andere; 2017 / Kaufmann, Th., Forstner, L.; 2016)
13.11.2018 54Horizontale Integration / Vernetzung entlang der
Wertschöpfungskette im Anlagenbau / Beispiel
Beschaffung Anlagenbau Anlagenbetrieb
Smarte Logistikketten
Rohstoffe Konstruktion Vorfertigung Bauplanung Montage Betrieb
Werkstoffe … …
Bauteile smarte Fabrik smarte smarte
…. Baustelle Dienstleistungen
Horizontale Integration / Vernetzung / Wertschöpfungskette / Geschäftsmodelle
Grundelemente und Kernelemente Industrie 4.0 / vernetzte Fertigung / Geschäftsmodelle
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 55Horizontale Integration / Beschaffung
Neue Verteilung der Wertschöpfungsbeiträge / Beschaffung
• Nutzung von Einkaufsplattformen
• Optimierung von Fertigungs- und Lieferfenster
• Übergreifende Qualitätssicherung
•…
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 56Horizontale Integration / Anlagenbetrieb
Neue Verteilung der Wertschöpfungsbeiträge / Anlagenbetrieb
• Betreibermodelle
• Zustandsüberwachung / Betriebsdatenüberwachung / …
• Prozessanalytik …
• Instandhaltung / Wartung (predictive) / …
• Bauliche Veränderungen (Anweisungen, Dokumentationen, …)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 57
•…Horizontale Integration / weitere Partner (1)
• Technisch – Wissenschaftliche Einrichtungen (FDBR, DVS, …)
• Prüforganisationen (TÜV, …)
• Zertifizierungsorganisationen (TÜV, …)
•…
• Bildungseinrichtungen (SLV, …)
•…
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 58Horizontale Integration / weitere Partner (2)
Durchgängige Verfügbarkeit von Regelwerken und Normen …
• Werkstoffinformationen …
• Fertigungsinformationen …
• Prüfinformationen …
• Abnahmeinformationen…
• Bauteilinformationen …
• Betriebsinformationen …
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 59Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 60
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenDigital Engineering
Durchgängiges digital Engineering bedeutet die digitale Abbildung eines
kompletten physischen Produktes oder eines kompletten
Fertigungsprozesses – in Form eines digitalen Schattens oder eines digitalen
Zwillings
(Dombrowski, U. u.a.; 2017 / Schuh, G. u.a.; 2017 / WGP; 2016 / Siepmann, D.; 2016)
13.11.2018 61Digital Engineering
Der digitale Schatten ist die Sammlung von Daten entlang aller
wertschöpfenden Prozesse, er ist das hinreichend genaue Abbild des
Fertigungsprozesses mit dem Zweck, eine echtzeitfähige Auswertungsbasis
der relevanten Daten zu schaffen („Flugschreiber / Fertigungsschreiber“).
Der digitale Zwilling überführt den realen Fertigungsprozess in die virtuelle
Welt und liefert darauf aufbauend durch ein Prozessmodell und durch
Simulation ein möglichst identisches Abbild der Realität.
(Dombrowski, U. u.a.; 2017 / Schuh, G. u.a.; 2017 / WGP; 2016 / Siepmann, D.; 2016)
13.11.2018 62Digital Engineering – Digitaler Schatten / Zwilling Hybrid
Design
SimWeld®
CAD-Data
Draht-Tropfen-Lichtbogen- Modell
Model
Weld Quality Berechnungszeit
~75%
Process Simulation
F(t)
Wärmefluss
Modell
~10%
Schmelzbad-Schweißnaht
Modell
~15%
63 Industrie 4.0 beim Metallschutzgasschweißen | DVS Congress | 17.09.2018
S. Mann | K. Middeldorf | R. Sharma | K. Willms | G. Buchholz
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen | Institut für Schweißtechnik und FügetechnikInternet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 64
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenData Analytics: Daten – Information - Wissen
Big Data, Advanced Analytics, Applikationswissen und Zielvorgaben
Kontext Erfahrung
Daten Information Wissen • Entscheidung
• Anwendung
• Handeln
• Analysieren • Sinngebende Verknüpfung
• Kategorisieren
• Strukturieren
Vergangenheit verstehen, Ursachen erkennen, Entwicklungen vorhersagen und handeln
(Brecher, C., Königs, M.; 2017 / Jodlbauer, H.; 2018 / Steinhaus, I.; 2016 / WGP; 2016)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 65Data Analytics / Digital Engineering
… Data Analytics: das Erkennen von Mustern,
Zusammenhängen und Abhängigkeiten aus den gewonnenen
Daten (unter Nutzung geeigneter Auswertealgorithmen) …
… Digital Engineering: der Aufbau eines digitalen Modells der
Realität auf der Basis der gewonnenen Daten und die
kontinuierliche Anreicherung des Modells durch Echtzeit –
Informationen …
(Brecher, C., Königs, M.; 2017 / Jodlbauer, H.; 2018 / Steinhaus, I.; 2016 / WGP; 2016 / conversio; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 66Data Analytics / Digital Engineering
aus „data lakes“ Erkenntnisse gewinnen, Daten sind schön, wichtig ist, was man daraus macht ...
Realer Prozess in Funktion Datenmanagement Systeme Präsentation der Daten
……
Virtueller Prozess Simulationssysteme mobile devices …
Digitale Schatten
Virtuelle Fabrik
Digitale Zwillinge
CPS Funktionen Handling der Daten
Retrofit / Retooling
Intelligenz / Kommunikation ……
Beschreibung,
Ecosystem … Unstrukturierte Daten … Bewertung, Nutzung
Mustererkennung …
Auswahl der geeigneten Datenquellen für vernetzte Fertigung …
Auswahl der geeigneten Auswertungstools …
Nutzung der Ergebnisse …
(Graef, N.; 2016 / WGP; 2016 / Siepmann, D.; 2016 / Conversio, 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 67Data Analytics / Digital Engineering
Potentiale in der produzierenden Industrie
Bereich Einsparung Verbesserung
Forschung und Entwicklung 20-50% weniger 20-50% kürzere
Entwicklungskosten Entwicklungszeit
Supply Chain Management 3-7 % weniger Working bis zu 3 % höhere
Capital Gewinnmarge, Verbesserung
Lieferservice
Produktion 10-50 % geringere bis zu 10 % höhere
Fertigungs- und Ausbringung
Montagekosten
After Sales-Service 10-40 % geringere bis zu 7 % höhere Umsätze
Servicekosten
(Manyika, J. C. et al.; 2011 in Jodlbauer, H.; 2018 / Schneider, R.; 2017 / Steinhaus, I.; 2016)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 68Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 69
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenSteuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter
Aufgaben und Verantwortung der Mitarbeiter in
einer vernetzten Fertigung – Steuerung und
Gestaltung durch Mitarbeiter sind Kernelemente
von Industrie 4.0!
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 70Steuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter
Industrie 4.0 muss aktiv gestaltet werden! Entscheidungen sind nötig!
… ein ausschließliches Automatisierungsszenario ist möglich (Autonomie der
Fertigung, …)
… ein aktives Expertenszenario ist möglich (Mitarbeiter einbeziehen,
Schnittstellen Mensch - Maschinen öffnen, Assistenzsysteme installieren,
Arbeitswelt 4.0 aufbauen, …)
Digital Leadership (der Schweißfachingenieure) stellt die Frage, welche
Anteile Automatisierung / Experteneinsatz in einer schweißtechnischen,
vernetzten Fertigung haben sollen … (und welche Erfahrungen aus einer
vernetzten Fertigung auf die manuelle schweißtechnische Fertigung
übertragen werden soll) …
(Petry, T.; 2016 / Jäger, W., Körner, P.; 2016 / Schomburg, F. u.a.; 2016 / Kühmayers, F.; 2015 / Niederhaus, E., Fuchs, H.; 2016 /
Schircks, A.D.; 2017 / conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 71Steuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter
Automatisierungsszenario
…
Expertenszenario …
(Vernim, S., Reinhart, G., Bengler, K.; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 72Automatisierungsszenario
Kontrolle und Steuerung der Fertigung durch Technik …
Cyber physikalische Systeme lenken den Mitarbeiter (Mitarbeiter
vornehmlich ausführend tätig) …
Hochqualifizierte Fachkräfte für Installation, Modifikation und Wartung von
cyber physikalischen Systemen …
…
(Bauer, W. u.a.; Fraunhofer IAO; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 73Expertenszenario
Mitarbeiter lenken die cyber physischen Systeme …
Cyber physikalische Systeme unterstützen Entscheidungen …
Weiterhin dominante Rolle der Werker (verstärkt informatorische,
organisatorische und mechatronische Inhalte)
…
(Bauer, W. u.a.; Fraunhofer IAO; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 74Veränderungen in der Fertigung
Die Datenfülle und die Informationsdichte nehmen auf allen Funktions- und
Qualifikationsstufen zu …
Daten können in Echtzeit als handlungsgenerierende Information an
Mitarbeiter und Maschinen geschickt werden …
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 75Veränderungen in der schweißtechnische
Fertigung
Wie verändern sich in einer vernetzten schweißtechnischen Fertigung die
Aufgaben und die Arbeit der Fachkräfte auf den verschiedenen Funktions-
und Qualifikationsstufen?
Werker / Schweißer
Meister
Produktionsnahe Führungskräfte / Schweißaufsichtspersonen
(conversio; 2017)
13.11.2018 76Veränderungen in der schweißtechnischen
Fertigung
Konstrukteure In der Instandhaltung und Wartung
Produktionsplaner Schweißgüteprüfpersonal
Werkstoffprüfer
Schweißaufsichtspersonal
On the shopfloor: Im Qualitätsmanagement
Schweißer
Leiter WPK …
Maschinenbediener
Auditoren …
Roboterführer
Interaktionen mit Automatisierungselementen / Robotern / Assistenzsystemen
(conversio; 2017)
13.11.2018 77Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter
Vernetzt arbeiten, vernetzt lernen!
Weiterbildung muss da anknüpfen, wo die wirklichen Herausforderungen liegen …
und muss die Grundlagen dafür legen, dass die Lernenden ihr (neues) Wissen
auch in neuen Situationen, in anderen Kulturen und in veränderten Kontexten
anwenden können …
Lebensbegleitendes Lernen ist keine Drohung, lebensbegleitendes Lernen ist eine
positive Vision!
(conversio, 2016)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 78Digitalisierungsstrategien Industrie 4.0 - Strategie … sind voneinander abhängig!
Digitalisierungskonzept für Unternehmen
hoch
Digitale Fähigkeiten Transformationsfähigkeiten
Digitale Kundenereignisse Vision, Ziele, Strategien
Trendsetter Vorreiter
Digitale Produkte und Digitale Experimentierer Digitale Leader Kultur, Leadership, Führung
Digitale Fähigkeiten
Dienstleistungen
Governance
Geschäftsmodelle
Arbeitswelt 4.0
Digitale Prozesse und
Organisation Kernkompetenzen,
Anfänger Konservative Fähigkeiten,
Nutzung von Daten Analoge Skeptiker Analoge Visionäre IT – Fähigkeiten
gering Transformationsfähigkeiten hoch
(conversio; 2017 / Universität St. Gallen; 2016 / Schircks, A. D.; 2017)
www.conversio-changepartner.com 80Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 81
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenStrategie Industrie 4.0
„Vertikale Integration“
hoch
Digitale Fähigkeiten Transformationsfähigkeiten /
Technik
Digitale Fähigkeiten / Industrie 4.0
Vertikale Integration
Prozess- / Nutzung / Ausbau
Wettbewerbssituation
Data Analytics Produktoptimierung Potentiale
Kundensituation
Digitale Engineering
Unternehmenssituation
Cyber physische Systeme Geschäftsmodell
Cyber physische Arbeitswelt 4.0
Produktionssysteme Aufbruch zu neuen
Business as usual
Neue Geschäftsmodelle …
Ufern
gering Transformationsfähigkeiten / Industrie 4.0 hoch
(conversio, 2017); (capgemini, 2013); (Kühmayer, 2016); (Crummenerl, 2016); (Merz, 2016); (Bauer, 2017)
www.conversio-changepartner.com 82Strategie Industrie 4.0
„Horizontale Integration“
hoch
Digitale Fähigkeiten Transformationsfähigkeiten /
Geschäftsmodell
Digitale Fähigkeiten / Industrie 4.0
Horizontale Integration
Prozess- / Nutzung / Ausbau
Wettbewerbssituation
Nutzung von Plattformen Produktoptimierung Potentiale
Kundensituation
Einbindung von internen und
externen Partnern in die Unternehmenssituation
Wertschöpfungskette Geschäftsmodell
Arbeitswelt 4.0
Hybride Produkte / zusätzliche
Produkte Aufbruch zu neuen
Business as usual
Ufern
Neue Geschäftsmodelle …
gering Transformationsfähigkeiten / Industrie 4.0 hoch
(conversio, 2017); (capgemini, 2013); (Kühmayer, 2016); (Crummenerl, 2016); (Merz, 2016); (Bauer, 2017)
www.conversio-changepartner.com 83Zusammenfassung
Ein Blick voraus …
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 84Prozess der Wertschöpfung (1)
Führung und Strategie
Operational
Excellence
Umsatzleistung
Mitarbeiter, Ressourcen und Kompetenzen
(nach Jodlbauer, H.; 2018 / FIR; 2015)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 85Digitale Transformation der Wertschöpfung (2)
Führung und Strategie
Plus
Operational
Excellence
Plus
Umsatzleistung
Mitarbeiter, Ressourcen und Kompetenzen
(Jodlbauer, H.; 2018 / FIR; 2015)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 86Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte Mensch-Maschine
Prozesselemente Interaktionen
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Horizontale Integration Data Analytics Vertikale Integration
Digital Engineering
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
www.conversio-changepartner.com Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem 13.11.2018 87
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH AachenZusammenfassung / Ein Blick voraus (1)
Industrie 4.0 bedeutet vernetzte schweißtechnische und schneidtechnische
Fertigung unter Nutzung des Internet der Dinge und von Cloud computing und
cloudbasierten Plattformen (Basiselemente) …
Zur Umsetzung von Industrie 4.0 benötigen Anwender der Schweißtechnik /
Schneidtechnik eine überzeugende Digitalisierungsstrategie, parallel besteht die
Möglichkeit, Kernelemente von Industrie 4.0 schnell und nutzbringend
einzusetzen …
Smarte digitalisierte Stromquellen, smarte Elemente des Arbeitsschutzes und
smarte Datenmanagementsysteme sind in der Anwendung (diese bilden den Kern
für die weitere Umsetzung von Industrie 4.0 auf dem Weg zu einer vernetzten
Fertigung) (Fachmesse Schweißen und Schneiden 2017 / Fachmesse Cutting World 2018 / Middeldorf, K.; 2018)
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 88Zusammenfassung / Ein Blick voraus (2)
Zur pragmatischen Umsetzung einer vernetzten Fertigung im Sinne von Industrie
4.0 können die folgenden fünf Kernelemente verwendet werden:
Cyber physische Systeme / cyber physische Produktionssysteme
Vertikale und Horizontale Integration
Data Analytics
Digital Engineering
Steuerungsfunktion der Mitarbeiter
… unter Berücksichtigung von geeigneten Schnittstellen und von überzeugenden
Maßnahmen der Datensicherheit und von Cyber Security …
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 89Zusammenfassung / Ein Blick voraus (3)
Wer entwickelt digitalisierte Stromquellen zu cyber physischen Stromquellen
weiter?
Wer entwickelt Schweißbrenner / Schneidbrenner zu cyber physischen
Brennern?
Wer entwickelt Bauteile zu cyber physischen Bauteilen, und wer nutzt die
Kommunikation zwischen cyber physischen Bauteilen und cyber physischen
Schweißbrennern / Schneidbrennern, um eine vernetzte (autonome)
schweißtechnische / schneidtechnische Fertigung aufzubauen?
Autonomiefähige, CPS - gestützte MSG – Schweißprozesse sind in der
Entwicklung …
…
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 90Zusammenfassung / Ein Blick voraus (4)
Auch die schweißtechnische / schneidtechnische Fertigung wird stärker durch
Integration geprägt sein: durch eine vertikale und eine horizontale Integration
können sowohl Funktionalitäten als auch Wertschöpfungsbeiträge anders als
bisher gestaltet werden …
… condition monitoring und predictive maintenance sind gute Beispiele für neue
Funktionalitäten …
… möglicherweise ist die in Zukunft entscheidende Fähigkeit eines
Schweißbetriebes / Schneidbetriebes, horizontale Wertschöpfungsnetzwerke zu
managen, bei denen (alle) Wertschöpfungspartner der Unternehmen (auch
Bildungs-, Prüfungs- und Zertifizierungseinrichtungen) aktiv einbezogen werden
…
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 91Zusammenfassung / Ein Blick voraus (5)
Wer erweitert Datenmanagementsysteme um die Verarbeitung von nicht
strukturierten Daten aus dem Ecosystem?
Wer verknüpft Data Analytics mit Digital Engineering?
…
…
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 92Zusammenfassung / Ein Blick voraus (6)
Auch in einer vernetzten Fertigung bleiben die Mitarbeiter auf den verschiedenen
Funktions- und Qualifikationsstufen handlungsbestimmend …
Unterschiedliche Assistenzsysteme kommen dabei zum Einsatz …
Erkenntnisse, Anwendungen und Erfahrungen in einer automatisierten /
vernetzten Fertigung müssen kontinuierlich auf manuelle (Fertigungs-) Prozesse
übertragen werden – dies gilt besonders für die Schweißtechnik …
…
…
www.conversio-changepartner.com
13.11.2018 93Zusammenfassung / Ein Blick voraus (7)
Aus dem Einsatz der Basiselemente und der Kernelemente von Industrie 4.0
lassen sich in einer vernetzten Fertigung wirtschaftliche Effekte erreichen:
sowohl was die Einsparung von Ressourcen als auch was die Entwicklung von
Ressourcen und von neuen Geschäftsmodellen angeht …
…
…
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 94Kontaktdaten
Strategieentwicklung, Digitalisierungsstrategien, Geschäftsmodellinnovationen
Umsetzung von Industrie 4.0 in Unternehmen
Dr. – Ing. Klaus Middeldorf
conversio change management ug
km@conversio-changepartner.com
+ 49 171 71 00 325
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 95Exkurs: Sicherheitsrisiken
… abstrahiert die wichtigsten
Bedrohungen und Angriffs-
möglichkeiten in Industrie 4.0 –
Systemen … die Bedeutung
von Datenqualität und
Datensicherheit nimmt mit
zunehmender Automatisierung
und Vernetzung zu … aber:
mehr Automatisierung und
mehr Vernetzung kann mehr
Datensicherheit bedeuten,
wenn elaborierte und
redundante Systeme
verwendet werden …
(Eckert, R.; 2017 / Friederichs, N.; 2018)
13.11.2018 96Exkurs: Sicherheitsrisiken
Hacktivisten Organisiertes Verbrechen
Hacking inspiriert durch Ideologie Global, schwierig aufzuspüren und zu
Motivation: belangen
neue Loyalitäten – dynamisch, Motivation:
unvorhersehbar finanzieller Vorteil
Auswirkungen: Auswirkungen:
öffentliche Wirkung, Reputationsverluste Informationsdiebstahl
Nachrichtendienste
Insider Spionage oder Sabotage?
Absichtlich oder unabsichtlich? Motivation:
IT-System
Motivation: politischer Vorteil, wirtschaftlicher
Unzufriedenheit, Neid, finanzieller Vorteil Vorteil, militärischer Vorteil
Auswirkungen: Auswirkungen:
Betriebsstörungen, Betriebsstörungen, Zerstörungen,
Informationsdiebstahl, Informationsdiebstahl,
Reputationsverluste Reputationsverluste
Quelle: KPMG; 2016
www.conversio-changepartner.com 13.11.2018 97Sie können auch lesen
