Schweißtechnik und Schneidtechnik - Ready for Industrie 4.0! (Strategien und Geschäftsmodelle für eine vernetzte Fertigung) Dr. – Ing. Klaus Middeldorf [email protected]Vortrag: 9. November 2018 Stand: 5. November 2018 www.conversio-changepartner.com TÜV Nord Systems
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Schweißtechnik und Schneidtechnik - Ready for Industrie 4 ... · Industrie 4.0 – Definition „Industrie 4.0 ist die strategische Initiative für die Digitalisierung in der produzierenden
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Schweißtechnik und Schneidtechnik - Ready for Industrie 4.0! (Strategien und Geschäftsmodelle für eine vernetzte Fertigung) Dr. – Ing. Klaus Middeldorf [email protected]
Vortrag: 9. November 2018 Stand: 5. November 2018
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TÜV Nord Systems
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
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 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)
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 3
(conversio; 2017)
Industrie 4.0 - Begriff
13.11.2018
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 …
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Industrie 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 …
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(Reinhard, G.; 2017 / conversio; 2017)
Digitale 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)
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(conversio; 2017)
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(nach Jodlbauer, H.; 2018 / FIR; 2015)
Prozess der Wertschöpfung (1)
Führung und Strategie
Mitarbeiter, Ressourcen und Kompetenzen
Umsatzleistung
Operational Excellence
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(Jodlbauer, H.; 2018 / FIR; 2015)
Digitale Transformation der Wertschöpfung (2)
Führung und Strategie
Mitarbeiter, Ressourcen und Kompetenzen
Plus Umsatzleistung
Plus
Operational Excellence
Digitale 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 …
Big Data, Advanced Analytics, Applikationswissen und Zielvorgaben
Vergangenheit verstehen, Ursachen erkennen, Entwicklungen vorhersagen und handeln
Kontext Erfahrung
• Entscheidung
• Anwendung
• Handeln
• Analysieren
• Kategorisieren
• Strukturieren
• Sinngebende Verknüpfung
Digitale Transformation der Wertschöpfung Prognose und Autonomie in der Fertigung
Etappen des Industrie 4.0-Entwicklungspfades
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(Reinhart; 2017)
Glauben 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)
13.11.2018
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 13
Perf
orm
ance
Zeit
Digitalisierungsstrategien
Industrie 4.0 - Strategie
… sind voneinander abhängig!
Digitalisierungskonzept für Unternehmen
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Trendsetter Digitale Experimentierer
Vorreiter Digitale Leader
Anfänger Analoge Skeptiker
Konservative Analoge Visionäre
Dig
ita
le F
äh
igk
eit
en
Transformationsfähigkeiten gering
hoch
hoch
Digitale Fähigkeiten
Digitale Kundenereignisse
Digitale Produkte und
Dienstleistungen
Geschäftsmodelle
Digitale Prozesse und
Organisation
Nutzung von Daten
Transformationsfähigkeiten
Vision, Ziele, Strategien
Kultur, Leadership, Führung
Governance
Arbeitswelt 4.0
Kernkompetenzen,
Fähigkeiten,
IT – Fähigkeiten
(conversio; 2017 / Universität St. Gallen; 2016 / Schircks, A. D.; 2017)
Digitalisierungsstrategie 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 …
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Internet 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)
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Internet der Dinge, Dienstleistungen, Menschen, Everything …
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 20
(conversio; 2017)
Objekte / Dinge
Maschinen CPS
Bauteile smart products
Zahnbürsten
Kaffeemaschinen
Fahrzeuge
…
Technologien / IT -
Infrastruktur
Kunden
Unternehmen
Internet
IP
Internet der Dinge
und Dienste
Dienste
Daten
Internet der Dinge
Cloud Computing
Cloud 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
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(Krüger, J. u. a.; 2017 / Lechler, A., Schlechtendahl, J.; 2017 / Jodlbauer, H.; 2018 / WGP; 2016 / Drenth, R. u.a.; 2017)
Cloud 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)
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13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 23
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Pragmatische Umsetzung von Industrie 4.0 in eine vernetzte schweißtechnischen Fertigung
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 …
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)
(conversio; 2017)
www.conversio-changepartner.com 27
Industrie 4.0 – Schweißtechnik / Literatur
13.11.2018
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 28
Industrie 4.0 – Schweißtechnik / Literatur
13.11.2018
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 …)
Dezentrale, 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)
Zusammenarbeit mit dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF
Reisgen et al / RWTH Aachen
CPS Cyber Physische Systeme
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 37
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Vertikale und horizontale Integration (conversio; 2017)
13.11.2018 38
Vertikale
Integration
(Technologie)
Horizontale Integration (Geschäftsmodell)
Vernetzte 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).
Vernetzte 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.
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)
Vertikale Integration Auflösung der Automatisierungspyramide
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 46
(Gorecky, D. u.a.; 2017) / (Kleinemeier, M.; 2017) / (Berger, C. u.a.; 2016)
Automatisierungspyramide
im Kontext von Industrie 4.0
/ Wirkung von dezentralen,
smarten Prozesselementen /
CPS / Übertragung von
Funktionen in eine Cloud
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 Fügetechnik
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Digital 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 61
Digital 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 62
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 Fügetechnik
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Digital Engineering – Digitaler Schatten / Zwilling Hybrid
CAD-Data
Weld Quality
Design
Process Simulation
SimWeld®
Model
Berechnungszeit
Draht-Tropfen-Lichtbogen- Modell
Wärmefluss
Modell ~10%
F(t)
~75%
~15%
Schmelzbad-Schweißnaht
Modell
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 64
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Big Data, Advanced Analytics, Applikationswissen und Zielvorgaben
Vergangenheit verstehen, Ursachen erkennen, Entwicklungen vorhersagen und handeln
Kontext Erfahrung
• Entscheidung
• Anwendung
• Handeln
• Analysieren
• Kategorisieren
• Strukturieren
• Sinngebende Verknüpfung
Data 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 …
Realer Prozess in Funktion Datenmanagement Systeme
Virtueller Prozess
Virtuelle Fabrik
Retrofit / Retooling
Ecosystem …
Simulationssysteme
Digitale Schatten
Digitale Zwillinge
CPS Funktionen
Intelligenz / Kommunikation
Unstrukturierte Daten …
Präsentation der Daten
……
mobile devices …
Handling der Daten
……
Beschreibung,
Bewertung, Nutzung
Mustererkennung …
Auswahl der geeigneten Datenquellen für vernetzte Fertigung …
Auswahl der geeigneten Auswertungstools …
Nutzung der Ergebnisse …
Data Analytics / Digital Engineering
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(Manyika, J. C. et al.; 2011 in Jodlbauer, H.; 2018 / Schneider, R.; 2017 / Steinhaus, I.; 2016)
Bereich Einsparung Verbesserung
Forschung und Entwicklung 20-50% weniger
Entwicklungskosten
20-50% kürzere
Entwicklungszeit
Supply Chain Management 3-7 % weniger Working
Capital
bis zu 3 % höhere
Gewinnmarge, Verbesserung
Lieferservice
Produktion 10-50 % geringere
Fertigungs- und
Montagekosten
bis zu 10 % höhere
Ausbringung
After Sales-Service 10-40 % geringere
Servicekosten
bis zu 7 % höhere Umsätze
Potentiale in der produzierenden Industrie
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 69
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Steuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter
Aufgaben und Verantwortung der Mitarbeiter in einer vernetzten Fertigung – Steuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter sind Kernelemente von Industrie 4.0!
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 70
Steuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 71
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)
Steuerung und Gestaltung durch Mitarbeiter
Automatisierungsszenario …
Expertenszenario …
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 72
(Vernim, S., Reinhart, G., Bengler, K.; 2017)
Automatisierungsszenario
Kontrolle und Steuerung der Fertigung durch Technik …
Weiterhin dominante Rolle der Werker (verstärkt informatorische, organisatorische und mechatronische Inhalte)
…
(Bauer, W. u.a.; Fraunhofer IAO; 2017)
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 74
Veränderungen 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)
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 75
Veränderungen 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?
Interaktionen mit Automatisierungselementen / Robotern / Assistenzsystemen
13.11.2018 77
In der Instandhaltung und Wartung
Schweißgüteprüfpersonal
Werkstoffprüfer
Im Qualitätsmanagement
Leiter WPK …
Auditoren …
(conversio; 2017)
Aus- 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!
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 78
(conversio, 2016)
Digitalisierungsstrategien
Industrie 4.0 - Strategie
… sind voneinander abhängig!
Digitalisierungskonzept für Unternehmen
www.conversio-changepartner.com 80
Trendsetter Digitale Experimentierer
Vorreiter Digitale Leader
Anfänger Analoge Skeptiker
Konservative Analoge Visionäre
Dig
ita
le F
äh
igk
eit
en
Transformationsfähigkeiten gering
hoch
hoch
Digitale Fähigkeiten
Digitale Kundenereignisse
Digitale Produkte und
Dienstleistungen
Geschäftsmodelle
Digitale Prozesse und
Organisation
Nutzung von Daten
Transformationsfähigkeiten
Vision, Ziele, Strategien
Kultur, Leadership, Führung
Governance
Arbeitswelt 4.0
Kernkompetenzen,
Fähigkeiten,
IT – Fähigkeiten
(conversio; 2017 / Universität St. Gallen; 2016 / Schircks, A. D.; 2017)
13.11.2018 www.conversio-changepartner.com 81
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Internet of Things, Services, Persons, Everything (Kommunikation)
Dezentrale, smarte
Prozesselemente
Cyber physische
(Produktions-) Systeme
(Daten / Funktionen)
Mensch-Maschine
Interaktionen
Vertikale Integration Data Analytics
Digital Engineering
Horizontale Integration
Cloud Computing / Edge Computing / Fog Computing
Ressourcen und Services zur Speicherung, Verarbeitung, Nutzung von Daten
Industrie 4.0 / Basiselemente / Kernelemente / Zusammenarbeit mit dem
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik ISF Reisgen et al / RWTH Aachen
Zusammenfassung / 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)
13.11.2018 88 www.conversio-changepartner.com
Zusammenfassung / Ein Blick voraus (2)
Zur pragmatischen Umsetzung einer vernetzten Fertigung im Sinne von Industrie 4.0 können die folgenden fünf Kernelemente verwendet werden:
… unter Berücksichtigung von geeigneten Schnittstellen und von überzeugenden Maßnahmen der Datensicherheit und von Cyber Security …
13.11.2018 89 www.conversio-changepartner.com
Zusammenfassung / 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 …
…
13.11.2018 90 www.conversio-changepartner.com
Zusammenfassung / 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 …
13.11.2018 91 www.conversio-changepartner.com
Zusammenfassung / Ein Blick voraus (5)
Wer erweitert Datenmanagementsysteme um die Verarbeitung von nicht strukturierten Daten aus dem Ecosystem?
Wer verknüpft Data Analytics mit Digital Engineering?
…
…
13.11.2018 92 www.conversio-changepartner.com
Zusammenfassung / 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 …
…
…
13.11.2018 93 www.conversio-changepartner.com
Zusammenfassung / 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 …
… 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 …