Post on 13-Jun-2020
transcript
Ist IoT „smarter“? Von Smart Factories, Smart Products und Smart Services
IKT-Forum 2016 (FH Salzburg - ITS)
Campus Urstein, Puch - 10. Mai 2016
Georg Güntner (Salzburg Research)
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Smart Factories
Smart Products &
Services
Zusammen-fassung
Leitfaden durch den Vortrag
I(o)T for Industry - Von IT zu IoT Was ist wirklich neu?
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Smart Factories Industrie 4.0 und das
(Industrial) Internet of Things
Zur Definition von „Industrie 4.0“
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(*) Quelle: Jürgen Bischoff, u.a.: „Erschließen der Potenziale der Anwendung von ,Industrie 4.0‘ im Mittelstand” . agiplan GmbH , Fraunhofer IML, ZENIT GmbH. Juni 2015
„Industrie 4.0 ist ein Metabegriff für die Weiterentwicklung der Produktions- und
Wertschöpfungssysteme durch die Verknüpfung der realen und der digitalen Welt.
Diese Verknüpfung entsteht durch sich selbst steuernde cyber-physische Systeme
(CPS), die mit eingebetteten Systemen ausgestattet sind. Industrie 4.0 beschreibt die
vertikale (innerhalb eines Unternehmens) und die horizontale Verknüpfung dieser
CPS (sowohl über Unternehmensbereiche als auch über mehrere Unternehmen
entlang der Wertschöpfungskette hinweg) zur effizienten, dezentral organisierten und
flexiblen Produktion von Erzeugnissen oder Durchführung von Dienstleistungen.“ (*)
Industrie 4.0 als Verbindung
von physischer und virtueller Welt
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Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA (Oktober 2015)
Industrie 4.0: Kernthemen
Schlagworte
• High Tech Strategie (Deutschland)
• 4. industrielle Revolution
• Fabrik der Zukunft
• Industrial Internet
• Advanced Manufacturing
• Smart Factory
• Smart Production
Themen
• Cyber-physische Systeme (CPS)
• Internet of Things (IoT)
• Virtualisierung
• Machine-to-Maschine Kommunikation (M2M)
Kennzeichen
• Verknüpfung von klassischen Industrien mit Internettechnologien
• Horizontale Integration (Geschäftsprozesse)
• Vertikale Integration (Produktionszellen)
• Vernetzung und autonome Produktion
• Starke Individualisierung der Produkte
• Hoher Flexibilität der Serienproduktion
• Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse
• Kopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen
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Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php
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Die Treiber für das „Internet der Dinge“ ...
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Miniaturisierung & Preissenkung von Chips
Hoher Vernetzungseffekt
Große Datenmengen
11.05.2016 Ist IoT "smarter"?
Das Internet der Dinge: „Smart Everything“
11.05.2016 Ist IoT "smarter"? 8
Reifegrad der Digitalisierung
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Nach: Bosch Software Innovations „Capitalizing on the Internet of Things – how to succeed in a connected world“ (2014)
Isoliert Vernetzt Verwaltet / Kontrolliert Optimiert Differenziert
Kein Feedback
Hohe Service-
kosten
Remote Zugriff
Eingeschränkte
Daten
Reaktiv
Proaktives Monitoring
Optimierte Servicekosten
Softwareverteilung
Analytik
Predictive Maintenance
Nutzungsdaten
Anwendungs-
Integration
Enterprise System
Cloud-2-Cloud
Integration
Neue Umsatzquellen
und Geschäftsmodelle
Cloud-Dienste
Remote Management
von Produkten
Cloud-2-Cloud
Mashups
Digitalisierung in der Industrie
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Intelligente Logistik: Solar-betriebene
Mülleimer, die historische Daten speichern, über
GSM ihren aktuellen Füllstand kommunizieren
Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der
Produktion (virtuelle Realität)
Source: http://www.nuveon.de
Vernetzte Produkte ermöglichen zuverlässige
Rückmeldungen über die Nutzung und das
Nutzungsverhalten: neue Geschäftsmodelle
(Service, Ersatzteilmanagement, etc.)
Dezentrale Intelligenz in der Fertigung
Füllstands-Information auf Behälterebene
Component-level Technology
Source: http://www.wuerth-industrie.com/
Source: http://www.bigbelly.com/solutions/stations/smartbelly
11.05.2016 Ist IoT "smarter"?
Unternehmen 4.0:
Schlotterer Sonnenschutz Systeme
11.05.2016 Ist IoT "smarter"? 11
Quelle: Werksführung bei Schlotterer Sonnenschutz Systeme GmbH (Adnet), im Rahmen des Praxis-Workshops „Unternehmen 4.0“ am 19.4.2016 (ITG-Salzburg)
Foto: © Georg Güntner (Salzburg Research): Betriebsleiter Robert Wagner (re.) erklärt die Digitalisierungserfolge an einer Fertigungszelle für Insektenschutzgitter
Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0
(RAMI 4.0): Life Cycle Model
12
Abstr
aktionsgra
d
Quelle: VDI/VDE Statusbericht „Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0)“, April 2015 (ergänzt)
11.05.2016 Ist IoT "smarter"?
Interoperabilität und Standards:
OPC UA – AutomationML – 5G, MQTT, CoAP, 6LoWPAN
OPC UA (OPC Unified Architecture is a platform-independent standard series
(IEC 62541) which supports communication and data exchange for
industrial automation devices and systems. OPC UA is based on a
Service-Oriented Architecture (SOA).
https://opcfoundation.org/
Another open standard, again promising for Industrial Internet, is
AutomationML (Automation Markup Language). It is an open XML-based
integrated standard (IEC 62714) for the description of production plants or
plant components. Its goal is to develop a neutral data format for bridging
the gap between planning tools of the “Digital Factory” and automation
engineering.
www.automationml.org
New (wireless) communication standards and protocols: e.g. 5G (high
data rates, simultaneous connections, spectral and signaling efficiency,
coverage, reduced latency), MQTT, AMQP, CoAP, 6LoWPAN, BLE
(Bluetooth Low Energy)
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H2020: NIMBLE (ab Herbst 2016)
Collaboration Network for Industry, Manufacturing, Business and
Logistics in Europe (NIMBLE)
Co-ordination: Salzburg Research
Technical Lead: IBM Haifa
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NIMBLE will develop the infrastructure for a cloud-based, Industrie 4.0, Internet-of-Things-
enabled B2B platform on which European manufacturing firms can
register,
publish machine-readable catalogues for products and services,
search for suitable supply chain partners,
negotiate contracts and supply logistics, and
develop private and secure B2B and M2M information exchange channels.
The NIMBLE infrastructure will be developed as open source software under an Apache-type,
permissive license. Internet platforms need fast adoption rates and the work plan reflects this:
We start attracting early adopters from day one and develop the initial platform in year one.
Added-value business functions follow in year two.
Final validation at large scale, involving hundreds of external firms, will happen in year three.
Consortium: NIMBLE has 17 partners grouped around 3 main activities:
developing the infrastructure,
running a platform adoption programme, and
validating the platform with 4 supply chains (white goods, wooden houses, fashion fabrics,
and child care furniture).
H2020: NIMBLE (ab Herbst 2016)
Collaboration Network for Industry, Manufacturing, Business and
Logistics in Europe (NIMBLE)
Co-ordination: Salzburg Research
Technical Lead: IBM Haifa
Start: Oct. 2016 – 3 years
Budget: 8 Mio. Euro
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Vernetzte Produkte
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Smart Products
& Services
Intelligente, vernetzte (= „smarte“) Produkte
Kennzeichen von Smarten Produkten
Physische Komponenten
•Mechanische Bauteile
•Elektrische Bauteile
Intelligente Komponenten
•Sensoren
•Mikroprozessoren
•Datenspeicher
•Steuerungselemente
•Software
Vernetzungs-komponenten
•Schnittstellen
•Antennen
•Protokolle
•Topologien
•Datenaustausch
•Auslagerung von Produktfunktionalität
Mischung physischer und digitaler
Wertschöpfungsebenen
Physische Dinge Ebene 1
Sensoren / Aktuatoren Ebene 2
Vernetzung Ebene 3
Analytik Ebene 4
Digitale Services Ebene 5
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Einsatzmöglichkeiten von Smart Connected Products
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Quelle: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014). Courtesy by PTC Inc.
Smarte Produkte und Ökosysteme
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Bildquelle: Traktor - Olivier Guin (the Noun Project)
Land-
maschinen
System
Land-
maschinen
System
Saat-
Optimie
rungs-
System
Wetter-
daten
System
Bewässe-
rungs-
System
1. Produkt
2. Intelligentes Produkt
3. Intelligentes,
vernetztes Produkt
4. Produktsystem
5. Systeme von Systemen (Ökosystem)
Pflüger
Pflanz-
maschinen
Mähdrescher
Agrar-
System
Bodensensoren
Wetterkarten
Nach: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014) – eigene Darstellung
Neue Geschäftsmodelle
Nach Oliver Grassmann (u.a.) sind über 90 Prozent aller Geschäftsmodellinnovationen Rekombinationen aus 55 Geschäftsmodellmustern. Oliver Gassmann, Karolin Frankenberger, Michaela Csik: „Geschäftsmodelle
entwickeln: 55 innovative Konzepte mit dem St. Galler Business Model Navigator“, Hanser Verlag (2013)
Elgar Fleisch (u.a.) nehmen die von Grassmann u.a. identifizierten Geschäftsmodellmuster als Basis und identifizieren Geschäftsmodelle mit einer speziellen „digitale Note“. Elgar Fleisch, Markus Weinberger, Felix Wortmann: „Business Models and
the Internet of Things”. Bosch IoT Lab White Paper (August 2014)
Michael E. Porter und James E. Heppelmann beschreiben in zwei Artikeln im Harvard Business Manager, wie smarte Produkte den Wettbewerb und Unternehmen verändern: M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte den Wettbewerb
verändern“. In: Harvard Business Report (Nov. 2014) (Orig. englisch)
M.E. Porter, J.E. Heppelmann: „Wie smarte Produkte Unternehmen verändern“. In: Harvard Business Report (Dez. 2015) (Orig. englisch)
Salzburg Research (u.a.) untersuchen gegenwärtig im Auftrag des bmvit Geschäftsmodelle für Industrie 4.0 Studie I40-Transform (Laufzeit: bis Februar 2017)
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Zentrale Herausforderungen der Geschäftsmodelle
Beschleunigung
•Veränderungen der Art und Weise, wie ein Unternehmen Geschäfte macht, dauert in der physischen Welt länger als in der virtuellen Welt. Der Grund dafür liegt v.a. in der großen installierten Basis von Geräten und den notwendigen hohen Investitionen in echte Hardware, was absolut solide Business Cases erfordert. Bündelung
•Hardware-Produzenten wird empfohlen, ihr Kerngeschäft durch IP-enabled Devices abzusichern plus Dienstleistungen im Bündel mit den eigentlichen Produkten anzubieten.
Mitbewerber
•Eine neue Art von Mitbewerbern dringt in bislang etablierte Industriezweige ein und krempelt die Verkaufs- und Wertschöpfungslogik in diesen Bereichen um.
Wertschöpfung
•Die Digitalisierung bedeutet das Ende linearer Wertschöpfungsketten, wie wir sie in der traditionellen Betriebswirtschaft kannten.
Verkaufskanäle
•Eine Veränderung von Verkaufs- und Marketingzugängen ist notwendig, weil die Digitalisierung Konflikte zwischen den verschiedenen Verkaufskanälen hervorrufen kann.
Interaktion
•Die Digitalisierung eröffnet völlig neue Möglichkeiten, wie Unternehmen mit den Nutzern ihrer Produkte über den gesamten Lebenszyklus der Produkte interagieren können.
Dynamik
•Die „Connected World“ ist sehr volatil und dynamisch, weshalb das Management das Risiko von Fehlschlägen einkalkulieren muss.
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Advanced Service Concepts:
HAGLEITNER SenseMANAGEMENT
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Quelle: HAGLEITNER „senseMANAGEMENT” - https://youtu.be/eQysQLxjlTI (DE)
Image: © HAGLEITNER
Technologie- und Lösungsradar
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Zusammenfassung
Von IT zu IoT: Was ist wirklich neu?
Kennzeichen
Kennzeichen (Auswahl)
Konnektivität und Vernetzung vom
Shop-Floor (Echtzeit-Netzwerk) zum
Office-Floor (Unternehmensnetzwerk)
Internet-Paradigmen in der
Fertigungsindustrie („Industrial Internet“)
Horizontale Integration: Zulieferer,
Hersteller, Betreiber, Händler, Kunden
Verfügbarkeit von Sensoren zu
geringen Kosten („Sensor as a Service“,
„Machine as a Service“)
Zunehmende Verfügbarkeit von
IoT- und Analytik-Plattformen
(technische und wirtschaftliche
Verfügbarkeit)
Einführung von Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und von vorausschauender Analyse
(Predictive Analytics)
Steigende Komplexität der Systeme
Neue Kompetenzanforderungen (organisatorisch, technisch, Kommunikation)
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Quelle: „Umsetzungsstrategie Industrie 4.0-Readiness“.
BITKOM, VDMA, ZVEI; Plattform Industrie 4.0 (April 2015)
Von IT zu IoT: Was ist wirklich neu?
Herausforderungen
Herausforderungen (Auswahl)
Hersteller- und typunabhängige Maschine-zu-
Maschine Kommunikation
Interoperabilität: Standards und Protokolle
Automatische Schnittstellen zwischen IT
Systemen (ERP, MES, ...)
intern (innerhalb eines Standortes oder
zwischen Standorten)
extern (zum Kunden oder Lieferanten)
Effiziente und autonome Produktionsprozesse
Ganzheitliche Rückverfolgbarkeit und
Prozessverschränkung
Echtzeitdaten zu Prozess-, Qualitäts- und
Materialdaten
Sicherheitskonzepte
Geschäftsmodelle
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Quelle: Karl Lichtblau, u.a.: „Industrie 4.0-Readiness“. IMPULS-Stiftung des VDMA
(Oktober 2015)
Von IT zu IoT: Was ist wirklich neu?
Spannungsfelder der Digitalisierung
Beobachtungen und Konsequenzen
Der Erfolg stellt sich nur durch eine
Kombination von technischen,
organisatorischen und Mitarbeiter/innen-
bezogenen Maßnahmen ein
Grundsatz: Nutzung der Technologien
ermöglichen
Begleitendes Change Management
Qualifikation und Tätigkeitsprofil der
Mitarbeiter/-innen ändern sich: von manuellen
hin zu steuerungstechnischen Prozessen
(aber: die manuellen Prozesse bleiben
natürlich weiterhin)
Generationenwechsel
Neue Technologien aus dem Internet der
Dinge und Services
Mobile Prozesse
Beherrschung der Komplexität der Systeme
Mix an internen und externen Leistungen
Widerhall in der Organisation
TESTFUCHS schafft die Stelle „Organisation
und IT“ im Herbst 2015
PALFINGER schafft eine Stelle „Head of
Global Digitalization Strategy” im Frühjahr
2016
Der Nachredner hält die Position des
„Manager Digital Transformation“ bei Klüber
Lubrication
11.05.2016 Ist IoT "smarter"? 26
11.05.2016 Ist IoT "smarter"? 27
Forschungsthemen zum
(Industrial) Internet of Things
Produktionsmittel, Produkte und
Prozesse im (Industrial) Internet of
Things
Instandhaltung 4.0
Informationstechnische
Modellierung von Sensorik, Assets
(Anlagen, Maschinen, technischen
Plätzen), Produkten und
Prozessen
Technologische Infrastruktur und
Architekturen für Industrial
Internet Systems und vernetzte
Produkte
Geschäftsmodelle für Industrie 4.0
Sichere und zuverlässige
Übertragung in Sensornetzwerken
Echtzeit-Verarbeitung und Analyse
von Sensordaten
www.salzburgresearch.at
Salzburg Research als Partner für Ihre
Digitalisierungsstrategie
Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,
Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)
Die IoT Group Salzburg
Internet of Things - Industrial Internet
IoT-Talks Q3/2016
22. Sep. 2016 | 18:00-21:00 Uhr
Techno-Z Salzburg
Thema: IoT-Plattformen
Vorschläge für Referate werden gern
angenommen
Information
www.meetup.com/IoT-Salzburg/
www.iot-austria.at
www.facebook.com/IoTAustria/
Objectives
We would like to touch topics like Smart
Sensors, Wireless Sensor and Actuator
Networks, M2M, Big-Data, Cloud-Services,
6LoWPAN, Bluetooth, MQTT, MQTT-SN,
COAP, Widgets, Gadgets, robotics, 3D
printing, and so on.
All skills levels are welcome. We have started
this group because to meet other enthusiasts.
Please join IoT Salzburg and sign in for our
IoT Events or suggest your own.
We are eager to collaborate and network with
other IoT meetup groups. Members are
welcome to suggest meetups for IoT talks or
workshops and organizers will approve and
give that member hosting rights for the event.
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Members IoT Salzburg: 110 (98)
Members in other IoT groups(*):
Vienna: 647 (591);
Paris: 4.864 (4.128);
London: 7.966 (7.173) (*) On 27.04.2016 (on 26.01.2016)
DI Georg Güntner
Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H.
Internet of Things | Industrial Internet
Jakob-Haringer-Straße 5/3 | Salzburg, Austria
Tel. +43 662 2288-401 | Fax +43 662 2288-222
georg.guentner@salzburgresearch.at
Besuchen Sie uns auf
www.salzburgresearch.at/themen/industrial-internet/
Georg Güntner ist Leiter des Themenfelds Industrial Internet und Senior Researcher bei der Salzburg
Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte seiner Forschungstätigkeit liegen im Bereich der
Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien und des Internets der Dinge in Produktions- und
Instandhaltungsunternehmen, sowie im Bereich der semantischen Technologien, Wissensrepräsentation und
Enterprise Information Integration. Er leitete das Sondierungsprojekt „Instandhaltung 4.0“ bei Salzburg
Research.
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