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© Fraunhofer ·· Seite 2
Daten und Fakten des Fraunhofer IML
Gegründet 1981
260 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen
250 Doktoranden und studentische Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen
23,6 Mio. € Umsatz, davon 40% aus der Wirtschaft (2013)
Außenstellen und Projektzentren in Frankfurt am Main, Hamburg, Prien / Chiemsee
Kooperationen mit HSG St. Gallen (Schweiz), Georgia Tech (USA), Lissabon (Portugal), Shanghai (China), Rio de Janeiro (Brasilien)
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Organigramm Fraunhofer IML und verbundene Lehrstühle
MATERIALFLUSS- SYSTEME
UNTERNEHMENS- LOGISTIK
LOGISTIK, VERKEHR UND UMWELT
Prof. Dr.-Ing. Uwe Clausen Institutsleiter
Prof. Dr. Michael Henke Institutsleiter
Prof. Dr. Michael ten Hompel Geschäftsführender Institutsleiter
INSTITUTSBEREICHE
Division Director Information Management + Engineering
Prof. Dr. Boris Otto
Leiter Fraunhofer CML, Hamburg
Prof. Dr.-Ing. Carlos Jahn
Lehrstuhl Förder- und Lagerwesen
Lehrstuhl Unternehmenslogistik
Institut für Transportlogistik
Institut für Maritime Logistik
Lehrstuhl Supply Net Order Management
Kurzvorstellung IML und TU Dortmund
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AGENDA
Industrie 4.0: Vision und Ziele
Industrie 4.0: Ein gemeinsames Projekt
Smart Maintenance: Basis von Industrie 4.0
Die Instandhaltung der Zukunft
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MENSCHEN planen, steuern, vernetzen…
Bildquellen: Fraunhofer IML, Jettainer, Daimler
Industrie 4.0 - Internet der Dinge - Alles wird autonom!
BEHÄLTER sagen was zu entnehmen ist.
CONTAINER organisieren ihre Ladung – viele Container das logistische Netz.
LKW fahren Güter u. Waren autonom.
FAHRZEUGE und STAPLER organisieren sich im Schwarm.
REGALE ordern selber ihren Nachschub.
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Ziel von Industrie 4.0 – die Smart Factory
Altersgerechte Arbeitsplätze Routineaufgaben entfallen Be
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Qualifikationsanforderungen steigen Training On-the-Job
Produktionsressource „Information“ steigt auf neuen Level
Vollständige Vernetzung von Materialien, Produkten, Produktionsanlagen, Werkzeugen, Transporttechnologien, Förder- und Lagersystemen, Gebäuden und Mitarbeitern
„Gläserne“ Wertschöpfungskette in Echtzeit
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Logistik 4.0: Entwicklungen hin zur Smart Factory
autonomes Klettern Diagonalfahrt im Regal bionische Formgebung
Rack Racer Zellulare Transportsysteme Intelligenter Behälter
autonomes Fahren Selbststeuerung Schwarmintelligenz
Selbstversorger kommunikativ Energiespeicher
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Industrie 4.0: Die Notwendigkeit des Wandels der Organisation
Transformation der Organisation
Klassische Automatisierungspyramide
Hierarchisch organisiert
Deterministisch
Systemanpassung durch Customizing
Applikationsspezifische Lösung
Flexibel und wandelbar
Nicht deterministisch
Hochgradig dezentralisiert
Multi-Agenten-Steuerung
Cloud-basiert
Industrie 4.0 Konventionelles
System
Migration Cyberphysischer Systeme
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AGENDA
Industrie 4.0: Vision und Ziele
Industrie 4.0: Ein gemeinsames Projekt
Smart Maintenance: Basis von Industrie 4.0
Die Instandhaltung der Zukunft
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„Betriebsinterne Industrie 4.0“
Instand-haltung
Einkauf
Vertrieb
Controlling
Personal
Produktion
FuE
Marketing
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Der Blick über den Tellerrand
Industrie 4.0 spricht eine Vielzahl von Stakeholdern an und wird weitreichende Einflüsse auf Wirtschaft und Gesellschaft mit sich bringen!
© Fraunhofer ·· Seite 15
Projektidee „Smart Maintenance for Smart Factories“
Projekthintergrund
Durch Industrie 4.0 wird der Grad der Vernetzung und der Automatisierung sowie der Einsatz von Technologie erheblich steigen
Effiziente Nutzung begrenzter Ressourcen erfordert Ausfallsicherheit und optimalen Zustand der Anlagen
Es droht ein akuter Mangel an gut ausgebildeten Fachkräften
Projektziele:
Erarbeitung einer acatech POSITION zur Stärkung und Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit des deutschen Industriestandortes
Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für ein optimales Zusammenspiel von Instandhaltung und Produktion für das zukünftige Instandhaltungsmanagement
Smart Maintenance for Smart Factories
© Fraunhofer ·· Seite 16
AGENDA
Industrie 4.0: Vision und Ziele
Industrie 4.0: Ein gemeinsames Projekt
Smart Maintenance: Basis von Industrie 4.0
Die Instandhaltung der Zukunft
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Ganzheitliche Bedeutung der Instandhaltung für die Industrie 4.0
Einführung von Industrie 4.0 betreuen und Akzeptanzproblemen vorbeugen
Beherrschungs- und Stabilisierungsfaktor der Automatisierung der Produktion
Stabilisierung personeller Kapazitätsbedarfe
Eigenes internes und externes Geschäftsfeld
Auswahl
Die Instandhaltung verkörpert einen strategischen Erfolgsfaktor und muss immer
mehrere Züge im voraus planen.
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Ganzheitliche Bedeutung der Instandhaltung für die Industrie 4.0
Verfügbarkeit wird wichtiger für Produktion im Kundentakt
Schnittstellenfunktion zwischen verschiedenen Produktionsbereichen
Weiter- und Wiederverwendung von Investitionsgütern
Weiterentwicklung bestehender und zukünftiger Anlageninfrastruktur
Projektcharakter von Unternehmen ist auf hohe Verfügbarkeit angewiesen
Energie- und Ressourceneffizienz
Investition in und für die Zukunft
Auswahl
Die Instandhaltung als Einheit soll unsichtbar sein – dafür benötigt sie die richtigen
Fähigkeiten und Qualifikationen.
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Instandhaltung als „Enabling Technology“ der Industrie 4.0
Instandhaltung verantwortlich für Produktionsressourcen „Information“
Integration von CPS in bestehende Strukturen
Pflege und Überwachung der physischen Komponenten der Industrie 4.0, im besonderen der CPS
Nach wie vor Querschnittsfunktion zwischen Bereichen
Realisierung und Erhalt von dezentralen, autonomen Steuerungskreisen
Auswahl
© Fraunhofer ·· Seite 20
AGENDA
Industrie 4.0: Vision und Ziele
Industrie 4.0: Ein gemeinsames Projekt
Smart Maintenance: Basis von Industrie 4.0
Die Instandhaltung der Zukunft
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Datenmobilität der Instandhaltung in der Industrie 4.0
Condition Monitoring
Fernwartung
Mobile Devices
Global standardisierte Software
Cloud
Auswahl I
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Datenmobilität der Instandhaltung in der Industrie 4.0
Augmented Reality
Intelligente Behälter
Digitale Dokumentation
3D-Druck von Ersatzteilen
Auswahl II
© Fraunhofer ·· Seite 25
Arbeitsinhalte, Organisation und Struktur der Instandhaltung in der Industrie 4.0
Realisierung von Potentialen (Bsp.)
Ungeplante Stillstände 5-10%
Ø Anlagenverfügbarkeit 88%
Menschliche Reibungsverluste 20%
Manueller Kommunikations- und Koordinationsaufwand sinkt
Opportunistische Nutzung von Instandhaltungszeiten
Verschmelzung von Wissens- und Produktionsarbeit
Bedeutungszuwachs für die Instandhaltung (Betreibermodelle, Wissens- und Datenquelle, Koordination und Verfügbarkeit)
Zentrale und dezentrale Instandhaltungs-einheiten sowie integrierte Instandhaltung
Die Instandhaltung der Industrie 4.0 ist elementar für die Beherrschung der Komplexität.
© Fraunhofer ·· Seite 26
Operative Instandhaltung in der Industrie 4.0
Überwiegend manuell (Einmaligkeit, sensomotorische Anforderungen, Intelligenz und Erfahrungswissen)
Assistenzsysteme zur Unterstützung
Verbesserte Dokumentation (Daten und Wissen) bei geringerem Aufwand
Condition-Monitoring (permanent oder als punktuelle Messung, stationär oder mobil) wird zunehmen
Anforderungen an IT-Kenntnisse und Fähigkeiten werden durch CPS zunehmen
Entpersonalisierung von leichteren Instandhaltungstätigkeiten / Learning-by-doing
Bessere Vorhersehbarkeit = bessere Work-Life-Balance „Verlängerung des virtuellen (unbegrenzten)
Lösungsraums in die Realität“
© Fraunhofer ·· Seite 27
Das Ersatzteilwesen in der Industrie 4.0
Bessere Übersicht über Bestände und Bedarfe
Autonome und automatisierte Bestandsführung
Erleichterung der Planbarkeit und Kombination von Bedarfsbestimmungsverfahren
Eliminierung von Bevorratungsstufen
Vermeidung Eilbestellungen
Vermeidung von Einlagerungen, Kommissionierung, doppeltem Anfassen etc.
Mögliche Entwicklungen: Austauschmodule oder Elementarisierung
3D-Druck
Exkurs
RackRacer des Fraunhofer IML
inBin des Fraunhofer IML
© Fraunhofer ·· Seite 28
Warum nur mit „smarter“ Instandhaltung?
Die Potentiale der Instandhaltung werden unterschätzt bzw. sind nicht bekannt
Wissenschaftliche Defizite
Proaktive Berücksichtigung der Instandhaltung in der Wirtschaft notwendig
Aktivere Kommunikation der Instandhaltung gegenüber der öffentlichen, politischen und auch industriellen Wahrnehmung
Bedeutung der Instandhaltung wird wachsen
Im ganzheitlichen Systemgedanken
Als eigenständiger Bereich
Es heißt „Industrie 4.0“ – nicht Produktion 4.0.