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INDUSTRIE 4.0 VON DEN HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR UNTERNEHMERISCHEN UMSETZUNG
Public
UNITY AG – Managementberatung für zukunftsorientierte Unternehmensgestaltung Christoph Plass | Mitglied des Vorstands am 24. Juni 2016
© UNITY
ZUKUNFTSOPTIONEN INDUSTRIE 4.0
USA Zukunftsszenarien
Reindustrialisierung macht die USA zum Leitmarkt und Leitanbieter für Industrie 4.0 Ausbau der Vormachtstellung im Bereich Smart Service Die USA sind auf breiter Front zurückgefallen
BRASILIEN Zukunftsszenarien
Korruption, Intransparenz und Ineffizienz verhindern die Weiterentwicklung des Landes Auf dem Weg zur Industrienation Verhaltener Aufschwung durch Impulse von außen
SPANIEN Zukunftsszenarien
Aufbruch aus eigener Kraft Erfolg durch europäische Integration Fehlender Veränderungswille führt zur Dauerkrise
DEUTSCHLAND Zukunftsszenarien
Balance zwischen Mensch, Technik und Staat als Basis für den Erfolg Konsequente Digitalisierung, technikzentrierte Arbeitswelt Die Digitalisierung bleibt in vielen Barrieren stecken Digitalisierung global und fremdbestimmt
CHINA Zukunftsszenarien
Moderne Industrienation durch Reformierung des Systems Festgefahrende Strukturen verhindern Durchbruch Zielstrebiger, autoritärer Staat
SÜDKOREA Zukunftsszenarien
Fehlende Veränderungs-bereitschaft, dominierende Konglomerate Gutes bewahren und Neues wagen Rückzug des Staates, nachlassende Dynamik Soziale Marktwirtschaft
© UNITY
Wir klären auf was Industrie 4.0 ist!
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 3 20.05.2016
© UNITY
G1: Leitlinien für kollaborative Geschäftstätigkeiten
G2: Kollaborativer Technologietransfer
G3: Immatrielle Vermögensgüter
G4: Datenbestände
G5: Smart Service Entwicklungsmethodik
G6: Nutzenorientierung
G7: Vorausschau
G8: Plattformen Industrial Content
I1: Schutz geistigen Eigentums
I2: Offenlegung von Schnittstellen
I3: Zugang zu Infrastrukturen
I4: Austausch-möglichkeiten für Start-Ups
I5: Spin-Offs aus Unternehmen
I6: Pioniergeist
I7: Venture Capital-Offensive Industrielle Produktion
A1: Digital mündige Bürger
A2: Rationale Sicherheitsdebatte
A3: Risikoarm realisierbare Vernetzung
A4: Datentreuhänder
A5: Digital Best Agers
A6: Flexibilisierungsaus-gleich Arbeitgeber- und Arbeitnehmerinteressen
A7: Kultur des Gewinnens
M1: Branding
M2: Reifegradbasierte Anbieterzertifizierung
M3: Gütesiegel
M4: Success Story Industrie 4.0
M5: Green- und Brownfield Referenzfabriken
M6: Label ökologischer Footprint
M7: Gestaltung von Arbeitssystemen
M8: MMI-Standardkomponenten
M9: Ontologien für die Produktion
M10: Führend in Standardisierung
K1: Digitale Souveränität K2: Qualifikation „Industrial Security“ K3: Security by Design K4: Resilience by Design K5: Usability by Design K6: Sustainability by Design K7: Advanced Systems Engineering K8: Interdisziplinäre Zusammenarbeit K9: Kompetenz-Monitoring K10: Industry Intelligence (Big Data) K11: Facharbeiterprofile/ Arbeiterprofile/ Management K12: Infrastruktur für internationale Top- Talente
Die Handlungsempfehlungen sind detailliert beschrieben und dienen als Checkliste für die Unternehmen, Wissenschaft, Politik und Verbände.
INBENZHAP - Handlungsempfehlungen
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 4 24.06.2016
Innovationssystem verbessern
Kollaboration ermög-lichen, Geschäfts-modelle gestalten
Akzeptanz fördern Kompetenzen
vermarkten, Marke pflegen
Kompetenzen ausbauen
7th DSAG-Globalization-Symposium, Berlin, June 9th, 2016 Quelle: INBENZHAP
Vision Industrie 4.0 in the year 2030
7th DSAG-Globalization-Symposium, Berlin, June 9th, 2016
Vision Industrie 4.0 in the year 2030
Industrie 4.0
Industrialization
Mass Production
Automatization
Flexible Production Systems
Self Learning
Platforms, Apps
Data Analysis New Business Models
Individualization Value Networking
Productivity: 1) Cost Reduction,
2) Quality Optimization, 3) Innovation Strength
Potenzialanalyse “Industrie
3.x/4.0”
Quelle: INBENZHAP
© UNITY
Konsolidierung des Benchmark Einschätzung zu Stärken und Schwächen Deutschlands
Standards, Migration & Interoperabilität
Nachhaltigkeit
Ausbildung & Qualifizierung
Gesellschaftlicher Stellenwert »Produktion«
Geschäftsmodelle
Unternehmenskultur & Flexibilisierung
Internationalität
Politischer Wille & Restriktionen
Zugang zu Kapital
Zugang zu Absatz- & Beschaffungsmärkten
Arbeitskultur & »Pioniergeist«
Felddatenaufnahme & -analyse
Benutzungsfreundlichkeit
Material- & Informationsfluss
Sicherheit (»Security«)
Einschätzung Deutschland Highlights Fokusthemenfelder
eindeutige Schwäche
eindeutige Stärke
Einschätzung durch das erweiterte Kern-team im Mai 2015 nach Vorstellung und Diskussion der Benchmark-Ergebnisse.
Prof. Jürgen Gausemeier, Prof. Fritz Klocke, ESMT, Berlin, 13. Januar 2016
© UNITY
Identifikation der vorhandenen Industrie 4.0-Kompetenzen im Unternehmen mithilfe des erweiterten Werkzeugkastens Industrie 4.0.
Textmasterform
at bearbeiten
Die Umsetzung von Industrie 4.0 ist keine Revolution in einem Werk. Vielmehr ist die gezielte Synchronisation von Schritten in Form eines Reifegradmodells entlang der gesamten Wertschöpfungskette zielführend.
Methodik der Kompetenzanalyse Werkzeugkasten Industrie 4.0
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 8 24.06.2016
Quelle: VDMA
Zwei zu untersuchende Bereiche: „Produkt“ und „Produktion“
Je Anwendungsebene existieren 5 Entwicklungsstufen (Reifegrade).
Einordnung der eigenen Produkte und Produktion in die Entwicklungsstufen.
Im Rahmen der darauffolgenden Ideenentwicklung hilft der Werkzeugkasten bei der Auswahl einer sinnvollen Zielentwicklungs-stufe bzw. Zielreifegrads.
© UNITY
Erklärung des Werkzeugkastens Industrie 4.0
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 9 24.06.2016
Que
lle: V
DM
A
Textmasterform
at bearbeiten
Beurteilung in welchem Ausmaß Sensorik und Aktorik im Produkt eingebunden sind, Daten verarbeitet und analysiert werden sowie eigenständige Reaktionen erfolgen.
Integration von Sensoren / Aktoren
Keine Nutzung.
Einbindung von
Sensoren/
Aktoren.
Das Produkt
verarbeitet die
gewonnenen
Sensordaten.
Das Produkt
wertet die
Sensordaten
selbstständig
aus.
Das Produkt
führt aufgrund
der Sensordaten
eigene Hand-
lungen aus.
Produkt Reifegrad
Anwendungsebene
Ist Ziel
© UNITY
Textmasterform
at bearbeiten Eigenständige Reaktion durch Datenerfassung
Erklärung des Werkzeugkastens Industrie 4.0
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 10 24.06.2016
Beispiel Reifegradstufe 5: Autosense Akku-Bohrschrauber von Black+Decker
Durch den Funktionsmodus Autosense erkennt der Akkuschrauber den erhöhten Materialwiderstand sobald die Schraube plan im Material versenkt ist.
Trifft der Schraubenkopf auf das Material, ist ein erhöhter Drehmoment und damit ein höherer Motorstrom erforderlich, dies wird von dem integrierten Mikroprozessor registriert und führt zur Abschaltung.
Beschreibung
Erhöhte Qualität und Funktionssicherheit Vermeidung von Materialschäden durch bspw. Holzzersplitterung Vereinfachte Handhabung Zeitersparnis
Nutzen
Quelle: http://www.blackanddecker.de/powertools/productdetails/ catno/ASD18KB/
© UNITY
Erklärung des Werkzeugkastens Industrie 4.0
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 11 24.06.2016
Que
lle: V
DM
A
Textmasterform
at bearbeiten
Wie ist das Geschäftsmodell um das Produkt gestaltet? Wie wird der Kunde betreut und werden zusätzliche Dienstleistungen oder spezielle Produktfunktionen angeboten?
Geschäftsmodelle um das Produkt
Verkauf d. Stan-
dardprodukte.
Verkauf und
Beratung zum
Produkt.
Verkauf,
Beratung und
Anpassung des
Produkts an
Kundenwünsche
Zusätzlicher
Verkauf von pro-
duktbezogenen
Dienstleistungen
(Zustandsüber-
wachung, u. ä.).
Verkauf von
Produktfunktio-
nen (Freischalt-
ung von speziel-
len Funktionen,
Pay per Use,
u.ä.).
Produkt Reifegrad
Anwendungsebene
Ist Ziel
© UNITY
Erklärung des Werkzeugkastens Industrie 4.0
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 12 24.06.2016
Textmasterform
at bearbeiten
Ergänzung des Produktangebots um mobile Zustandsüberwachung, Analyse- und Optimierungssoftware sowie Wartungsverträge.
Ferndiagnosetool zur Überwachung und Management komplexer Druckluftanlagen.
Anbindung der Anlagen an den internetfähigen airstatus Controller.
Darstellung von Prozessdaten auf mobilen Geräten mittels airstatus App und Zugriff auf das airstatus Webportal mit Auswertung- und Optimierungstools.
Wählbar in 5 verschiedenen Vertragsoptionen bzgl. Leistungsumfang und Wartungsverträgen.
Beschreibung
Erhöhung der Prozesssicherheit durch mobilen Datenzugriff und Anlagenkontrolle.
Beschleunigung der Fehlerbehebung. Sicherung der Anlagenleistung und Erhöhung der Effizienz. Alarmfunktion per SMS / E-Mail bei Übertreten definierter
Grenzwerte.
Nutzen
Verkauf ergänzender Dienstleistungen: Boge airstatus – Monitoring & Servicing
Quelle: http://www.boge.de/artikel/en/product/Kompressor-Steuerungen/airstatus.jsp
7th DSAG-Globalization-Symposium, Berlin, June 9th, 2016
Vision Industrie 4.0 in the year 2030
Industrie 4.0
Industrialization
Mass Production
Automatization
Flexible Production Systems
Self Learning
Platforms, Apps
Data Analysis New Business Models
Individualization Value Networking
Productivity: 1) Cost Reduction,
2) Quality Optimization, 3) Innovation Strength
Geschäfts-modell-
entwicklungen Quelle: INBENZHAP
© UNITY
Kultur im Silicon Valley Techniker, nicht Kaufleute haben im Silicon Valley das Sagen. Gemacht wird, was schwierig ist. Je größer die Herausforderung, desto besser. Was aussichtslos erscheint, bringt oft den größten Gewinn. Reichtümer entstehen eher durch Zufall.
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 14 20.05.2016
TEC
HN
IK-
KU
LT
„Disruptive Innovation“ heißt die Zauberformel. Das Silicon Valley ist Meister im Erkennen von Schwächen in den Geschäftsmodellen etablierter Unternehmen. Es greift voller Beißlust an – und trägt meistens den Sieg davon.
GR
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LIER
EN
OD
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LIER
EN Alles, was digitalisiert werden kann, wird digitalisiert. Autos,
Flugzeuge und Kühlschränke sind künftig nur noch Blechhüllen, mit denen kaum Geld verdient wird. Die Gewinner sind – dank Netzwerkeffekt – vor allem die Vermittler.
Quelle: Silicon Valley, Christoph Keese, 2014, Seite 91
„Probleme, gebt uns
Probleme“
„Niemand ist sicher vor dem
ständigen Angriff von
unten“
„Vom Zeitalter der
Plattformen“
„Wenn jemand dein Essen essen möchte, stelle sicher, dass du es selbst bist.“ GILLES BIANROSA, CEO VON FANHATTAN
„In der Informationsgesellschaft ist Information die Währung.“ GEOFFREY MOORE
© UNITY
Smart Service – Beispiel Hagleitner Ergebnis DesignThinking Workshop
Quelle: Hagleitner
Erstes naheliegendes Geschäftsmodell: „Serviceoptimierungen“
Weitere innovative Geschäftsmodelle: Neue Plattform- und Netzwerkeffekte führen zu (disruptiven) Geschäftsmodellen, die heute nur zu erahnen sind.
24.06.2016 CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 15
© UNITY
Architekturen und Prototyping Architekturkompetenz
gängiger Industrie 4.0 Architekturen
Entwicklung und Orchestrierung spezifischer Architekturkonzepte (IT/OT-Integration)
Prototyperstellung und Technologiepartner
Industrie 4.0 - Technologien Identifikation von neun
Industrie 4.0 – Technologie-kategorien
Technologiekatalog mit mehr als 30 beschriebenen Technologien und Anwendungsbeispielen
Geschäftsmodellmuster Mehr als 70 dokumentierte Geschäfts-
modellmuster Identifizierte Hierarchie ähnlicher
Geschäftsmodelle (Stoßrichtungen, Gruppen, Muster)
Erfolgreiche/ typische Kombinationen von Geschäftsmodell- mustern Plattform Know-how
(kaufmännisch & technisch) Markt- und Anbieter-
kenntnis inkl. Preisindikation Produktneutrale Bewertung,
Auswahl und Implementierung von IoT Plattformen
Entwicklung von B2C/B2B Services inkl. Marktbetrachtung/ Preisfindung
Inhaltlicher Mehrwert bei der Geschäftsmodellentwicklung im Kontext Industrie 4.0 und Digitalisierung
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 16 24.06.2016
Inhaltlicher Mehrwert der
UNITY
© UNITY
Geschäftsmodellmuster helfen erfolgreiche Muster in das eigene Geschäftsmodell zu integrieren
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 17 24.06.2016
GM - Stoßrichtung Muster - Gruppen Geschäftsmodellmuster
© UNITY
Mit Hilfe einer Industrie 4.0-Technologieübersicht lassen sich unterstützende Technologien identifizieren
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 18 24.06.2016
Technologien
Assistenz-systeme
Intelligente Systeme
Additive Fertigung
Sensor-netze
Cloud Computing Analytics
Vernetzung/
Sicherheit
Track and Trace
Virtuali-sierung
und Simulation
Mehr als 40 Technologien… … lassen sich 9 Oberkategorien zuordnen
© UNITY
Zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit müssen Geschäftsmodelle schnell entwickelt werden. „Innovation Scrum“ stellt dies mit der Durchführung von Sprints sicher!
Vorgehensweise zur Entwicklung innovativer Industrie 4.0 Geschäftsmodelle – „Innovation Scrum“
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 19 24.06.2016
Geschäfts-modell
definieren
Market Visions “How is the company going to generate revenue?”
The Underlying Magic “Technology – the competitive advantage for a company”
Prototypen erstellen
Analyse Markt &
Technologie
Technologie Architektur
ableiten
Ideen finden & Value
Proposition definieren
© UNITY
Fünf Phasen bis zum IoT Prototypen
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 20 24.06.2016
IoT Nutzen / Wertversprechen
Angebotsmodell Kundenmodell Wertschöpfungsmodell Finanzmodell
Angebotsmodell
Nutzen-versprechen
Marktleistung
Kundenkanäle
Kunden-beziehungen
Erlöskonzept
Schlüssel-aktivitäten
Schlüssel-ressourcen
Schlüsselpartner
Organisations-form
Kostenstruktur Risiken
Vorteile für den Anwender
Auswirkung auf Wertschöpfung
Anreiz für Partner
!
IoT Geschäftsmodell Canvas
IoT Wertschöpfungssystem
IoT Architektur
IoT Business Case
IoT Prototyperstellung
„Von der Idee zum konkreten Business Case und praxisnahem Prototyp!“
7th DSAG-Globalization-Symposium, Berlin, June 9th, 2016
Vision Industrie 4.0 in the year 2030
Industrie 4.0
Industrialization
Mass Production
Automatization
Flexible Production Systems
Self Learning
Platforms, Apps
Data Analysis New Business Models
Individualization Value Networking
Productivity: 1) Cost Reduction,
2) Quality Optimization, 3) Innovation Strength
Plattformen Data Analytics
Quelle: INBENZHAP
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Anbieter II Service
Fabriken, Anlagen, Maschinen
I. Intern im Unternehmen (-verbund) als Privat Cloud (Eigennutzung) II. Als Service für die Kunden als Privat oder Public Cloud (Serviceangebot) III. Als Vermittler zwischen Anbietern und Nachfragern (z.B. Handelsplattform)
Ausprägungsarten von Plattformen
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 22 24.06.2016
Kunden
I
III
© UNITY
Plattform Cloud Storage Analytics
Broker Zugriff auf Prozessdaten und Services
Verschiedene Funktionalitäten wie Storage und Analytics können in unterschiedlicher Ausbaustufe und Mächtigkeit auf verschiedenen Ebenen platziert werden.
Vom Shop Floor in die Plattform
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 23 24.06.2016
Übertragung JSON AMQP OPC UA MQTT Standardisierte Protokolle
und Datenformate
Verwaltung / "Digitaler Zwilling"
IoT Gateway Data Agent
Maschine Teil ... Virtuelle Repräsentation realer Maschinen / Teile
Digitaler Zwilling
© UNITY
Eine Plattform muss eine offene und erweiterbare Architektur aufweisen die sicher ist.
Die Infrastruktur kann nach individuellen Bedürfnissen sowohl eine On-Premise, Cloud oder eine hybride Lösung sein
Architektur von Plattformen
Die verschiedenen Komponenten und Services müssen je nach Situation ausgewählt werden, um die richtige domänen- und Unternehmens-spezifische Kombination für den jeweiligen Anwendungsfall zu finden.
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 24 24.06.2016
Dat
abas
e
Device Management / Integration
Rules Engine
Data Visualization
App
licat
ions
and
B
usin
ess
Ser
vice
s
Analytics
Interfaces
…
Infrastructure Services
Paa
S
IaaS
S
aaS
OS/Server Compute
Storage
Networking
Market Place Pr
icin
g Ta
x …
IoT … Security
Process Engine
© UNITY
Der Wettlauf der Giganten ist entbrannt! GE Predix – die Plattform von GE
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 25 24.06.2016
„Was Android oder Windows von Microsoft heißt, nennt sich in der digitalen Industriewelt von GE Predix.“
Offensichtlicher Marketingkampf: „Siemens-Chef setzt weiter auf Software und Windkraft“
„Siemens-Vorstandschef Joe Kaeser hat denn auch nicht den Anspruch erhoben, irgendwann einmal ein Software-Unternehmen werden zu wollen….“
© UNITY
Beispiel: SLM Solutions Entwicklung einer Ressourcenbörse zur Produktivitätssteigerung der Kunden
SLM Solutions schafft für seine Kunden einen Wettbewerbsvorteil und erschließt durch die Erweiterung der eigenen Wertschöpfung neue Erlöspotenziale.
Bereitstellung einer Plattform für Auftragsfertiger und deren Auftraggeber
Übertragen und Bearbeiten von CAD-Daten sowie die Anfertigung individueller Bauteile via Internet
Beschreibung
Hoher Grad der Standardisierung Einfache Bedienbarkeit Informations- und Datensicherheit Integrierte Bezahlfunktionen
Implikationen Prozess
Bereitstellung der technischen Infrastruktur Enge Verzahnung von Plattformbetreiber,
Auftragsfertigern und deren Auftraggebern Sicherstellung von Machbarkeit und Qualität Garantie der Abwicklung der eingehenden Aufträge
Implikationen Organisation
Auftragsfertiger: Verbesserte Auslastung des eigenen Maschinenparks, Steigerung der Kundenreichweite und Erhöhung der Umsätze
Auftraggeber: Reduktion von Kosten und schneller Verfügbarkeit, standardisierter Bestellprozess
Effekt auf den Kunden
24.06.2016 CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 26
© UNITY
Plattformen müssen harmonisiert werden, damit die Kommunikation in vernetzten Produktionssystemen möglich ist. Der Level auf dem integriert wird (IaaS, PaaS, SaaS) hängt von der organisatorischen Integrationstiefe der Unternehmen ab.
Herausforderung Plattformharmonisierung
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 27 24.06.2016
Fertigungslinie / Maschinenstraße
Vernetzung / Kommunikation über integrierte Wertschöpfungsnetzwerke
Plattform B Plattform A
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Plattformen entstehen überall entlang der vertikalen und horizontalen Integration, sowie im durchgängigem Engineering. Der Herkunft des Plattformanbieters kann man oft die Kernkompetenz der Plattform ableiten. Beratung im Rahmen der Digitalisierung muss auf entsprechendem Know-How zur Bewertung und Auswahl bauen.
Plattformen entlang der vertikalen Integration
CP_Vortrag_BMBF_20160624_V_1_0.pptx 28 24.06.2016
Intelligente Fabrik
V o r mo n tage V o r v e r a r beitung M o n tage I nspektion V e r pac k ung
© UNITY
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
BEIJING
BERLIN
BRAUNSCHWEIG
HAMBURG
KAIRO
KÖLN
MÜNCHEN
NÜRNBERG
PADERBORN
SÃO PAULO
SHANGHAI
STUTTGART
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Vision Industrie 4.0 in the year 2030