Smart Industry

  • Published on
    18-Jul-2015

  • View
    193

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p>Smart Industry</p><p>Die Digitalisierung </p><p>industrieller Wertschpfungsketten</p><p>Market Foresights Nr. 2 / 2015</p></li><li><p>2Inhalt</p><p>Einfhrung</p><p>Seite 3-5</p><p>01Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p><p>Neues Wachstum </p><p>Condition Monitoring und Predictive Maintenance</p><p>Smart Factory und Prosuming</p><p>Konvergenz und Wertschpfungskosysteme</p><p>Seite 6-14</p><p>02Herausforderungen der digitalisierten Industrie</p><p>Entwicklung von Geschftsmodellen</p><p>Neue Wettbewerber</p><p>Etablierung von Standards</p><p>Daten- und Systemsicherheit</p><p>Kompetenzen 4.0 und Mitarbeiterqualifizierung</p><p>Seite 15-20</p><p>03Zukunftsmrkte, Chancen und neue Geschftsmodelle</p><p>Flexibilisierung und Agilitt</p><p>Branchenbergreifende Kooperationen</p><p>Datenbasierte Geschftsmodelle </p><p>Industrielles Internet der Dienste</p><p>Seite 21-29</p><p>Quellen</p><p>Seite 30</p></li><li><p>Einfhrung</p><p>3</p><p>2025: Europa als attraktiverer Produktionsstand-</p><p>ort ein gigantischer Industriepark smarter, ko-</p><p>logisch nachhaltiger Fabriken? Die Digitalisierung </p><p>der Industrie gilt als Hoffnungstrger der west-</p><p>lichen Industrienationen. Welche Chancen in </p><p>Zukunftsmrkten und welche neuen Geschfts-</p><p>modelle erffnet die vierte industrielle Revolution </p><p>(Industrie 4.0)? </p><p>Die fortschreitende Digitalisierung ist eine zen-</p><p>trale Voraussetzung dafr, dass die europische, </p><p>aber auch trotz deutlich besserer Ausgangslage </p><p> deutsche Industrie im internationalen Vergleich </p><p>mittel- bis langfristig wettbewerbsfhig bleibt. In </p><p>den vergangenen 20 Jahren hat die europische </p><p>Industrie weltweit mehr als zehn Prozent Markt-</p><p>anteil eingebt, whrend aufstrebende Lnder </p><p>ihren Anteil auf 40 Prozent verdoppeln konnten.1</p><p>Die Digitalisierung industrieller Wertschpfungs-</p><p>ketten knnte diese Entwicklung zumindest auf-</p><p>halten oder ihr sogar entgegenwirken. Industrie </p><p>4.0-Befrworter sprechen zum Teil bereits von </p><p>einer Chance zur Re-Industrialisierung. Die Euro-</p><p>pische Kommission will den Anteil der Wert-</p><p>schpfung der Industrie in Europa von heute 15 </p><p>auf mittelfristig wieder 20 Prozent steigern. Ohne </p><p>Investitionen wird dies nicht gelingen. Und auch </p><p>nicht ohne die umfassende Integration digitaler </p><p>Technologien. Deutsche Industrieunternehmen </p><p>planen zum Beispiel, bis 2020 jhrlich rund 40 </p><p>Milliarden Euro in Industrie 4.0-Anwendungen zu </p><p>investieren. Vier von fnf Unternehmen wollen </p><p>ihre komplette Wertschpfungskette bis 2020 </p><p>digitalisieren.2 Deutsche IT-Entscheider werden </p><p>dementsprechend in Zukunft ber deutlich </p><p>hhere Budgets verfgen. Bis zu elf Milliarden </p><p>Euro sollen bis 2020 allein in Produkte und </p><p>Services aus dem Bereich Informations- und </p><p>Kommunikationstechnologie investiert werden.3</p><p>Doch was verspricht die Digitalisierung der </p><p>Produktion sowie ihrer vor- und nachgelagerten </p><p>Prozesse eigentlich? Das industrielle Internet der </p><p>Dinge ermglicht die Kommunikation zwischen </p><p>Maschine und Maschine. Ziel ist es, in einem </p><p>ersten Schritt die Produktivitt, Effizienz und </p><p>Sicherheit von Arbeitsablufen und Prozessen zu </p><p>erhhen. Sogenannte cyber-physische Systeme </p><p>ermglichen die selbstorganisierende Produktion, </p><p>indem sie mit Hilfe von Sensordaten Informa-</p><p>tions-, Material- und Gterflsse regeln. Alles ist </p><p>jederzeit berall lokalisierbar. Die Kommunikation </p><p>Digitalisierung</p><p>Big Data</p><p>Industrie 4.0</p><p>Condition Monitoring</p><p>Predictive Analytics</p><p>Konvergenz</p></li><li><p>4zwischen Produkt und Maschine wird in Zukunft </p><p>zudem eine hhere Flexibilitt der Produktions-</p><p>prozesse ermglichen. ndern sich beispielsweise </p><p>die Design-Daten der Produkte, passen sich die </p><p>Parameter der Anlagen automatisch an. Auf </p><p>diesen intelligent vernetzten Umgebungen auf-</p><p>bauend knnen Unternehmen mit Hilfe von Big </p><p>Data Analytics, also der Auswertung groer, </p><p>selbst unstrukturierter Datenmengen in Echtzeit, </p><p>neue, datenbasierte Geschftsmodelle entwickeln </p><p>und ihren Kunden Zusatzdienstleistungen bieten </p><p>und einen echten Mehrwert liefern. Beispiele sind </p><p>Tourenoptimierungen oder Ferndiagnosesysteme </p><p>(Condition und Performance Monitoring) mit indi-</p><p>viduell festgelegten Wartungsintervallen. Vielver-</p><p>sprechende Einsatzgebiete liegen in der Produk-</p><p>tion, dem Transportwesen, der Luftfahrt, der </p><p>Meereswirtschaft sowie der Energieerzeugung </p><p>und dem Gesundheitswesen. </p><p>Die Digitalisierung ist ein wesentlicher Treiber </p><p>zunehmender Konvergenz, das meint sowohl die </p><p>Vernetzung unterschiedlicher Akteure und </p><p>Prozesse (Netzwerkwirtschaft) als auch die IKT-</p><p>Konvergenz zwischen Industrie und beispiels-</p><p>weise Logistik- und Energienetzwerken. Neue </p><p>Innovationsfelder entstehen. Eine wichtige </p><p>Voraussetzung, um die rasant wachsende Menge </p><p>an Daten bertragen, analysieren und nutzbar </p><p>machen zu knnen, ist der Auf- und Ausbau der </p><p>IT-Infrastrukturen.</p><p>Die Digitalisierung wird die industrielle Landschaft </p><p>in den nchsten Jahren nachhaltig verndern. </p><p>Diese Entwicklung birgt fr Unternehmen </p><p>Chancen und Risiken gleichermaen. Doch: 71 </p><p>Prozent der deutschen Fhrungskrfte sehen sich </p><p>ber die Chancen und Risiken im Bereich </p><p>Industrie 4.0 nicht ausreichend informiert. Die </p><p>Implementierung entsprechender Technologien </p><p>und Konzepte drfte unter dieser Voraussetzung </p><p>nicht zu einer Erschlieung des tatschlichen </p><p>Erfolgspotenzials fhren.</p><p>Unternehmen werden ihre Produktionsstrategien </p><p>anpassen mssen, um in einer hochdigitalisier-</p><p>ten Industrielandschaft wettbewerbsfhig bleiben </p><p>zu knnen. Ohne die Transformation traditio-</p><p>neller Produktions- und Geschftsmodelle droht </p><p>deren Disruption.</p><p>Einfhrung</p><p>71 Prozent der deutschen Fhrungskrfte sehen sich ber die Chancen und Risiken im Bereich Industrie 4.0 nicht ausreichend informiert.4</p></li><li><p>520</p><p>514</p><p>23</p><p>1.279</p><p>0</p><p>500</p><p>1000</p><p>1500</p><p>2012 2020</p><p>in Milliarden US-Dollar weltweit</p><p>Ausgaben fr Technologien des industriellen Internets</p><p>Der vom industriellen Internet erzeugte Wert</p><p>Das industrielle Internet der Dinge entwickelt sich zu einer Wertschpfungsmaschine.</p><p>5</p><p>Einfhrung</p></li><li><p>601Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p></li><li><p>7Welche Trends bestimmendie Zukunft der digitalisierten Industrie?</p><p>Robotisierung FlexibilisierungAutomatisierung</p><p>Informatisierung Internet der Dinge Knstliche Intelligenz Big Data Analytics</p><p>Virtualisierung</p><p>Netzwerkwirtschaft Zunehmende Wettbewerbsintensitt</p><p>Zunehmende Komplexitt Tertiarisierung</p></li><li><p>Die Informatisierung wird die Art und Weise, wie </p><p>wir in Zukunft leben und arbeiten werden, ent-</p><p>scheidend verndern. Fortschritte im Bereich der </p><p>Informations- und Kommunikationstechnologie, </p><p>der Sensorik, der Mensch-Maschine-Interaktion </p><p>und der Virtualisierung lassen die Grenzen zwi-</p><p>schen der digitalen und der physischen Welt </p><p>immer mehr verschwimmen. Eine steigende Zahl </p><p>von Objekten und Gerten wird in Zukunft ber </p><p>eine eigene IP-Adresse verfgen. Dies hat </p><p>weitreichende Folgen fr nahezu alle Branchen. </p><p>Zunehmend investieren Unternehmen in Zu-</p><p>kunftstechnologien, um Prozesse und Wert-</p><p>schpfungsketten mit dem Ziel der Effizienz-</p><p>steigerung und Kostenreduzierung zu digitalisie-</p><p>ren und zu automatisieren sowie innovative Ge-</p><p>schftsmodelle zu entwickeln, die es ermgli-</p><p>chen, in einem immer intensiveren Wettbewerbs-</p><p>umfeld die Attraktivitt des eigenen Unterneh-</p><p>mens zu steigern und Kunden zu binden oder zu </p><p>gewinnen.</p><p>Die Welt wird intelligent, also 'smart'. Ob 'Smart </p><p>Home', Smart Health', 'Smart Buildings', 'Smart </p><p>Energy', 'Smart Mobility' oder 'Smart Logistics' </p><p>die digitale Revolution ist in vollem Gange, Mrk-</p><p>Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p><p>8</p></li><li><p>9Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p><p>te tiefgreifend zu verndern. Dies betrifft auch </p><p>die Industrie im engeren Sinne, also jenen Teil </p><p>der Wirtschaft, der fr die Produktion und Wei-</p><p>terverarbeitung von materiellen Gtern oder </p><p>Waren in Fabriken und Anlagen verantwortlich </p><p>ist. Auch die Industrie wird smart: 'Smart </p><p>Industry'. </p><p>Das industrielle Internet der Dinge knnte bis </p><p>2030 mit 14,2 Billionen US-Dollar zur globalen </p><p>Wirtschaftsleistung beitragen, entsprechende </p><p>Investitionsanstrengungen von Seiten der Politik </p><p>und der Industrie vorausgesetzt. In Deutschland </p><p>liegt das Potenzial der kumulativen BIP-Steige-</p><p>rung bis 2030 bei immerhin 700 Milliarden US-</p><p>Dollar. Das deutsche Bruttoinlandsprodukt wrde </p><p>demnach im Jahr 2030 rund 1,7 Prozent grer </p><p>sein, als gngige Trendprojektionen voraussa-</p><p>gen.6 Das industrielle Internet der Dinge ver-</p><p>spricht also vor allem eines: neues Wachstum. </p><p>Dabei geht das Potenzial der Digitalisierung </p><p>industrieller Wertschpfungsketten weit ber </p><p>bloe Effizienzsteigerungen und Kosteneinspa-</p><p>rungen hinaus. Profitieren werden nicht nur die-</p><p>jenigen Unternehmen, denen es gelingt mithilfe </p><p>innovativer Geschftsmodelle neue Ertragsstrme </p><p>zu generieren, sondern auch Anbieter von Pro-</p><p>dukten und Dienstleistungen rund um das indu-</p><p>strielle Internet der Dinge (Industrial Internet of</p><p>Things: IIoT). So wird beispielsweise fr die </p><p>autonome Steuerung von Produktionsprozessen </p><p>in Zukunft mehr Sensorik in Komponenten ben-</p><p>tigt werden. Bis 2020 wird der weltweite Markt </p><p>fr industrielle drahtlose Sensornetzwerke um 13 </p><p>Prozent pro Jahr auf insgesamt 945 Millionen US-</p><p>Dollar wachsen.7 Vier von fnf deutschen IT-</p><p>Unternehmen sehen in der Industrie 4.0 ein </p><p>wichtiges Geschftsfeld.8 Nach der jhrlichen </p><p>Trendumfrage des Digitalverbands BITKOM unter </p><p>IT-Managern ist das Thema Industrie 4.0 der </p><p>Aufsteiger des Jahres 2015. Mit 42 Prozent der </p><p>Nennungen als wichtigstes Hightech-Thema liegt </p><p>es inzwischen nach Cloud Computing, IT-Sicher-</p><p>heit und Big Data auf Platz 4 (Vorjahr: Platz 10 </p><p>mit 22 Prozent).9 In letzter Konsequenz sind </p><p>diese IT-Felder vom Zukunftsmarkt 'industrielles </p><p>Internet der Dinge' nicht wirklich scharf abgrenz-</p><p>bar. Ohne cloudbasierte Lsungen, Big Data </p><p>Analytics und den Schutz der gewonnenen Daten </p><p>knnen IIoT-Anwendungen weder ihr volles </p><p>Potenzial entfalten, noch sicher sein.IB P</p><p>Das industrielle Internet der Dinge wird erheblich zur Steigerung der Wirtschaftsleistung beitragen.</p></li><li><p>10</p><p>Der weltweite Markt fr Predictive Maintenance wird sich zwischen 2014 und 2019 auf 14,8 Milliarden US-Dollar versiebenfachen.</p><p>10</p><p>Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p></li><li><p>Die Zahl der mit dem Internet der Dinge ver-</p><p>netzten Objekte wird sich bis zum Jahr 2020 auf </p><p>rund 25 Milliarden mehr als verfnffachen.11</p><p>Vernetzte, mit Sensoren ausgerstete Maschinen </p><p>und Anlagen ermglichen nicht nur die perma-</p><p>nente berwachung ihrer Auslastung und ihres </p><p>Zustandes (Performance und Condition Monito-</p><p>ring), sondern auch eine bessere, da voraus-</p><p>schauende Wartung (Predictive Maintenance). </p><p>Durch die Echtzeit-Auswertung von Informatio-</p><p>nen und ihren Abgleich mit historischen Daten </p><p>knnen durch Mustererkennung ermdende </p><p>Bauteile oder mgliche Fehlfunktionen prventiv </p><p>erkannt und kostenintensive Stillstnde vermie-</p><p>den werden. Unternehmen wie SAP, Oracle oder </p><p>IBM sowie u.a. Bosch und Siemens bieten ent-</p><p>sprechende Analyse-Tools an. berwacht werden </p><p>nicht nur Fabriken, sondern auch beispielsweise </p><p>Windkraftanlagen, Pipelines oder Zge. Repara-</p><p>turen, der Austausch von Komponenten oder ein </p><p>Abschalten der Anlagen knnen vorgenommen </p><p>werden, bevor ein Schaden berhaupt erst ent-</p><p>steht. Die 3D-Simulation von Maschinen und Pro-</p><p>zessen ermglicht zudem die Visualisierung von </p><p>Problemstellen. Augmented Reality-Anwendun-</p><p>gen, zum Beispiel Datenbrillen ('Smart Glasses'), </p><p>befhigen die Angestellten vor Ort zur Selbsthil-</p><p>fe. Bereits heute werden Datenbrillen zur Steige-</p><p>rung der Effizienz und Sicherheit in Lager- und </p><p>Logistikprozessen eingesetzt. Wichtige Informa-</p><p>tionen werden in das Sichtfeld des Lageristen </p><p>eingeblendet. Eine entsprechende Wearable-</p><p>Lsung wird u.a. gerade von DHL in Zusammen-</p><p>arbeit mit RICOH getestet. In Zukunft wre auch </p><p>die Zuschaltung von Experten per Video-Chat </p><p>denkbar, die bei der Wartung oder Reparatur von </p><p>Maschinen untersttzen. 2013 hat Wrth </p><p>Industry Service ein optisches Bestellsysteme fr </p><p>die Materialwirtschaft vorgestellt, bei dem eine in </p><p>den Behlter integrierte Kamera den jeweiligen </p><p>Fllstand registriert. So ist eine verbrauchsge-</p><p>steuerte Lieferung von Kleinteilen fr den Pro-</p><p>duktionsbedarf just-in-time mglich.</p><p>Das zunehmende Interesse der Industrie an </p><p>Predictive-Maintenance-Systemen ist Ausdruck </p><p>des Wunsches, die Produktion oder den Betrieb </p><p>von Anlagen durch Automation effizienter zu </p><p>machen und die Kosten weiter zu senken, um </p><p>wettbewerbsfhig zu bleiben. Mittelfristig ist </p><p>davon auszugehen, dass der Betriebs- und Ver-</p><p>11Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p><p>Die smarte Fabrik steuert die Produktion selbst, berwacht Maschinen und Anlagen und macht eine Fertigung bis hin zur Losgre 1 wirtschaftlich rentabel.</p></li><li><p>12</p><p>Vorteile von Predictive Maintenance:1. Beseitigung unntiger Wartungsaufgaben</p><p>2. Senkung der Komponentenbeschaffungskosten</p><p>3. Reduzierung der Ausfallzeiten</p><p>4. Verlngerung der Anlagenlebenszyklen12</p><p>Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p></li><li><p>13</p><p>schleizustand von Fertigungseinrichtungen </p><p>durch autonome Systeme umfassend und konti-</p><p>nuierlich berwacht, dokumentiert und optimiert </p><p>wird. Marktreife Produkte werden hier von Ex-</p><p>perten ab 2017 erwartet.13 In Zukunft wird aller-</p><p>dings nicht nur die Wartung mithilfe von Algorith-</p><p>men automatisiert, sondern ganze Maschinen-</p><p>parks und Fertigungsanlagen berwachen und </p><p>steuern sich selbst.14 So sind in Siemens' 'Digita-</p><p>ler Fabrik' im bayerischen Amberg, in der die </p><p>Fertigung hochautomatisiert erfolgt, gerade ein-</p><p>mal zwlf von einer Million Arbeitsschritte fehler-</p><p>behaftet. Wrde die Arbeit von gut ausgebildeten </p><p>Menschen erledigt, lge die Quote mindestens </p><p>40-mal so hoch.15 An Bedeutung gewinnen zu-</p><p>nehmend auch mobile Lsungen. Die 'TruTops</p><p>Fab App' von Trumpf bietet zum Beispiel u.a. </p><p>Einblick in den Status von Produktionsauftrgen </p><p>und aktuellen Maschinenzustnden ber mobile </p><p>Endgerte.</p><p>Die Integration der vorausschauenden daten-</p><p>basierten Analyse allgemein (Predictive Analytics) </p><p>in bestehende Business-Intelligence-Systeme </p><p>ermglicht es zudem, automatisch und flexibel </p><p>auf die Nachfragesituation am Markt oder sogar</p><p>Die Zukunft der digitalisierten Industrie</p></li><li><p>einzelne Kundenbedarfe zu reagieren. Die smarte </p><p>Fabrik von morgen knnte eine Fertigung bis hin </p><p>zur Losgre 1 wirtschaftlich rentabel machen. </p><p>Die Flexibilisierung der Produktion wird in zuneh-</p><p>mend kundendominierten Mrkten immer ent-</p><p>scheidender fr den unternehmerischen Erfolg. </p><p>Kundenwnsche, sowohl B2B als auch B2C, kn-</p><p>nen schneller und individueller adressiert werden. </p><p>Der Produktionsprozess wird transparenter und </p><p>Kunden verstrkt vorwrts und rckwrts in den </p><p>Wertschpfungsprozess integriert. Mass Customi-</p><p>zation und Prosuming (= der Konsument ist </p><p>zugleich auch Produzent) sind Trends, die auf </p><p>diese Entwicklung einzahlen. Neue Produktions-</p><p>verfahren werden es ermglichen, dass Kunden </p><p>zunehmend in den Design-Prozess einbezogen </p><p>werden und die Fertigung individueller Produkte </p><p>quasi von zuhause aus per Knopfdruck anstoen. </p><p>Die Verzahnung von 3D-Druck, Design-Daten aus </p><p>der Cloud und E-Commerce-Plattformen der </p><p>nchsten Generation knnte ganze Branchen </p><p>verndern. Im Prinzip kann jeder zum Produzen-</p><p>ten ('Maker') werden.16 Entsprechende Prosumer-</p><p>Modelle drften auch Einfluss auf Forschung und </p><p>Entwicklung haben und zum Ausbau heutiger</p><p>Open-Source-Anstze fhren. Marktverndernd </p><p>wirken dabei weniger die In...</p></li></ul>

Recommended

View more >