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FOKUSGRUPPE MAINTENANCE BENCHMARKS 14. – 16. April 2021 | digital
MENSCHLICHE UND KÜNSTLICHE INTELLIGENZ
DIE NÄCHSTEN BEITRÄGE DER INSTANDHALTUNG FÜR MEHR RESILIENZ UND EFFIZIENZ
THOMAS HELLER
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
INHALT
1) Die Smart Maintenance Community der
Fraunhofer-Gesellschaft
2) Resilienz – Was ist das eigentlich und welchen
Beitrag leistet die Instandhaltung(s-Forschung)?
3) Diskussion: Sollten wir das Thema in unseren
Unternehmen adressieren – und wie?
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
FRAUNHOFER »SMART MAINTENANCE COMMUNITY«
Ziele
Zusammenschluss von 11 Fraunhofer-Instituten
im Bereich der Instandhaltung als zentraler
Ansprechpartner für die Industrie
 „One stop research“ –
institutsübergreifende
Forschung mit einzelnen
Industrieunternehmen oder im
Konsortium
 Innovative Lösungen und Best-Practices
entlang der Wertschöpfungskette
 Treiben und Ermöglichen digitaler
Transformationsprozesse
11 Fraunhofer
Institute
Geschäftsstelle
Smart Maintenance
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Smart Maintenance Community
Kompetenzfelder
5
Predictive Maintenance
Assistenzsysteme
Instandhaltungs-Technologien
Organisation und Prozesse
Geschäftsmodelle
Weiterbildung
Data-Communication & Cyber Security
www.produktion.fraunhofer.de/de/SMC
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
INHALT
1) Die Smart Maintenance Community der
Fraunhofer-Gesellschaft
2) Resilienz – Was ist das eigentlich und welchen
Beitrag leistet die Instandhaltung(s-Forschung)?
3) Diskussion: Sollten wir das Thema in unseren
Unternehmen adressieren – und wie?
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Behauptung.
Smart Maintenance
schafft Resilienz.
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Das Rahmenwerk für resiliente Wertschöpfungssysteme
Fraunhofer Verbund Produktion: Das Rahmenwerk für resiliente Wertschöpfungssysteme
„Wie“
Optimierungs-
ziele für
Resiliente
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Regenerations-/
Lernfähigkeit
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neuen Anforderungen
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Agilität / Flexibilität/
Adaptivität
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Arbeitsergebnisse entlang des Resilienz-Zyklus
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Leitfrage: Wie resilient ist mein Unternehmen und wie viel Resilienz brauche ich?
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Resilienz:
Schock- und Stressfaktoren, statische oder dynamische Faktoren, Bewertung und Kennzahlen
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Maßnahmen (Hersteller)
Beeinflussung Kennzahlen /
Resilienz
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Leitfrage: Wie resilient ist mein Unternehmen und wie viel Resilienz brauche ich?
Beispielhafte Fragestellungen:
 Führt die Komplexität Ihrer Anlagen bei den
Instandhaltungsarbeiten vermehrt zu Störungen?
 Kommt es, bedingt durch den Einsatz von Leihpersonal, zu
Fehlern oder gar Ausfällen?
 Wie wirken sich verringerte Personalkapazitäten
(Krankheit, Urlaub, Schulungen etc.) auf Ihre
Instandhaltungsarbeiten aus?
 Wie stark gefährden Krankheitsfälle ihrer MA die Arbeiten
zur Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des
Produktionssystems Ihrer Kunden?
 …
Führt die Komplexität Ihrer Anlagen bei den Instandhaltungsarbeiten
vermehrt zu Störungen? [keine Ausfälle=0;Sehr häufige Ausfälle=6]
Kommt es, bedingt durch den Einsatz von Leihpersonal zu Fehlern oder gar
Ausfällen?
Wie wirken sich verringerte Personalkapazitäten (Krankheit, Urlaub,
Schulungen etc.) auf Ihre Instandhaltungsarbeiten aus? [1=geringe
Auswirkungen, 6=starke Auswirkungen]
Wie stark gefährden Krankheitsfälle ihrer MA die Arbeiten zur
Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des Produktionssystems Ihrer
Kunden?
/
Wie stark beeinflussen geplante Abwesenheiten der MA die Arbeiten zur
Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des Produktionssystems Ihrer
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Leitfrage: Wie resilient ist mein Unternehmen und wie viel Resilienz brauche ich?
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Ermittlung des
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spezifischen Resilienz-
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Leitfrage: Wie erhalte ich zuverlässige Informationen zur Restlebensdauer?
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resiliente Sensornetzwerke zur
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
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Agil agieren
Predictive und Prescriptive Verfahren für
eine automatisierte dynamische
Produktions- und Instandhaltungsplanung
für komplexe Produktionssysteme
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Blockchain-Anwendungsfall: „externe Wartung“
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Auswahl
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
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© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Blockchain
Blockchain-Anwendungsfall: „externe Wartung“
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Ausgefüllte Standard-
Leistungsbeschreibung
Kriterien zur Auswahl
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Adressaten-
liste
Ausgewählte
Adressaten
(inkl.
Bewertungs-
schema)
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Leitfrage: Welche Qualifikation brauchen wir für eine resiliente Produktion und IH?
Wiederaufbauen
Regenerations-/
Lernfähigkeit
Anforderungen für
eine Aus- und
Weiterbildung für
mehr Resilienz
Ergebnis
o Whitepaper für zur
Qualifizierung in Richtung
einer instandhaltungsfreien
Produktion
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Eckdaten:
21
intern
Forschungspartner LHT & FhG-SMC
Geplante Projektdauer 01.06.2021 bis 31.05.2023
Projektleitung Prof. Dr. habil. Michael Henke (IML)
Beantragte Förderung 10 Mio. € (FhG 7 Mio. € | LHT 3 Mio. €)
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Foto: © LHT
SMART MAINTENANCE COMMUNITY
Projekte: LHT LuFo – Entwicklung einer modularen, digitalen MRO Plattform
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Motivation:
• EINE konkrete FhG-Anlaufstelle für ausgewählte Themenfelder (MRO,
Fertigung, AM, CMC, Spez. Themen)
Zielsetzung:
• Gemeinsame Realisierung umfangreicher Forschungsprojekte
• Steigerung der Wertschöpfung durch optimale Nutzung der
vielschichtigen FhG-Kompetenzen, je Themenfeld
• Initiierung eines Dialog-Forums pro Themenfeld
22
SMART MAINTENANCE COMMUNITY
Projekte: MTU - Strategische Zusammenarbeit im Bereich MRO
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
INHALT
1) Die Smart Maintenance Community der
Fraunhofer-Gesellschaft
2) Resilienz – Was ist das eigentlich und welchen
Beitrag leistet die Instandhaltung(s-Forschung)?
3) Diskussion: Sollten wir das Thema in unseren
Unternehmen adressieren – und wie?
Seite 23
3
2
1
© Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020
Brauchen wir mehr Resilienz in den Unternehmen?
Diskussion

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Resilienz und Effizienz in der Instandhaltung

  • 1. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 FOKUSGRUPPE MAINTENANCE BENCHMARKS 14. – 16. April 2021 | digital MENSCHLICHE UND KÜNSTLICHE INTELLIGENZ DIE NÄCHSTEN BEITRÄGE DER INSTANDHALTUNG FÜR MEHR RESILIENZ UND EFFIZIENZ THOMAS HELLER
  • 2. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 INHALT 1) Die Smart Maintenance Community der Fraunhofer-Gesellschaft 2) Resilienz – Was ist das eigentlich und welchen Beitrag leistet die Instandhaltung(s-Forschung)? 3) Diskussion: Sollten wir das Thema in unseren Unternehmen adressieren – und wie? Seite 2 3 2 1
  • 4. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 FRAUNHOFER »SMART MAINTENANCE COMMUNITY« Ziele Zusammenschluss von 11 Fraunhofer-Instituten im Bereich der Instandhaltung als zentraler Ansprechpartner für die Industrie  „One stop research“ – institutsübergreifende Forschung mit einzelnen Industrieunternehmen oder im Konsortium  Innovative Lösungen und Best-Practices entlang der Wertschöpfungskette  Treiben und Ermöglichen digitaler Transformationsprozesse 11 Fraunhofer Institute Geschäftsstelle Smart Maintenance
  • 5. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Smart Maintenance Community Kompetenzfelder 5 Predictive Maintenance Assistenzsysteme Instandhaltungs-Technologien Organisation und Prozesse Geschäftsmodelle Weiterbildung Data-Communication & Cyber Security www.produktion.fraunhofer.de/de/SMC
  • 6. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 INHALT 1) Die Smart Maintenance Community der Fraunhofer-Gesellschaft 2) Resilienz – Was ist das eigentlich und welchen Beitrag leistet die Instandhaltung(s-Forschung)? 3) Diskussion: Sollten wir das Thema in unseren Unternehmen adressieren – und wie? Seite 7 3 2 1
  • 7. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Behauptung. Smart Maintenance schafft Resilienz.
  • 8. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Das Rahmenwerk für resiliente Wertschöpfungssysteme Fraunhofer Verbund Produktion: Das Rahmenwerk für resiliente Wertschöpfungssysteme „Wie“ Optimierungs- ziele für Resiliente Wertschöpfung „Was“ Erforderliche Eigenschaften entlang der Resilienzphasen Vorbereitet sein Geschützt sein Wiederaufbauen Antizipation Robustheit Regenerations-/ Lernfähigkeit „Passe dich schnell den neuen Anforderungen an“ „Erkenne Events und Auswirkungen bevor sie auftreten“ Agil agieren Agilität / Flexibilität/ Adaptivität „Kompensiere die Ereignisse möglichst ohne Redundanz“ „Stelle einen -verbesserten- Ausgangszustand möglichst schnell wieder her“ In jeder Situation systematisch handlungsfähig bleiben Schaffung von resilienzförderlichen Grundeinstellungen
  • 9. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Arbeitsergebnisse entlang des Resilienz-Zyklus Vorbereitet sein Geschützt sein Wiederaufbauen Antizipation Robustheit Regenerations-/ Lernfähigkeit Agil agieren Agilität / Flexibilität/ Adaptivität Predictive und Prescriptive Verfahren für eine automatisierte dynamische Produktions- und Instandhaltungsplanung für komplexe Produktionssysteme Konkretisierung der Aussagekraft von Condition-Monitoring Daten in Bezug auf Diagnose und Lebensdauer Erhöhung der Aussagekraft durch Zusammenführen multimodaler Daten Methodik für die Ermittlung des unternehmens- spezifischen Resilienz- Soll-Zustandes Sichere und hoch verfügbare Cloud-Services Blockchain Use-Cases und Testumgebung für Produktion und Instandhaltung Anforderungen für eine Aus- und Weiterbildung für mehr Resilienz
  • 10. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Wie resilient ist mein Unternehmen und wie viel Resilienz brauche ich? Seite 11 Resilienz: Schock- und Stressfaktoren, statische oder dynamische Faktoren, Bewertung und Kennzahlen Resilienz: Kennzahlen und Faktoren • Risiko- bewertung • Risikomanagement • …. Methoden- Baukasten • Instandhaltungsstrategie • Optimierung (Anlage) • Anpassung Produktionssystem • Ersatzteilmanagement • MA-Qualifikation • … Maßnahmen (Betreiber) Anforderungen Ergebnis • Upgrade/Refurbishment • Neue Maschinengeneration • Resilienzgerechte Konstruktion • Wartungsplan • Ersatzteilempfehlung • … Maßnahmen (Hersteller) Beeinflussung Kennzahlen / Resilienz
  • 11. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Wie resilient ist mein Unternehmen und wie viel Resilienz brauche ich? Beispielhafte Fragestellungen:  Führt die Komplexität Ihrer Anlagen bei den Instandhaltungsarbeiten vermehrt zu Störungen?  Kommt es, bedingt durch den Einsatz von Leihpersonal, zu Fehlern oder gar Ausfällen?  Wie wirken sich verringerte Personalkapazitäten (Krankheit, Urlaub, Schulungen etc.) auf Ihre Instandhaltungsarbeiten aus?  Wie stark gefährden Krankheitsfälle ihrer MA die Arbeiten zur Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des Produktionssystems Ihrer Kunden?  … Führt die Komplexität Ihrer Anlagen bei den Instandhaltungsarbeiten vermehrt zu Störungen? [keine Ausfälle=0;Sehr häufige Ausfälle=6] Kommt es, bedingt durch den Einsatz von Leihpersonal zu Fehlern oder gar Ausfällen? Wie wirken sich verringerte Personalkapazitäten (Krankheit, Urlaub, Schulungen etc.) auf Ihre Instandhaltungsarbeiten aus? [1=geringe Auswirkungen, 6=starke Auswirkungen] Wie stark gefährden Krankheitsfälle ihrer MA die Arbeiten zur Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des Produktionssystems Ihrer Kunden? / Wie stark beeinflussen geplante Abwesenheiten der MA die Arbeiten zur Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des Produktionssystems Ihrer Kunden? Sind monotone Tätigkeiten die Ursache für Ausfälle/Störungen? [0=nicht zutreffend, 6=sehr zutreffend] Erfüllen die MA die benötigten Qualifikationsprofile zur korrekten Instandhaltung der Maschinen? [0=sehr zutreffend, 6=nicht zutreffend] Werden die MA durch Fortbildungsangebote/Schulungen regelmäßig am aktuellen Stand zur korrekten Durchführung von IH-Tätigkeiten gehalten? [0=sehr zutreffend, 6=nicht zutreffend] Besteht eine hohe Fluktuation der MA in Bezug auf Ihre Instandhaltungsabteilung? [0=nicht zutreffend, 6=sehr zutreffend] Wie wirken sich Unterschreitungen der geforderten Standards und/oder Abweichung von Vorschriften bei der Durchführung der Instandhaltungstätigkeiten auf das Produktionssystem aus? [1=geringe Auswirkungen, 6=starke Auswirkungen] Führt eine fehlende/schlechte Identifikation mit ihrem Unternehmen zu Qualitätsverlusten bei Wartungsarbeiten? [0=nicht zutreffend, 6=sehr zutreffend] Führen hohe Belastungen der MA am Arbeitsplatz zu Ausfällen/Störungen? (mangelnde Ergonomie, Lärm, Hitze, Kälte, Wechselschicht, ...) [0 = keine Einschränkung; starke Einschränkungen im Betrieb = 6] Wie wirkt sich die Suche nach Zuständigen bzw. mangelndes Verantwortungsgefühl in ihrem Team auf die Instandhaltungsarbeiten aus? [1=geringe Auswirkungen, 6=starke Auswirkungen] Wie stark beeinflussen Gesetzgebungen die Arbeiten zur Störungsbehebung bzw. Aufrechterhaltung des Produktionssystems Ihrer Kunden? [0=keine Einschränkungen, 6=starke Einschränkungen im Betrieb]
  • 12. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Wie resilient ist mein Unternehmen und wie viel Resilienz brauche ich? Vorbereitet sein Antizipation Methodik für die Ermittlung des unternehmens- spezifischen Resilienz- Soll-Zustandes Ergebnis o Checkliste zur Resilienz-Bewertung (Prototyp – Excel-basiert) o Unternehmensspezifische Handlungsempfehlungen zur zielgerichteten Resilienzsteigerung
  • 13. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Wie erhalte ich zuverlässige Informationen zur Restlebensdauer? Erweiterung des möglichen Anwendungsbereichs von CM für Produktionssysteme durch hohe Flexibilität in Anbindung unterschiedlicher, hoch angepasster Sensortypen Vorbereitet sein Antizipation Erhöhung der Aussagekraft durch Zusammenführen multimodaler Daten Antriebe Energie- verbrauch Hydraulik- komponenten Pneumatik- komponenten Maschinen- steuerung Sensorschnittstellen Feldbusschnittstellen Adaptierbare, bidirektionale Datenschnittstelle Sensor 1 Konfigurierbarer Sensorknoten Smart Data Vorverarbeitung Sensor 2 Smart Data Vorverarbeitung Sensor 3 Smart Data Vorverarbeitung Datenstrukturierung, Datenvorverarbeitung Kabellose Datenübertragung Dünnschicht- Kraft- Sensoren Smart Data Vorverarbeitung … Ergebnis o Generisches Konzept für resiliente Sensornetzwerke zur Zustandsüberwachung verschiedenster Produktionssysteme o Pilotierung eines solchen Condition Monitoring (CM) Systems an Demonstrator (Gleitlagerprüfstand) CM: Condition Monitoring
  • 14. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Unterstützt KI die Produktions- und Instandhaltungs-Planung? Agil agieren Predictive und Prescriptive Verfahren für eine automatisierte dynamische Produktions- und Instandhaltungsplanung für komplexe Produktionssysteme [Reinforcement Learning] Aktion Belohnung Agent Umwelt Zustandsbeobachtung Führe Wartung an Anlage 1,…, n durch  Bestände  Verschleißzustand Anlagen  Instandhaltungskosten  Auslastung, DLZ Agilität / Flexibilität/ Adaptivität Ergebnis o Software Demonstrator für den Einsatz von ML bei der IH-Planung (Störungs- und Kosten-Minimierung)
  • 15. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Sind Blockchains für die Instandhaltung geeignet? Seite 16 Bewerten der Use-Cases Ausgestalten des Use-Cases und Vorbereiten der Umsetzung Identifizieren von Blockchain Use-Cases in der Instandhaltung Systematische Identifikation, Abgleich mit Ideenpool, standardisierte Beschreibung Geschützt sein Robustheit Blockchain Use-Cases und Testumgebung für Produktion und Instandhaltung Ergebnis o Excel-basierter Demonstrator zur Bewertung und Einführung von Blockchains (Vorbereitung der Umsetzung)
  • 16. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Blockchain-Anwendungsfall: „externe Wartung“ Angebots- erstellung Auswahl der Standard- leistung- beschreibung Art der Wartung Auswahl der geeigneten Standard- leistungs- beschreibung Passende Tätigkeits- beschreibung Empfänger -liste Kriterien zur Auswahl Auswahl auf Basis der Kriterien Ausschreibung /Anfrage(n) Auswahl des Durchführers Bewertung der Angebote Angebote Auswahl Beauftragung/ Vertrags- abschluss Durchführung Wartung und Dokumentation der Tätigkeiten Automatische Rückmeldung PSA- Kontrolle Tür-/Zutritts- management Qualifikations- kontrolle Wartung steht an Bezahlung Abnahme der Leistung „oder“ Zugangs- kontrolle Durchführung der Wartung
  • 17. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Blockchain-Anwendungsfall: „Ausschreibung und Vergabe“ Herausforderung / Problematik • Anlage führt selbstständig eine Ausschreibung durch • Automatisierte Auswahl der passenden Leistungsbeschreibung und nachvollziehbare Ergänzung um notwendige Informationen • Transparente Auswahl der geeigneten Adressaten der Ausschreibung Vorteil eines Blockchain-Einsatzes • Manipulationssichere und transparente Datenspeicherung • Gewisser Grad an „Rechtssicherheit“ für beide Seiten • Eindeutige Basis für Kontrollmechanismen
  • 18. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Blockchain Blockchain-Anwendungsfall: „externe Wartung“ Device erkennt Wartungs- notwendigkeit Aktueller Zustand Smart Contract (autark ablaufendes Computerprogramm) Bewegungs- daten (kontextbezogen) Stammdaten Ausgewählte Standard- Leistungsbeschreibung (Bezeichnung/Nummer und Auswahlparameter) Ausgefüllte Standard- Leistungsbeschreibung Kriterien zur Auswahl der Adressaten Adressaten- liste Ausgewählte Adressaten (inkl. Bewertungs- schema)
  • 19. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Leitfrage: Welche Qualifikation brauchen wir für eine resiliente Produktion und IH? Wiederaufbauen Regenerations-/ Lernfähigkeit Anforderungen für eine Aus- und Weiterbildung für mehr Resilienz Ergebnis o Whitepaper für zur Qualifizierung in Richtung einer instandhaltungsfreien Produktion
  • 20. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Eckdaten: 21 intern Forschungspartner LHT & FhG-SMC Geplante Projektdauer 01.06.2021 bis 31.05.2023 Projektleitung Prof. Dr. habil. Michael Henke (IML) Beantragte Förderung 10 Mio. € (FhG 7 Mio. € | LHT 3 Mio. €) Anschluss-Projekte TBD - Gesamtforschungsbedarf ca. 70 Mio. € Foto: © LHT SMART MAINTENANCE COMMUNITY Projekte: LHT LuFo – Entwicklung einer modularen, digitalen MRO Plattform
  • 21. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Motivation: • EINE konkrete FhG-Anlaufstelle für ausgewählte Themenfelder (MRO, Fertigung, AM, CMC, Spez. Themen) Zielsetzung: • Gemeinsame Realisierung umfangreicher Forschungsprojekte • Steigerung der Wertschöpfung durch optimale Nutzung der vielschichtigen FhG-Kompetenzen, je Themenfeld • Initiierung eines Dialog-Forums pro Themenfeld 22 SMART MAINTENANCE COMMUNITY Projekte: MTU - Strategische Zusammenarbeit im Bereich MRO
  • 22. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 INHALT 1) Die Smart Maintenance Community der Fraunhofer-Gesellschaft 2) Resilienz – Was ist das eigentlich und welchen Beitrag leistet die Instandhaltung(s-Forschung)? 3) Diskussion: Sollten wir das Thema in unseren Unternehmen adressieren – und wie? Seite 23 3 2 1
  • 23. © Fraunhofer-Verbund Produktion, 2020 Brauchen wir mehr Resilienz in den Unternehmen? Diskussion