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Prof. Dr.-Ing. Boris Otto
Syntegration zur Digitalen Produktion · Königslutter · 7.6.2017
DIGITALISIERUNG DER INDUSTRIE
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INHALT
 Digitalisierung des Industriebetriebs
 Die Rolle der Daten
 Digitale Transformation
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Bildquelle: Audi (2016).
Legende: FTS – Fahrerloses Transportsystem; VR – Virtual Reality.
Digitale Technologien finden sich in verschiedenen Bereichen des
Leistungserstellungsprozesses – wie das Beispiel von AUDI zeigt
Autonome FTS für die modulare Montage Mensch-Roboter-Kooperation Autonome Routenzüge
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Quelle: Koren (2010), zitiert in Bauernhansl (2014). Bildquellen: https://en.wikipedia.org (2015), https://www.impulse.de (2015), audi.de (2015),
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Die Automobilindustrie ist im Zuge der Digitalisierung auf der
Leistungsangebotsseite einem fundamentalen Wandel unterworfen
Ausstoß pro
Variante
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1850
1913
1955
1980
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Ford Model T
VW-Käfer-
Produktion
Audi-Konfigurator
Massen-
fertigung
Individualisierung
»Sharing Economy«
Komplexität
Globalisierung
iPhone
3D Printed Car
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Neue Leistungsangebote folgen in der Digitalisierung den Prinzipien der
»Smart Service Welt«
»Smart Service
Welt«
Ende-zu-
Ende-
Kunden-
prozess
Hybride
Leistungs-
angebote
Daten im
Zentrum
Geschäfts-
ökosysteme
Digitale
Plattformen
Neue
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modelle
Vgl. AK Smart Service Welt, acatech (2015).
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Bildquelle: ihs-gmbh.de (2016); silicon.de (2016).
Legende: ERP – Enterprise Resource Planning; LAS – Logistisches Assistenzsystem; OEM – Original Equipment Manufacturer.
Infolgedessen steigen Anforderungen an die Transparenz im
Liefernetzwerk – es braucht ein digitales Abbild der Leistungserstellung
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Quelle: Audi (2015); Bildquelle: Audi (2016).
Die Digitalisierung des Industriebetriebs – als Industrie 4.0 – ist kein
Selbstzweck, sondern Antwort auf einen Wandel auf dem Absatzmarkt
Individualisierung des Leistungsangebots ↑
Zahl an Modellen, Varianten,
Ausstattungsmerkmalen ↑
Lebenszyklen ↓
Globalisierung des Produktionsnetzwerks ↑
Prozess- und Produktkomplexität ↑
Kostenziele ↗
Entscheidungsbedarfe (strategisch,
taktisch, operativ) ↑
»Autonomisierung« der Produktion ↑
Echtzeitverfügbarkeit von Information ↑
Interoperabilität der Produktionssysteme↑
Markt- und Kundenanforderungen
Produktion und Logistik
Implikationen und Handlungsbedarf
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Voraussetzung ist eine zentrale Informationstransparenzinstanz – bei AUDI
»Tower« genannt
Bildquelle: Audi (2016).
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Bildquelle: Audi (2016).
Der »Tower« ist Kern eines neuen industriellen Informationsmanagements
 Konzeptuelles Modell der digitalen Fabrik
 Quelle für die digitalen Abbilder und »Single Source of the
Truth«
 »Data Lake«-Funktionalität
 Sammlung und Analyse von Ereignisdaten aus der Produktion
und der Lieferkette
 Prozessanalysen nahezu in Echtzeit
 Datenbasis für maschinelle Lernverfahren
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INHALT
 Digitalisierung des Industriebetriebs
 Die Rolle der Daten
 Digitale Transformation
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Daten haben sich zu einer strategischen Ressource entwickelt
Zeit
Wertbeitrag
Daten als
Prozess-
ergebnis
Daten als
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Source: Leveling et al. (2014).
»Smart Data Management« adressiert die gesamte Datenlandschaft im
Unternehmen
Daten außen sind von höherer Unschärfe,
Volumen, Vielfalt, Änderungsfrequenz…
Daten außen sind weniger
kontrollierbar, geschäftskritisch,
eindeutig…
»Nukleus-Daten«
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Big Data
(Tweets, Social Media
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Terabytes
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Legend: Informationsfluss; Materialfluss.
Smart Data Management ist eine Schlüsselfähigkeit des Industriebetriebs
der Zukunft
Öffentliche
Daten
Wertschöpfungs-
netzwerk
Konsumenten-
Services
Industrielle
Services
Losgröße 1
Ende-zu-Ende-
Kundenprozess
Geschäftsökosysteme
Hybride Produkte
Smart Data
Management
Interoperabilität
Mensch-Roboter-
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Kunde
Produtkions-
netzwerke
Logistik-
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Digitale LeistungsangeboteDataDigitale Leistungserstellung
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Beispiel Automobillogistik
Smart Data Management erfordert auch den Austausch bisher eher sensibel
gehandhabter Daten zwischen Unternehmen
Abrufe · Lieferavise · Rechnungen …
Teilestammdaten · Änderungsanfragen · Sicherheitsdatenblätter …
Ereignisdaten aus der Lieferkette …
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EDI
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Business
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Daten
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Legende: RFID – Radio-Frequency Identification; IoT – Internet of Things; EDI – Electronic Data Interchange.
www.industrialdataspace.org // 15
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Legende: ERP – Enterprise Resource Planning; MES – Manufacturing Execution Systems ; SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition; EDI –
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Smart Data Management basiert auf einer zukunftssicheren »Data Service
Architecture«
Industrielle Datenquellen
ERP  MES  SCADA  Ereignisdaten
Datenquellen zu Kunden
CRM  Kundenprogramme etc.
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Facebook  Twitter etc.
Cloud-based Data Storage
Data Source Connectors  Data Space Infrastructure  Shared Information Model
Industrial Data Service Architecture
Datenqualitätssicherung Mapping/Transformation Integration/Aggregation Data Provenance …
Datenanalyse Data Mining Visualisierung Datenbereitstellung …
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Präventive Wartung  Modular
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INHALT
 Digitalisierung des Industriebetriebs
 Die Rolle der Daten
 Digitale Transformation
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Flexibilität
Effizienz
Verfügbarkeit
Auslastung
Mensch
Technik
Economies of Scope
Verbund
Menge
Economies of Scale
Umwelt
Kosten
Hierarchie
Selbststeuerung
Vgl. Bauernhansl (2017), zitiert in ten Hompel (2017).
Die Ambivalenz der Wertschöpfung in der Digitalisierung erfordert eine flexible
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Schuh, G.; Anderl, R.; Gausemeier, J.; ten Hompel, M.; Wahlster, W (Eds.):
Industrie 4.0 Maturity Index, acatech STUDY 2017. Originalsprache beibehalten.
Die Transformation zum digitalisierten Industriebetrieb muss stufenweise
gesteuert werden
Industrie4.0MaturityLevel
BusinessValue
AdaptabilityPredictabilityTransparencyVisibility
What does happen?
»Seeing«
Industrie 4.0
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Computerisation Connectivity
Industry 3.0 Industry 4.0
Why does it happen?
»Understanding«
What will happen?
»Being prepared«
How can autonomous
reaction take place?
»Self-optimizing«
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Quelle: Otto et al. (2015).
»Digital Business Engineering« ist der Methodenbaukasten für
Digitalisierung »made in Germany«
Digitalisierung
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System- und
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Datenzentrierte Produkte und Dienstleistungen
Digitale Fähigkeiten
(»Digital Capabilities«)
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»Data Value Chain«
Digitale Technologiearchitektur
1
2
3
4 5
6
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Titel: Der Spiegel 17. April 1978
Statistik: Statistisches Bundesamt
www.destatis.de, abgerufen am 8.4.2017
»Uns steht eine Katastrophe bevor« [Spiegel 1978]
40%
45%
50%
55%
201620102000199019801970
Anteil Erwerbspersonen zu Gesamtbevölkerung [D in%]
© Fraunhofer · Seite 22
 Informelle Kooperation
 Ganzheitlichkeit
 Polyvalenz
 Lernen
 Rahmenvorgaben
 Flexible Routinen
 Selbststeuerung
 Funktionsintegration
 Projektarbeit
 Dezentralisierung
 Neues Management
ORGANISATION
MENSCH TECHNOLOGIE
Schnittstelle
Technologie –
Mensch
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Schnittstelle
Organisation –
Technologie
 Ergonomie
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Industrie 4.0 ist ein Gestaltungsprinzip für den Industriebetrieb der Zukunft
© Fraunhofer · Seite 23
Prof. Dr.-Ing. Boris Otto
Fraunhofer ISST · Geschäftsführender Institutsleiter
TU Dortmund · Inhaber Audi-Stiftungsprofessur
Boris.Otto@isst.fraunhofer.de · Boris.Otto@tu-dortmund.de
https://de.linkedin.com/pub/boris-otto/1/1b5/570
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https://www.xing.com/profile/Boris_Otto
http://www.researchgate.net/profile/Boris_Otto
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Prof. Dr.-Ing. Boris Otto
Syntegration zur Digitalen Produktion · Königslutter · 7.6.2017
DIGITALISIERUNG DER INDUSTRIE

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Digitalisierung der Industrie

  • 1. © Fraunhofer · Seite 1 Prof. Dr.-Ing. Boris Otto Syntegration zur Digitalen Produktion · Königslutter · 7.6.2017 DIGITALISIERUNG DER INDUSTRIE
  • 2. © Fraunhofer · Seite 2 INHALT  Digitalisierung des Industriebetriebs  Die Rolle der Daten  Digitale Transformation
  • 3. © Fraunhofer · Seite 3 Bildquelle: Audi (2016). Legende: FTS – Fahrerloses Transportsystem; VR – Virtual Reality. Digitale Technologien finden sich in verschiedenen Bereichen des Leistungserstellungsprozesses – wie das Beispiel von AUDI zeigt Autonome FTS für die modulare Montage Mensch-Roboter-Kooperation Autonome Routenzüge Flugroboter in der Montage VR in der Entwicklung Prädiktive Analyseverfahren in der Logistik
  • 4. © Fraunhofer · Seite 4 Quelle: Koren (2010), zitiert in Bauernhansl (2014). Bildquellen: https://en.wikipedia.org (2015), https://www.impulse.de (2015), audi.de (2015), o2.co.uk (2015), computerbild.de (2015). Die Automobilindustrie ist im Zuge der Digitalisierung auf der Leistungsangebotsseite einem fundamentalen Wandel unterworfen Ausstoß pro Variante Variantenzahl 1850 1913 1955 1980 2000 Ford Model T VW-Käfer- Produktion Audi-Konfigurator Massen- fertigung Individualisierung »Sharing Economy« Komplexität Globalisierung iPhone 3D Printed Car
  • 5. © Fraunhofer · Seite 5 Neue Leistungsangebote folgen in der Digitalisierung den Prinzipien der »Smart Service Welt« »Smart Service Welt« Ende-zu- Ende- Kunden- prozess Hybride Leistungs- angebote Daten im Zentrum Geschäfts- ökosysteme Digitale Plattformen Neue Geschäfts- modelle Vgl. AK Smart Service Welt, acatech (2015).
  • 6. © Fraunhofer · Seite 6 Bildquelle: ihs-gmbh.de (2016); silicon.de (2016). Legende: ERP – Enterprise Resource Planning; LAS – Logistisches Assistenzsystem; OEM – Original Equipment Manufacturer. Infolgedessen steigen Anforderungen an die Transparenz im Liefernetzwerk – es braucht ein digitales Abbild der Leistungserstellung
  • 7. © Fraunhofer · Seite 7 Quelle: Audi (2015); Bildquelle: Audi (2016). Die Digitalisierung des Industriebetriebs – als Industrie 4.0 – ist kein Selbstzweck, sondern Antwort auf einen Wandel auf dem Absatzmarkt Individualisierung des Leistungsangebots ↑ Zahl an Modellen, Varianten, Ausstattungsmerkmalen ↑ Lebenszyklen ↓ Globalisierung des Produktionsnetzwerks ↑ Prozess- und Produktkomplexität ↑ Kostenziele ↗ Entscheidungsbedarfe (strategisch, taktisch, operativ) ↑ »Autonomisierung« der Produktion ↑ Echtzeitverfügbarkeit von Information ↑ Interoperabilität der Produktionssysteme↑ Markt- und Kundenanforderungen Produktion und Logistik Implikationen und Handlungsbedarf Industrie 4.0
  • 8. © Fraunhofer · Seite 8 Voraussetzung ist eine zentrale Informationstransparenzinstanz – bei AUDI »Tower« genannt Bildquelle: Audi (2016).
  • 9. © Fraunhofer · Seite 9 Bildquelle: Audi (2016). Der »Tower« ist Kern eines neuen industriellen Informationsmanagements  Konzeptuelles Modell der digitalen Fabrik  Quelle für die digitalen Abbilder und »Single Source of the Truth«  »Data Lake«-Funktionalität  Sammlung und Analyse von Ereignisdaten aus der Produktion und der Lieferkette  Prozessanalysen nahezu in Echtzeit  Datenbasis für maschinelle Lernverfahren
  • 10. © Fraunhofer · Seite 10 INHALT  Digitalisierung des Industriebetriebs  Die Rolle der Daten  Digitale Transformation
  • 11. © Fraunhofer · Seite 11 Daten haben sich zu einer strategischen Ressource entwickelt Zeit Wertbeitrag Daten als Prozess- ergebnis Daten als Prozess- befähiger Daten als Produkt- befähiger Daten als Produkt
  • 12. © Fraunhofer · Seite 12 Source: Leveling et al. (2014). »Smart Data Management« adressiert die gesamte Datenlandschaft im Unternehmen Daten außen sind von höherer Unschärfe, Volumen, Vielfalt, Änderungsfrequenz… Daten außen sind weniger kontrollierbar, geschäftskritisch, eindeutig… »Nukleus-Daten« (Kundenstammdaten, Produktstammdaten usw.) »Community- Daten« (Geoinformation, GTIN, Adressen, ISO- Codes, GS1-Daten usw.) Big Data (Tweets, Social Media Streams, Sensordaten usw.) Megabytes Gigabytes Terabytes Petabytes
  • 13. © Fraunhofer · Seite 13 Legend: Informationsfluss; Materialfluss. Smart Data Management ist eine Schlüsselfähigkeit des Industriebetriebs der Zukunft Öffentliche Daten Wertschöpfungs- netzwerk Konsumenten- Services Industrielle Services Losgröße 1 Ende-zu-Ende- Kundenprozess Geschäftsökosysteme Hybride Produkte Smart Data Management Interoperabilität Mensch-Roboter- Kooperation Autonome Systeme Internet der Dinge Kunde Produtkions- netzwerke Logistik- netzwerke Digitale LeistungsangeboteDataDigitale Leistungserstellung
  • 14. © Fraunhofer · Seite 14 Beispiel Automobillogistik Smart Data Management erfordert auch den Austausch bisher eher sensibel gehandhabter Daten zwischen Unternehmen Abrufe · Lieferavise · Rechnungen … Teilestammdaten · Änderungsanfragen · Sicherheitsdatenblätter … Ereignisdaten aus der Lieferkette … Kapazitäten · Fertigungsschritte · Liefernetzstrukturen EDI Electronic Business RFID · IoT Industrial Data Space Zeit Mehrwert, Kritikalität der ausgetauschten Daten 1990 2000 2010 heute Legende: RFID – Radio-Frequency Identification; IoT – Internet of Things; EDI – Electronic Data Interchange.
  • 15. www.industrialdataspace.org // 15 70+ Companies and Organisations 5 Working Groups 18 Use Cases 1 Ecosystem =
  • 16. © Fraunhofer · Seite 16 Legende: ERP – Enterprise Resource Planning; MES – Manufacturing Execution Systems ; SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition; EDI – Electronic Data Interchange. Smart Data Management basiert auf einer zukunftssicheren »Data Service Architecture« Industrielle Datenquellen ERP  MES  SCADA  Ereignisdaten Datenquellen zu Kunden CRM  Kundenprogramme etc. Soziale Netzwerke Facebook  Twitter etc. Cloud-based Data Storage Data Source Connectors  Data Space Infrastructure  Shared Information Model Industrial Data Service Architecture Datenqualitätssicherung Mapping/Transformation Integration/Aggregation Data Provenance … Datenanalyse Data Mining Visualisierung Datenbereitstellung … Industrielle Services Präventive Wartung  Modular Montage  »Supply Chain Visibility« Kommerzielle Services Finanzdienste  Mobilität  Kundendienst Interne Services Daten als generelle Prozessbefähiger Datenprodukte Data as a Service Externe Datenquellen EDI  Industrial Data Space etc.
  • 17. © Fraunhofer · Seite 17 INHALT  Digitalisierung des Industriebetriebs  Die Rolle der Daten  Digitale Transformation
  • 18. © Fraunhofer · Seite 18 Flexibilität Effizienz Verfügbarkeit Auslastung Mensch Technik Economies of Scope Verbund Menge Economies of Scale Umwelt Kosten Hierarchie Selbststeuerung Vgl. Bauernhansl (2017), zitiert in ten Hompel (2017). Die Ambivalenz der Wertschöpfung in der Digitalisierung erfordert eine flexible Wertschöpfungsarchitektur
  • 19. © Fraunhofer · Seite 19 Schuh, G.; Anderl, R.; Gausemeier, J.; ten Hompel, M.; Wahlster, W (Eds.): Industrie 4.0 Maturity Index, acatech STUDY 2017. Originalsprache beibehalten. Die Transformation zum digitalisierten Industriebetrieb muss stufenweise gesteuert werden Industrie4.0MaturityLevel BusinessValue AdaptabilityPredictabilityTransparencyVisibility What does happen? »Seeing« Industrie 4.0 Development Path Computerisation Connectivity Industry 3.0 Industry 4.0 Why does it happen? »Understanding« What will happen? »Being prepared« How can autonomous reaction take place? »Self-optimizing«
  • 20. © Fraunhofer · Seite 20 Quelle: Otto et al. (2015). »Digital Business Engineering« ist der Methodenbaukasten für Digitalisierung »made in Germany« Digitalisierung Datenzentrierte Geschäftslösungen Strategische Perspektive Prozessperspektive System- und Softwareperspektive Ende-zu-Ende-Kundenprozess Digitales »Ecosystem« Datenzentrierte Produkte und Dienstleistungen Digitale Fähigkeiten (»Digital Capabilities«) Datenarchitektur und »Data Value Chain« Digitale Technologiearchitektur 1 2 3 4 5 6
  • 21. © Fraunhofer · Seite 21 Titel: Der Spiegel 17. April 1978 Statistik: Statistisches Bundesamt www.destatis.de, abgerufen am 8.4.2017 »Uns steht eine Katastrophe bevor« [Spiegel 1978] 40% 45% 50% 55% 201620102000199019801970 Anteil Erwerbspersonen zu Gesamtbevölkerung [D in%]
  • 22. © Fraunhofer · Seite 22  Informelle Kooperation  Ganzheitlichkeit  Polyvalenz  Lernen  Rahmenvorgaben  Flexible Routinen  Selbststeuerung  Funktionsintegration  Projektarbeit  Dezentralisierung  Neues Management ORGANISATION MENSCH TECHNOLOGIE Schnittstelle Technologie – Mensch Schnittstelle Mensch – Organisation Schnittstelle Organisation – Technologie  Ergonomie  Akzeptanz  Datenschutz  Komplementarität  Transparenz  Unterstützung Industrie 4.0 ist ein Gestaltungsprinzip für den Industriebetrieb der Zukunft
  • 23. © Fraunhofer · Seite 23 Prof. Dr.-Ing. Boris Otto Fraunhofer ISST · Geschäftsführender Institutsleiter TU Dortmund · Inhaber Audi-Stiftungsprofessur Boris.Otto@isst.fraunhofer.de · Boris.Otto@tu-dortmund.de https://de.linkedin.com/pub/boris-otto/1/1b5/570 https://twitter.com/drborisotto https://www.xing.com/profile/Boris_Otto http://www.researchgate.net/profile/Boris_Otto http://de.slideshare.net/borisotto Ihr Ansprechpartner!
  • 24. © Fraunhofer · Seite 24 Prof. Dr.-Ing. Boris Otto Syntegration zur Digitalen Produktion · Königslutter · 7.6.2017 DIGITALISIERUNG DER INDUSTRIE