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Frei verwendbar / © Siemens AG 2014. Alle Rechte vorbehalten. Answers for industry. Industrie 4.0 – Schritt für Schritt auf dem Weg zu neuen Produktionsumgebungen Prof. Dr. Dieter Wegener, Technologiechef Sektor Industry Forum Industrial IT, Hannover, 07. April 2014

Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeitfiles.messe.de/abstracts/57987_0704_1400_Wegener_Siemens.pdf · [email protected] Answers for industry. Title: Industrie

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Industrie 4.0 – Schritt für Schritt auf dem Weg zu neuen ProduktionsumgebungenProf. Dr. Dieter Wegener, Technologiechef Sektor Industry

Forum Industrial IT, Hannover, 07. April 2014

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Effizienz steigern Time-to-Market verkürzen Flexibilität erhöhen

• Kürzere Innovationszyklen

• Komplexere Produkte

• Größere Datenvolumina

• IndividualisierteMassenfertigung

• Volatile Märkte

• Hohe Produktivität

• Energie- und Ressourcen-effizienz als entscheidende Wettbewerbsfaktoren

Herausforderungen: Wandel in der Produktion schneller als je zuvor

Industrie 4.0 wird helfen, die Herausforderungen in der Fertigung zu meistern

1 2 3

Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit

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Die Industrie wird weltweit wieder als Motor für Wachstum und Stabilität betrachtet

USA"Manufacturing Renaissance"• Gründung eines

nationalen Netzes für Fertigungs-innovationen

• Verwendung von nationalen Schiefergas und Öl-ablagerungen (Fracking).

DeutschlandBeibehaltung der führenden industriellen Position• Nachhaltige Investition

in innovative Stärke• Hohes Exportniveau• Industrie 4.0 als

neues Leitmotiv

ChinaHöhere Produktqualität durch die Verwendung von High-End Fertigungstechnologie• Steigende Löhne• Forderung nach

Qualität erfordert den Einsatz von Auto-matisierungstechnik

• Energieeffizienz-gesetze

JapanKonzentration auf wachsende Exporte• Fertigungsindustrien

generieren etwa 20% des BIP

• Regierungsaktivitäten unterstützen das Exportgeschäft

• Unter den innovativsten High-Tech-Ländern der Welt.

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Ele

ctro

nics

Process DiscreteHybrid

Industrie 4.0Factory

Industrie 4.0Plant

Industrie 4.0 betrifft alle Industriebranchenvon diskreter Industrie bis Prozessindustrie

Industrie 4.0 Facility

Future Factory 2030Future Plant 2030

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Vision Industrie 4.0: Optimierung durch Cyber-Physische Systeme (CPS)

• Das zu fertigende Produkt besitzt alle erforderlichen Informationen über seine Produktionsanforderungen

• Organisation vernetzter Produktionseinrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette

• Produktionsablauf wird auf Basis der aktuellen Situation flexibelentschieden

• Der Mensch bleibt unerlässlich als kreativer Planer, Überwacher und Entscheider

Vision "Industrie 4.0"

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Industrie 4.0

Industrie 4.0

Zukunft der IndustrieViele Teams gehen an den Start

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Das Team Deutschland hat sich formiert und ist schon gut in Fahrt …

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Handlungsfeld Team Deutschland

Interoperabilität der System-Landschaft entlang der Wertschöpfungskette sicherstellen

ProduktionProduktentwicklung ServiceInter-operabilität

Inter-operabilität

"Office Floor"(Machine-to-Business)

"Shop Floor"(Machine-to-Machine)

MES

ERP

Control

PLM

Logi

stic

s

Wertschöpfungskette

Real time Network

EnterpriseNetwork

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hine

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Ele

ctro

nics

Process DiscreteHybrid

Auf Shop Floor-Level ist zu beachten:• hohe Branchenabhängigkeit,

detailliert in Normen/Standards• Referenzarchitekturen

abhängig vom Use-Case

Herausforderung Team Deutschland:Gemeinsames Verständnis von Shop- u. Office-Floor

ProduktionProduktentwicklung ServiceInter-operabilität

Inter-operabilität

"Office Floor"(Machine-to-Business)

"Shop Floor"(Machine-to-Machine)

ERP

Control

PLM

Logi

stic

s

Wertschöpfungskette

1

2MES

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SOA* Implementierung durch semantische Verknüpfung von Office- und Shop Floor

Quelle: ZVEI Führungskreis Industrie 4.0; 14.01.2014* SOA: Service - Oriented - Architecture

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Serviceaspekte wurden in der Plattform Industrie 4.0 erarbeitet

ProduktionProduktentwicklung ServiceInter-operabilität

Inter-operabilität

"Office Floor"(Machine-to-Business)

"Shop Floor"(Machine-to-Machine)

MES

ERP

Control

PLM

Logi

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s

Wertschöpfungskette

Real time Network

EnterpriseNetwork

Service aus Sicht des Produkt-Herstellers

*Quelle: Arbeitsgruppe ZP2= Zukunftsprojekt 2 „Internet der Dienste“

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"Office Floor"(Machine-to-Business)

"Office Floor"(Machine-to-Business)

"Shop Floor"(Machine-to-Machine)

"Shop Floor"(Machine-to-Machine)

ERPERP

ControlControl

PLM

PLM

Logi

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"Office Floor"(Machine-to-Business)

"Shop Floor"(Machine-to-Machine)

ERP

Control

PLM

Logi

stic

s

ProduktionProduktentwicklung ServiceInter-operabilität

Inter-operabilität

Wertschöpfungskette

Ausweitung von Industrie 4.0 in Richtung Serviceaus Sicht der Produkt-Nutzer (Beispiel Mining)

Neue digitale Infrastrukturenund Geschäftsmodelle

ProduktionProduktentwicklung ServiceInter-operabilität

Inter-operabilität

Wertschöpfungskette

ProduktionProduktentwicklung ServiceInter-operabilität

Inter-operabilität

Wertschöpfungskette

Service aus Anwendersicht

*Quelle: Arbeitsgruppe ZP2= Zukunftsprojekt 2 „Internet der Dienste“

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Siemens - Roadmap zu "Industrie 4.0" Evolution statt Revolution

Charakteristika

• Vorgeplante Abläufe

• Umfeld planbar gestaltet

• Abweichung vom Plan ist Fehler

Gestern und heute

Drei Kernelemente:

• Produktionsnetzwerk

• Verschmelzung virtueller mit realer Welt

• Cyber-Physical Systems

Heute und morgen: Evolution

Charakteristika

• Flexible Abläufe

• Situations-abhängiges Umfeld

• Ad-hoc-Entscheidungen

2030

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Die Zukunft der Industrie: Industrie 4.0 – drei Kernelemente

Produktionsnetzwerk Flexible Wertschöpfungsketten mitunternehmensübergreifenden,in Echtzeit verfügbaren Informationen

1

Verschmelzung virtueller mit realer Welt Integration von Produktdesign und Produktions-Engineering für reduzierteMarkteinführungszeiten

2

Cyber-Physical Systems (CPS)Modulare Produktionseinheiten mit vollständigem und konsistentem virtuellen Abbild

3

Cyber-Physical Systems

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Kernelement 3:Cyber-Physical Systems (CPS)

Das digitale Modell ist immer aktuell und wird über den gesamten Lebenszyklus erweitert

• Software / Informatik• Mechanik• Elektrik, Elektronik• Automatisierung, HMI• Safety, Security• Maintenance

Cyber-Physisches System (CPS)

Physische Produktionseinrichtung Digitales Modell

• Ortsangabe, Identität

• Zustand• SW-Version• Schnittstellen• …

Enthält alle Informationen über…

ServicesProduktions-ausführung

Produktions-planung

Produkt-design

Produktions-Engineering

+

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"Virtuelle Maschine" - Erhöhung der Produktivität durch Simulieren des Fertigungsverfahrens

• Digitaler „Zwilling“• Simuliertes Herstellen eines Werkstücks• Ermittlung von Produktionszeiten.

10% Produktivitätssteigerung im laufenden Betrieb und bis zu 80% Zeiteinsparungen beim Aufstellen/Einrichten der realen Maschine.

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Kernelement 2: Virtuelle und reale Fertigungswelt verschmelzen mit Produkten unserer Digital Enterprise Platform

TIATotallyIntegrated Automation

PLMProductLifecycleManagement

Design und virtuelle Produktion

Reale Produktion

Produktions-planung

Produktions-Engineering

Produktions-ausführung

Produkt-design

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Kernelement 2:Integration von Produktentwicklungs-und Produktionsprozess

Beispiel Produktentwicklungs- und Produktionsprozess

Design & Ent-wick-lung

Design & Ent-wick-lung

Defini-tion

ProduktionProdukt

Betrieb Service

Zeit

Gestern

Effizienz steigern, Time-to-Market verkürzen, Flexibilität erhöhen

Betrieb

Design & Ent-wick-lung

Defini-tion

Heute

Produkt Produktion

Service

Zeit

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Kernelement 1: Produktionsnetzwerk auf Basis MOM (Manufacturing Operations Management)

Flexible Wertschöpfungsketten mitunternehmensübergreifenden,

in Echtzeit verfügbaren Informationen

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Siemens erweitert sein Portfolio auf MOM (Manufacturing Operations Management)

SCM – ERPPLM

AutomatisierungNC PLC

DCSHMI

Sensoren, Antriebe, Feldgeräte …

Batch

MESProduktionsmanagement

ISA-95HMI-SW/SCADA

EMIQMS Forschung/Entwicklung

MOMAPS

QMS: Quality Management System EMI: Enterprise Manufacturing Intelligence APS: Advanced Planning & Scheduling

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Beispiel Fertigungsindustrie:Durchgängigkeit über die gesamte Wertschöpfungskette

ServicesProduktions-ausführung

Produktions-planung

Produkt-design

Produktions-Engineering

Totally Integrated AutomationPLM Software

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Das Automatisierungsangebot für die Fertigungsindustrie

PLMTECNOMATIX

Digital Manufacturing

TEAMCENTERCollaborative

PDM

NXProduct

Development

SIMATICHMI

SIMATICControllers

SIMATIC IDENTIndustrial

Identification

SIMATIC Distributed I/O

SINAMICSDrive Systems

SIMATIC WinCCSCADA System

SIMATIC NETIndustrial

Communication SIRIUSIndustrial Controls

SINUMERIKCNC

SIMOTIONMotion Control

TIA PORTALEngineering

Framework for Automation

Tasks

SIMATIC IT Production

Suite

SIMATIC ITIntelligence

Suite

Field Level

Control Level

Enterprise Level

Management Level

Operator Level

ERP PLM

MES

SCADA

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Beispiel Prozessindustrie:Durchgängigkeit über den gesamten Anlagenlebenszyklus

ServicesProduktionProzess-planung

Anlagen-design

Anlagen-Engineering

Totally Integrated AutomationPlant Engineering

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Das Automatisierungsangebotfür die Prozessindustrie

Field Level

Control Level

Enterprise Level

Management Level

Operator Level

Integration with ERP Level

SIMATICField Bus

SITRANS/SIPARTInstrumentation

SIMATICDistributed I/O

SIMATIC ITIntelligence Suite

SIMATIC ITProduction Suite

SIMATIC IT R&D Suite

COMOS Plant Engineering

SIMITSimulation SIMATIC PCS 7 Operating System

SIMATIC PCS 7Engineering

SIMATIC PCS 7 Controller

SIMATICHMI

SINAMICSDrive Systems

SENTRONPower Control

SIMATIC NETIndustrial

Communication

Drives Field Bus Sensors

ERP PLM

MES PlantEngineering

PCS SCADA

DCS Controller

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Industrie 4.0

Industrie 4.0

Tour de „Industrie 4.0“

Nicht auf Industrie 4.0 warten, sondern im Team Deutschland mitgestalten

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Prof. Dr. Dieter WegenerIndustry Sector, I IA ATS

Gleiwitzer Str. 55590475 Nuernberg, Germany

Telefon: +49 911 895-3180Fax: +49 911 895-153180Mobil: +49 173 2512980

E-Mail:[email protected]

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