Wachstumsfelder und Chancen mit smarten Technologien

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MicroMountains Applications AG
Innovationforum Smarte Technologien & Systeme
25.02.2015
Dr. Thomas Link
Wachstumsfelder und Chancen
mit smarten Technologien
iNNOVATIONSfORUM 2015
Smarte Technologien & Systeme
25. Februar 2015

2
25.02.2015
DAS UNTERNEHMEN: MICROMOUNTAINS AG
AWARDS
drei
GRUENDUNG
2007
KUNDEN
>200
PROJEKTE
>250
MITARBEITER
10+
PARTNER
>20
Technologie- und Innovations-Dienstleister

3
25.02.2015
DIGITALISIERUNG … DIE DIGITALE TRANSFORMATION IN DER WIRTSCHAFT
Miniaturisierung … Technologien für miniaturisierte Produkte
TECHNOLOGIE-TRENDS 2015
Was haben Technologie-Trendanalysen von Gartner, IBM, Forbes und Co. gemeinsam ?

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25.02.2015
Miniaturisierung in der Elektronik
 Moore’s Law: exponentielles Wachstum
Komplexität integr. Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt
 aber: der Mensch kann eigentlich nur „linear“ wirklich gut
 Beispiele
Virus-Infektion (z.B. Ebola 2014): theoretisch wäre die
gesamte Weltbevölkerung Mitte 2016 infiziert
Weizenkornlegende: auf 64 Schachbrettfelder liegen 18 Trillionen Körner
DIN-A4-Blatt falten: 50 mal Falten ergibt Stapel zwischen Erde und Sonne
TREND: MINIATURISIERUNG
Miniaturisierung in der Mechanik
 Beispiel: Laserfeinstbearbeitung in der Medizintechnik

5
25.02.2015
 höchste Präzision im µm-Bereich
 berührungslos
 geringer Wärmeeintrag
 kontrollierter Prozess
Vorteile der Laserfeinstbearbeitung
Laserschneiden
Sägezahn
miyachiamerica.com
Stent
industrial-lasers.com
 höchste Kantenqualität
 komplexe Schnitt-
geometrien
 wenig Nacharbeit
Beispiele
Lasermarkieren
Data Matrix
Code
lasea.eu
Chirurgische
Instrumente
 Feine Markierungen
 Hohe Informations-
dichte
Laserbohren
Filter
Mikro-
nadeln
med-techinnovation.com
 Kleinste Durchmesser
 Flexibeles Layout
Laserschweißen
Sensor-
kabel
laserstar.net
Schritt-
macher
 Feine Schweißnähte
Lasersintern/-schmelzen
Dental-
implantat
eos.com
Cochlea Ohr-
implantat
 3-dimensionale
Geometrien
(Additive Fertigung)
TREND: LASERFEINSTBEARBEITUNG IN DER MEDIZIN

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25.02.2015
Computerisierung … Computer überall (ubiquitous comp.)

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25.02.2015
TREND: COMPUTERISIERUNG

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25.02.2015
SMARTPHONES & CO.
FÜR INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN
POTENTIAL
 Kurze
Produktlaufzeiten
 schlechter Support (OS)
 Hohe Variantenvielfalt
CHANCEN MITTELSTAND
SMARTPHONE
STANDALONE
ADD-ONSMARTPHONE
Gerät für spezifische
Anforderungen auf Basis von
OEM-Komponenten für
Standalone-Geräte (z.B. mit
eigenem HM-Interface,
Betriebssystem,…)
„Low-Cost / Many Features“
(CPU für Berechnung und Grafik,
Energiemanagement,
Kommunikation, Sensoren,
Aktoren,…
Kombination von Smartphone
und spezifischem Add-On-Gerät
 Bezug der OEM-
Komponenten
 Verfügbarkeit /
Produktlebenszyklen
 Bezug der OEM-
Komponenten
 Verfügbarkeit /
Produktlebenszyklen
 Smarte Produkte aus
Kombination
 Smarte Produkte mit
hoher Funktionsvielfalt
und geringen
Materialkosten
HERAUSFORDERUNGEN
 Industrielle Apps für
Produktunterstützung,
Beratung, Auswahl, …
 Industrielle
Smartphones

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25.02.2015
Sensorisierung … Produkte erfassen ihre Umwelt

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25.02.2015
TREND: SENSORISIERUNG
Source: http://www.tsensorssummit.org
approx.
> +150%/year
2023:
100 times more
Sensors around
us than today

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25.02.2015
Validierung: hohe Datenqualität gefordert, mit Studien belegt
Zuverlässigkeit: Langzeitstabilität, Reproduzierbarkeit, Genauigkeit
Zulassung: Normen und Standards (u.a. EU, FDA)
Kostenstruktur: im Einklang mit Krankenkassen, medizinischen Einrichtungen und Patienten
TREND: MEDIZINISCHE WEARABLES
Beispiel: Tragbare medizinische Geräte
WEARABLE – tragbar und unauffällig
unauffällig: smarte Lösungen integriert in Alltagsgegenstände, meist am Körper getragen
smart: miniaturisiert, intelligent, vernetzt, drahtlos, autonom
nutzerfreundlich: hohe Benutzerfreundlichkeit durch einfache Interaktion
Medizinische Anforderungen

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25.02.2015
TREND: GESUNDHEITS- UND MEDIZINISCHE WEARABLES
Blutdruck
Blutsauerstoffgehalt - SpO2
Bewegung
Puls Atmung
www.ti.com
Elektrokardiogramm
Temperatur
Metabolisches Äquivalent
Schlafzyklus
Herzrhythmus
Ganganalyse
Gewicht- und Druckverteilung
Blutzucker

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25.02.2015
Herzrhythmus, Blutdruck
Withings
AUSZUG: MARKTPOTENTIAL UND PRODUKTANALYSE
Blutzucker
iHealth
Infektionen Ohr
CellScope
Ultraschalluntersuchungen
MobiUS scanner
Herzrhythmus, ECG, …
Steth IO
3D Tiefensensorik
Google
HIV und Syphilis Detector
Columbia University
Temeraturfeldanalyse
Flir One

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25.02.2015
TREND: SENSORISATION
Mensch-Maschine-Interaktion = Sensortechnologien
Innovationshöhe / Verbreitungsgrad
Sprachsteuerung
Smart Glasses / VR
Brain-Interfaces
EyeTracking
Tastatur / Maus
Gestensteuerung
TouchScreen

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25.02.2015
Vernetzung … Produkte kommunizieren untereinander

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25.02.2015
TREND: VERNETZUNG
Vernetzungstheorien
 Bsp: Telefon / Social Networks (z.B. XING)
Kommunikation entscheidet
 Vernetzung von Menschen
 Vernetzung von Maschinen
 Kabelgebunden vs. wireless
 proprietär oder standardisiert
 „War of Protocols“

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25.02.2015
»Smart Metering«
 In ein Kommunikationsnetz eingebundenes System mit
„intelligenten Zähler“
 Reale Verbrauchs- und Nutzungsdauermessung von Strom,
Wasser, Gas
AUSZUG: VERNETZUNG IM „SMART HOME“
Hausautomation
 Gesamtheit von Überwachungs-, Steuer-, Regel- und
Optimierungseinrichtungen in privat genutzten
Wohnhäusern/Wohnungen.
Haushaltsgeräte-
Automation
 Vernetzung, Fernsteuerung und Programmierung von
Elektrohaushaltsgeräten wie Herd, Kühlschrank,
Waschmaschine oder Kaffeeautomat etc. pp.
www.proctic.de
Vernetzte
Unterhaltungselektronik
 zentrale Speicherung von Medien wie Fotos, Musik und
Filmen, die über entsprechende Serversysteme hausweit
abrufbar sind

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25.02.2015
VERNETZUNG UND ENERGIEVERSORGUNG:
FOKUS ENERGY-HARVESTING
Typische Größenordnungen
Source Condition Source Power Harvested
Power
[µW/cm2]
Common
Efficiency
Light
Energy
Indoor
Outdoor
0.1 mW/cm2
100 mW/cm2
10
10.000
10%
10%
Vibration /
Motion Energy
Human
Industrial
1g@50Hz
10g@1000Hz
4
100
-
Thermal
Energy
Human
Industrial
20mW/cm2
100mW/cm2
30
5.000
0,2%
5%
RF GSM 0.3µW/cm2 0.1 33%
Rechenbeispiel Innenraum
Typ. Wirkungsgrad: ca. 10%
Innenbereich: 200lx
Typ. Leistungsbereich
Solarzellen: ca. 2,0µW/cm2
Fläche: 2,5 cm2
8h-Arbeitstag:
gesammelte Energie:
40µWh
Bild: EnOcean

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25.02.2015
Algorithmisierung … Daten automatisiert auswerten

20
25.02.2015
TREND: ALGORITHMISIERUNG
Algorithmen + BigData
 „Algorithmus- und Softwarekompetenz wird
entscheiden“ Prof. Brenner
(Wirtschaftsinformatik, HSG)
Beispiele Algorithmen + BigData
 Wettervorhersage
 Amazon: „Vorausschauende Lieferung“
 „Predictive-Policing (IfmPt - Institut für
musterbasierte Prognosetechnik):
precobs generiert unter Verwendung
aktuellster Deliktdaten Prognosen, die von
Polizeibehörden für operative und präventive
Zwecke verwendet werden können.
12.09.2014
"Precob":
Polizei will
Einbrüche per
Software
vorhersagen
Lösungen für den Mittelstand ?

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25.02.2015
TREND: ALGORITHMISIERUNG
Beispiel: Industrie-Sensor 2.0 Sensor mit kontinuierlichem Monitoring und
Vorhersage bzw. Wahl der optimalen
Signalverarbeitungsparameter

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25.02.2015
Automatisierung … von der Manufaktur zur Automation

23
25.02.2015
TREND: AUTOMATION & ROBOTIK
World Robotics 2014 (weltweite Studie)
27.01.15
Bei Foxconn bauen Roboter
künftig iPhones zusammen
Die steigenden Arbeitskosten machen dem
Apple-Zulieferer Foxconn mit seinen 1,3 Millionen
Mitarbeitern zu schaffen. Künftig sollen eine
Million Roboter Smartphones wie das iPhone
zusammenbauen.
Aspekt:
Produktionsstandort Deutschland
• Hohes Qualifikationsniveau
(F&E, Produktion)
• Personalkosten nicht mehr dominant
(Energiekosten und Anlagentechnik)

24
25.02.2015
Boston
Dynamics
(Google)
Im Fokus: Mensch-Maschine-
Kollaboration
14.02.2015
Roboter erleben gerade
einen Entwicklungsschub.
Mehrzweckroboter Baxter
beispielsweise kann man
neue Aufgaben beibringen
Automatisierung in
der Logistik:
Robopacker
verdrängen den
Menschen
Zukunftsvision: „Was automatisiert werden kann, wird automatisiert.“
20.02.2015
Roboter sind auf dem
Weg in unseren Alltag
Flughafen
Düsseldorf:
Parkroboter
Ray

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25.02.2015
Komplexität in der Produktion
HERAUSFORDERUNG
MAßNAHMEN
STANDARDISIERUNG
MODULARISIERUNG FLEXIBILITÄT INNOVATION
basierend auf Schuh&Co., Faulhaber
DYNAMIK
• Losgröße
• Durchlaufzeit
• Qualität
• Lieferzeit
• …
VIELFALT
• Varianten
• Technologien
• Prozesse
• Standorte
• …
UNSICHERHEIT
• Märkte
• Wettbewerber
• Technologiewandel
• …

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25.02.2015
BEISPIEL: AUTOMATISIERTE MIKROMONTAGE
Herausforderung in der Fertigung mikrotechnischer
Produkte
 Trend: von der Manufaktur zur automatisierten Montage
(Kostendruck, Qualität, Stückzahlen,…)
 Trend: zunehmende Komplexität erfordert Kooperation
 Sondermaschinenbau oft nicht mehr zeitgemäß
(Refinanzierung immer schwieriger)!
Maßnahmen Projekt „OurPlant“
 Branchenübergreifende Bedarfsanalyse
 Modularisierung und Standardisierung von
Prozessmodulen
 Kooperation von Spezialisten
 Gemeinsame Verwertungsstrategien
 …
Projekt
OurPlant

27
25.02.2015
Individualisierung … von der Masse zur Personalisierung
Automatisierung … von der Manufaktur zur Automation

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25.02.2015
TREND: INDIVIDUALISIERUNG
Individualisierung
beispielsweise durch
3D Druck / Additive Fertigung:
 Individualisierung von Produkten
 keine Losgrößen
Beispiel: Fräskopf mittels 3D-Druck
(SLM Solution)
“The Global Manufacturing Revolution” (Yoram Koren)

29
25.02.2015
ZUSAMMENFASSUNG & FAZIT
Technologische Trends sind in vielen Bereichen wirksam…
Miniaturisierung, Sensorisierung, Vernetzung, Automatisierung, Digitalisierung
Märkte, Anwendungen und Produkte werden SMART…
Smart Mobility
Smart Building
Smart Healthcare
Smart Manufacturing
Innovationsmanagement – wichtiger denn je…
fundiertes Fachwissen  Wissensvorsprung
geeignete Methodik  systematisch Innovieren
hohe Motivation  „Innovation ist kein Spaziergang“
Kooperation  Vernetztes Wissen & KnowHow

30
25.02.2015
Kontakt
Romäusring 4
78050 Villingen-Schwenningen
Tel.: +49 (0) 7721 - 206 495-0
Email: service@mm-applications.com
Web: www.mm-applications.com
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