Wachstumsfelder und Chancen mit smarten Technologien

1MicroMountains Applications AG

Innovationforum Smarte Technologien & Systeme25.02.2015

MicroMountains Applications AGDr. Thomas Link

Wachstumsfelder und Chancen mit smarten Technologien iNNOVATIONSfORUM 2015Smarte Technologien & Systeme25. Februar 2015



DAS UNTERNEHMEN: MICROMOUNTAINS AG

AWARDS

dreiGRUENDUNG

2007KUNDEN

>200PROJEKTE

>250MITARBEITER

10+PARTNER

>20

Technologie- und Innovations-Dienstleister



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 ?



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



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

Beis

piel

e

Lasermarkieren

Data Matrix Code

lasea.eu

ChirurgischeInstrumente


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




Computerisierung … Computer überall (ubiquitous comp.)





TREND: COMPUTERISIERUNG



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




Sensorisierung … Produkte erfassen ihre Umwelt







TREND: SENSORISIERUNG

Source: http://www.tsensorssummit.org

approx. > +150%/year

2023: 100 times more Sensors around us than today



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 unauffälligunauffällig: smarte Lösungen integriert in Alltagsgegenstände, meist am Körper getragen

smart: miniaturisiert, intelligent, vernetzt, drahtlos, autonom

nutzerfreundlich: hohe Benutzerfreundlichkeit durch einfache Interaktion

Medizinische Anforderungen



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



Herzrhythmus, BlutdruckWithings

AUSZUG: MARKTPOTENTIAL UND PRODUKTANALYSE

BlutzuckeriHealth

Infektionen OhrCellScope

UltraschalluntersuchungenMobiUS scanner

Herzrhythmus, ECG, …Steth IO

3D TiefensensorikGoogle

HIV und Syphilis DetectorColumbia University

TemeraturfeldanalyseFlir One



TREND: SENSORISATION

Mensch-Maschine-Interaktion = Sensortechnologien

Innovationshöhe / Verbreitungsgrad

Sprachsteuerung

Smart Glasses / VR

Brain-InterfacesEyeTracking

Tastatur / Maus

Gestensteuerung TouchScreen




Vernetzung … Produkte kommunizieren untereinander







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“



»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.

ww

w.proctic.de

Vernetzte Unterhaltungselektronik zentrale Speicherung von Medien wie Fotos, Musik und

Filmen, die über entsprechende Serversysteme hausweitabrufbar sind

http://www.stern.de/digital/smarthome/wmf-vitalis-dieser-topf-kocht-mit-bluetooth-2119229-9530ee550262deed.html

http://www.stern.de/digital/smarthome/wmf-vitalis-dieser-topf-kocht-mit-bluetooth-2119229-9530ee550262deed.html



VERNETZUNG UND ENERGIEVERSORGUNG: FOKUS ENERGY-HARVESTING

Typische GrößenordnungenSource Condition Source Power Harvested

Power[µW/cm2]

CommonEfficiency

Light Energy

IndoorOutdoor

0.1 mW/cm2

100 mW/cm210

10.00010%10%

Vibration / Motion Energy

HumanIndustrial

1g@50Hz10g@1000Hz

4100

-

Thermal Energy

HumanIndustrial

20mW/cm2

100mW/cm230

5.0000,2%5%

RF GSM 0.3µW/cm2 0.1 33%

Rechenbeispiel InnenraumTyp. Wirkungsgrad: ca. 10%Innenbereich: 200lxTyp. LeistungsbereichSolarzellen: ca. 2,0µW/cm2

Fläche: 2,5 cm2

8h-Arbeitstag:gesammelte Energie: 40µWh

Bild: EnOcean




Algorithmisierung … Daten automatisiert auswerten








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 ?



TREND: ALGORITHMISIERUNG

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




Automatisierung … von der Manufaktur zur Automation









TREND: AUTOMATION & ROBOTIK

World Robotics 2014 (weltweite Studie)27.01.15

Bei Foxconn bauen Roboter künftig iPhones zusammenDie 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)



Boston Dynamics (Google)


Im Fokus: Mensch-Maschine-Kollaboration

14.02.2015Roboter erleben gerade einen Entwicklungsschub.Mehrzweckroboter Baxter beispielsweise kann man neue Aufgaben beibringen

Automatisierung in der Logistik:Robopackerverdrängen den Menschen

Zukunftsvision: „Was automatisiert werden kann, wird automatisiert.“

20.02.2015Roboter sind auf dem Weg in unseren Alltag

Flughafen Düsseldorf:Parkroboter Ray




Komplexität in der Produktion

HERAUSFORDERUNG

MAßNAHMEN STANDARDISIERUNGMODULARISIERUNG FLEXIBILITÄT INNOVATION

basierend auf Schuh&Co., Faulhaber

DYNAMIK

• Losgröße• Durchlaufzeit• Qualität• Lieferzeit• …

VIELFALT

• Varianten• Technologien• Prozesse• Standorte• …

UNSICHERHEIT

• Märkte• Wettbewerber• Technologiewandel• …



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 …

ProjektOurPlant




Individualisierung … von der Masse zur Personalisierung

Automatisierung … von der Manufaktur zur Automation










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)



ZUSAMMENFASSUNG & FAZIT

Technologische Trends sind in vielen Bereichen wirksam…Miniaturisierung, Sensorisierung, Vernetzung, Automatisierung, Digitalisierung

Märkte, Anwendungen und Produkte werden SMART…Smart MobilitySmart BuildingSmart HealthcareSmart Manufacturing

Innovationsmanagement – wichtiger denn je…fundiertes Fachwissen Wissensvorsprunggeeignete Methodik systematisch Innovierenhohe Motivation „Innovation ist kein Spaziergang“Kooperation Vernetztes Wissen & KnowHow



Kontakt

MicroMountains Applications AGRomäusring 478050 Villingen-Schwenningen

Tel.: +49 (0) 7721 - 206 495-0Email: [email protected]: www.mm-applications.com

Ihre Ansprechpartner

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