So gelingt der Einstieg in die Digitalisierung
Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution. Intelligente und vernetzte Systeme ermöglichen die selbstorganisierte Produktion. Wir erklären die wichtigsten Begriffe und unterstützen Sie bei der digitalen Transformation.
Geht es Ihnen auch so? Seit mehreren Jahren ist mit der Digitalisierung die vierte industrielle Revolution angebrochen. Löst das Thema bei Ihnen Euphorie aus oder macht sich gar Skepsis oder Unsicherheit bemerkbar? Dieser Eindruck ist oftmals darin begründet, dass wir im Angesicht der Flut von sich beinahe täglich vermehrenden Neuerungen und Gelegenheiten das Gefühl haben, etwas zu verpassen und den Anschluss zu verlieren. Aufgrund fehlender Infrastrukturen und Netzwerke sind davon häufig viele KMUs mit weniger als zehn Mitarbeitern betroffen.
Begriffe der Industrie 4.0
Gerade in den Technischen Industrien sind in den vergangenen fünf Jahren aufgrund rasanter elektronischer, optischer und internetgestützter Entwicklungen interessante Innovationen entstanden, die neue und vor allem auch lukrative Gelegenheiten bieten. Leider sind jedoch oftmals die entsprechenden Begrifflichkeiten nur schwer verständlich. So ist der Begriff Internet 4.0 gleichbedeutend mit Internet of Things (IoT), aber nur in Deutschland verbreitet. Im Folgenden werden die wichtigsten IoT-Fachbegriffe erläutert.
Cloud
Eine Infrastruktur, auf der IT-Dienstleistungen wie Speicherplatz, Rechenleistung oder Anwendungssoftware über ein Rechnernetz respektive das Internet zur Verfügung gestellt werden, ohne dass diese auf dem lokalen Rechner installiert sind. Cloud-Strukturen sind die Voraussetzungen für den Datenaustausch und somit für die horizontale und vertikale Integration.
Cyber-physisches System (CPS)
CPS ist das zentrale Element aller vernetzten, werterzeugenden Systeme innerhalb des IoT. Hierunter wird nicht nur die Automation und Integration von produzierenden Vorgängen verstanden, sondern auch die damit verbundenen Aktivitäten wie Logistik, Lagerhaltung, Vertrieb und Absatz. Die Ereignisse werden in der Cloud gespeichert und ermöglichen eine lückenlose Rückverfolgbarkeit.
Vertikale Integration
Innerhalb einer Organisation erlauben vernetzte und intelligente Fertigungssysteme eine individualisierte und flexible Produktion in Echtzeit. Der Produktionsprozess wird dabei durch vor- oder nachgelagerte Engineering-, Produk- tions-, Beschaffungslogistik- oder Vertrieb- und Absatzstufen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg unterstützt: Mensch, Maschine und Material.
Horizontale Integration
Der gegenseitige Austausch und die Zusammenarbeit mit externen Firmen, Entwicklern, Lieferanten und Kunden führen zu einem Mehrwert in der Wertschöpfungskette. Das Ziel ist ein automatisierter Prozess über den Produktlebenszyklus hinweg, bei dem alle externen Partner über dezentralisierte Produktionsstätten kosteneffektiv und flexibel zum Erfolg des Produkts beitragen.
Produktlebenszyklus
Der Prozess beschreibt den Zeitverlauf von der Entwicklung über Validierung, Kommissionierung, Betrieb, Unterhalt, Wartung und Reparatur bis hin zur Stilllegung eines Produkts. Sowohl der Lieferant als auch der Hersteller sind in diesen Prozess eingebunden und benutzen durchgängige und kompatible Systeme. Dabei bieten vertikale und horizontale Integration in der Wertschöpfungskette neue, lukrative Gelegenheiten.
E-Commerce
Beim elektronischen Handel, auch Internet- oder Onlinehandel, werden die Ein- und Verkaufsvorgänge über das Internet abgewickelt.
Big Data
Durch die weltweite Vernetzung entstehen riesige Datenmengen, die neue Einblicke und damit Möglichkeiten zur Auswertung der Wertschöpfungskette bieten. Die Auswertung durch den Menschen wird bald nicht mehr möglich sein. Maschinelles Lernen und evolutionäre Algorithmen werden in Zukunft die menschlichen Fähigkeiten übernehmen. Der maschinelle Lernprozess erfolgt durch Lernen aus Fehlern.
Smart Sensors
Ein Smart Sensor ist ein Messaufnehmer (Detektor), der neben dem Erfassen von Messgrössen wie elektromagnetische Wellen oder Temperatur auch die komplette Signalaufbereitung und -verarbeitung vereinigt. Der Aktor ist das Gegenstück zum Detektor und wandelt elektrische Signale in mechanische Bewegung um. Oftmals werden physische Komponenten einer Produktionsanlage mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Die Informationen werden über ein Kommunikationsnetz ausgetauscht.
Fliessende Grenzen
Zu diesen übergeordneten Begrifflichkeiten, die es richtig einzuordnen gilt, kommen in immer kürzeren Zeitabständen neue Technologien auf den Markt. So können mit 3D-Druckern Gegenstände ohne zeitaufwendiges Herstellen von Formen erstellt werden. Typische Werkstoffe für den 3D-Druck sind Kunststoffe, Kunstharze, Beton und Metalle. Obwohl es sich oft um formende Verfahren handelt, sind für konkrete Erzeugnisse keine speziellen Werkzeuge mehr erforderlich. Auch die kollaborativen Roboter, die mit Menschen gemeinsam arbeiten, sind im Produktionsprozess auf dem Vormarsch.
In Zukunft werden Produkte aufgrund der vertikalen und horizontalen Integration in der Wertschöpfungskette sowie durch cyber-physische Systeme und die ortsunabhängige Kommunikation viel schneller an den Markt gelangen. Dadurch wird deutlich, dass in der digitalisierten Welt vornehmlich Themen wie Geschwindigkeit, Flexibilität, Transparenz und Rückverfolgbarkeit in den Vordergrund treten. Firmen werden gleichzeitig auf mehreren Märkten mit unterschiedlichen Produkten vertreten sein. Machtverhältnisse verschieben sich und die Grenze zwischen dem Industrie- und dem Dienstleistungssektor verwässert. So wird der Hersteller immer mehr auch zum Händler und muss sich zugleich mit einer wachsenden Konkurrenz befassen.
Schritt für Schritt Richtung Industrie 4.0
Nach der Überwindung der anfänglichen Unsicherheit empfehle ich den Unternehmen, sich am besten vorbehaltlos auf die Reise zu begeben und offen gegenüber Änderungen zu sein. Um das unbekannte Nutzenpotenzial besser zu verstehen, sollten die bestehenden Prozesse und Technologien aus der Sicht des Kunden betrachtet werden. Wie würde der Kunde den Nutzen empfinden? Neben dem Kundennutzen lassen sich natürlich noch andere Geschäftsmodelle ableiten, die auf Zeitersparnis, Kostenreduktion (Effizienz und Effektivität) und Qualitätssteigerung beruhen. Auch könnte aus der Verlagerung auf eine Marktnische ein interessantes Geschäftsmodell entstehen.
Als nächster Schritt empfiehlt sich in jedem Fall, eine Allianz mit einem externen Partner einzugehen. Wählen Sie einen Partner, der bereits langjährige Erfahrung im Umgang mit digitalen Praktiken hat – so wie GS1, die seit nunmehr 45 Jahren über Barcodes und QR-Codes den digitalen Zwilling für die Konsumgüterindustrie entwickelt und für ihre Mitglieder so erfolgreich verbreitet hat. Ein Bündnis schafft Vertrauen und nimmt die Unsicherheit.
Durch eine gründliche Analyse der Markt-, Kosten- und Innovationssituation wird gemeinsam eine individuelle Lösung für Ihr Unternehmen erarbeitet, bei Bedarf auch mit weiteren Partnern aus dem GS1 Mitgliedstamm.
Uwe Rüdel
Weitere Informationen
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Dr. Uwe Rüdel
Branchenmanager Technische Industrien
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