Digitalisierung & Industrie 4.0: So startet Ihr Unternehmen erfolgreich durch
Besonders schwierig ist es, die für das eigene Unternehmen richtigen Schritte aus der Fülle an Informationen abzuleiten. In diesem Artikel verschaffen wir Ihnen einen strukturierten Überblick über die Digitalisierungsthemen und filtern die passenden Handlungsvorschläge für Ihr Unternehmen heraus.
Digitalisierung der Industrie
Gerade im Mittelstand besteht noch ein erhebliches Potential in Richtung Digitalisierung. Viele Prozesse laufen manuell oder analog ab. „Digitalisierung“ heißt im ersten Schritt, analoge Daten und Prozesse in digitale Formate zu überführen. Dabei können z.B. Papierdokumente durch Online-Formulare oder digitale Dokumente ersetzt werden. Auch kann die Digitalisierung mit der Automatisierung von Prozessen einhergehen, wodurch sich hohe Einsparungen an Zeit und Kosten erreichen lassen. Digitalisierung heißt auch, den ersten Schritt zu gehen.
Digitalisierung bedeutet in der Regel auch eine wesentliche Steigerung der Qualität, denn analoge Prozesse beinhalten ein hohes Fehlerpotenzial. Ohne die nötigen digital unterstützten Prozesse werden Probleme oft nicht erkannt. So kann durch ein veraltetes Dokument ein komplettes Projekt ins Stocken geraten. Digitale Prozesse unterstützen auch die Kommunikation aller relevanten Bereiche und sorgen für mehr Transparenz.
Die Wirtschaft wird zunehmend digital
Die Digitalisierung als Auslöser für die Industrie 4.0
Im Rahmen der zunehmenden Digitalisierung gewinnt auch das Thema Industrie 4.0 in den vergangenen Jahren branchenübergreifend immer mehr an Bedeutung und findet verstärkte Beachtung. Dieser Umstand treibt die vierte industrielle Revolution voran. Hierbei stehen die Themen Vernetzung und cyber-physische Systeme (CPS) im Vordergrund, die die Evolution der Industrie vorantreiben.
Dass sich Unternehmen mit dem Thema Industrie 4.0 beschäftigen und hier bereits Maßnahmen zur Realisierung erster Projekte ergreifen, veranschaulichen verschiedene Studien. In diesen wird gezeigt, dass nicht nur das Interesse am Thema Industrie 4.0 in den Unternehmen steigt, sondern dass auch gleichzeitig immer mehr Standard-Lösungen für verschiedene Industrie 4.0 Bereiche verfügbar sind. Zugleich steigt mit wachsendem Bedarf der Industrie auch die Anzahl der Unternehmen, die für den Themenkomplex Industrie 4.0 Beratung oder Dienstleistungen anbieten.
Steigende Anzahl der Industrie 4.0 Anbieter
So zeigt eine Bitkom Studie aus dem Jahre 2017, dass sich die Anzahl der Industrie 4.0-Anbieter auf dem Markt, im Vergleich zu den drei Jahren zuvor, verdoppelt hat. Damit ist der Bereich Industrie 4.0 in vielen Unternehmen zu einem wichtigen Geschäftsfeld und einem Teil der Unternehmensstrategie geworden. Das bestätigen zurzeit auch nahezu 40% aller Unternehmen. Jedoch wird die Entwicklung immer noch durch eine heterogene Systemlandschaft gebremst, weil es hier an einheitlichen Systemen und Schnittstellen mangelt.
Neben der Wandlung der Geschäftskonzepte, lassen sich auch andere Bereiche beobachten. Denn die Digitalisierung hat auch einen deutlichen Einfluss auf die einzelnen Produkte und die damit zusammenhängenden Prozesse. Produkte werden immer stärker durch Innovationen getrieben und werden dadurch intelligenter, personalisierter und vor allem komplexer. Das Produktengineering und die Produktion wandeln sich damit auch. Diese werden deutlich flexibler und IT-lastiger. Diese Faktoren zusammen bewirken auch eine Wandlung beim Menschen. Er wird technologieaffiner und wird sich zukünftig auch Veränderungen immer schneller anpassen müssen.
Industrie 4.0 als Bestandteil der Digitalisierung
Aus der Digitalisierung lassen sich mehrere Geschäftsfelder ableiten, aus denen sich einige zu dem Gebilde der Industrie 4.0 vereinen. Dazu gehören die Smart Factory, Smart Product, Smart Logistics und Smart Grid. Das treibende Geschäftsfeld, aus dem viele Konzepte resultieren, ist die Smart Factory. Die hier generierten Konzepte und Lösungen treiben die Automatisierung kompletter Fabriken voran. In diesem Bereich hat die Forschung vor allem durch die Ansätze der digitalen Fabrikplanung im letzten Jahrzehnt große Schritte nach vorne gemacht und damit einen Grundstein für alle weiteren Geschäftsfelder gelegt. Nun werden diese Konzepte um weitere Bereiche, wie Internet der Dinge (Internet of Things – IoT) oder cyber-physische Systeme (CPS) erweitert und in die Praxisnähe getrieben.
Was bei der aktuellen Betrachtung oft vernachlässigt wird, ist die intelligente Anlage oder Smart Plant. Hier können vielfache Ansätze aus dem Bereich der Smart Factory übernommen und auf den Anlagenbau angewendet werden.
Vertikale und horizontale Integration
Mit der Einführung der Digitalisierung und der Industrie 4.0 kommt auch das Verlangen nach homogeneren Systemen auf. So sollen die einzelnen Unternehmen in der Lieferkette und die einzelnen Abteilungen in der Wertschöpfungskette reibungslos miteinander Informationen und Daten austauschen können. Damit stellt die Digitalisierung die unterschiedlichen Unternehmen vor die Frage einer allumfassenden und durchgehenden Integration. Hier unterscheidet man besonders zwischen der vertikalen und horizontalen Integration.
Bei der vertikalen Integration werden Prozesse innerhalb der einzelnen Unternehmensebenen optimiert. Dabei betrachtet man die Prozesse in der gesamten Wertschöpfungskette.
Wohingegen bei der horizontalen Integration eine stärkere Verknüpfung von betriebsübergreifenden Prozessen erfolgt. Dabei betrachtet man die Prozesse in der gesamten Lieferkette.
Das Ziel dabei ist, Systeme und IT-Architekturen zu schaffen, die eine allumfängliche Integration innerhalb und außerhalb des Unternehmens ermöglichen.
Die digitale Integration
Möchte ein Unternehmen neue Geschäftskonzepte realisieren, werden zuerst passende Methoden erarbeitet, mit denen sich diese Konzepte umsetzen lassen. Zu diesen Methoden zählt die Weiterentwicklung der Bereiche Frameworks, Systeme und IT-Infrastrukturen. Die digitale Integration bildet die Grundlage für alle weiteren Schritte und wird auf Basis von vier unterschiedlichen Perspektiven durchgeführt. Bei diesen Perspektiven handelt es sich um den Herstellungsprozess, die verwendete Software, die Hardware und das Engineering. Bei der digitalen Integration werden diese vier Perspektiven optimiert, um sie dann möglichst eng miteinander zu verknüpfen.
Das Zusammenspiel der vier Perspektiven
Beim Herstellungsprozess geht es darum, die im Prozess entstehenden Daten verfügbar und damit auswertbar zu machen. Durch Sensoren liefern die einzelnen Komponenten eine Vielzahl an Daten und bleiben mit den Aktoren steuerbar. Durch eine Vernetzung der Komponenten mit weiteren Geräten wird das Fundament einer intelligenten Produktion aufgebaut. Das ermöglichen wiederum spezifische Software-Lösungen. Hier sorgen Big-Data-Konzepte für detaillierte Analysen des aktuellen Status der Produktion. Die Rückschlüsse dienen wiederum z.B. den Lieferanten oder dem Wartungspersonal in der Fabrik.
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Cyber-physische Systeme
Bei Maschinen und Robotern spricht man von einzelnen physischen Objekten in der Produktion. Besitzen diese Objekte Sensoren, Aktoren, ein Interface, Software und eine Vernetzung miteinander, so spricht man im Industrie 4.0-Kontext von „cyber-physischen Systemen“. Diese cyber-physischen Systeme machen eine Smart Factory oder einen Smart Plant erst möglich. Mit deren Anknüpfung an zentrale Plattformen wird die Analyse und die Auswertung der Sensordaten möglich. Die integrierten Aktoren reagieren auf die vom System ermittelten optimierten Handlungsalternativen und lösen so entsprechende Aktionen aus, welche die gesamte Produktion optimieren.
Erschaffung eines digitalen Zwillings
Die Perspektive des Engineerings hat einen Einfluss auf alle Bereiche. Denn hier geht es um die Schaffung eines sogenannten digitalen Zwillings. Dieser wird erschaffen, bevor die Fabrik oder Anlage überhaupt den Betrieb aufnimmt. Bereits bei der Planung werden Konzepte für die Integration der verschiedenen Ebenen erstellt und deren Funktionen simuliert. Auch die einzelnen Bereiche und Elemente einer smarten Fabrik oder Anlage können so einer Analyse unterzogen werden, um eine möglichst optimale Lösung zu finden. Dabei sollte das Engineering einen gewissen Weitblick bewahren und neben der Entwicklung und der Planung auch stetig die Produktion oder die Wartung im Auge behalten.
Der Erfolg eines Unternehmens wird zukünftig davon abhängen, wie weit sich dieses vertikal und horizontal integrieren kann. Deshalb sollte jedes Unternehmen den Weg in die Digitalisierung jetzt beschreiten. Ein IoT-Konzept sollte dabei im gesamten Planungsprozess und damit auch im Engineering berücksichtigt werden. Denn wird bereits in einer frühen Planungsphase bedacht, wie die einzelnen Komponenten in der Produktion miteinander interagieren und wie die Kommunikation zwischen den Maschinen und Geräten genau vonstattengehen soll, so erhält das Unternehmen eine wegweisende Planung in die Zukunft der Digitalisierung.
Den digitalen Wandel bewusst steuern
Um den digitalen Wandel bewusst in einem Unternehmen einzuleiten, muss sich dieses dem digitalen Weg verpflichten und darf auch Investitionen nicht scheuen. Der Weg in die Industrie 4.0 bedeutet Veränderungen, auf die sich das Unternehmen bewusst einlassen muss.
Neben dem Wertschöpfungsprozess des eigenen Unternehmens ist es auch wichtig, sich die komplette Lieferkette anzuschauen. Denn die Industrie 4.0 basiert nicht nur auf der vertikalen, sondern auch auf der horizontalen Vernetzung der gesamten Lieferkette. Daher beinhaltet eine ganzheitliche Strategie sowohl eine interne als auch eine externe Betrachtung.
Bewährte Methode für Ihren Einstieg in die Industrie 4.0
Aller Anfang muss nicht schwer sein. Bei der Suche nach dem ersten Projekt kann auf bewährte Methoden zurückgegriffen werden. Mit wenigen Schritten schaffen Sie es, innerhalb Ihres Unternehmens die notwendige Wissensbasis zur digitalen Transformation zu entwickeln. Ihr Digitalisierungs-Team wird mit dieser Methode schnell Ideen für potenzielle Projekte entwickeln und daraus Ihr erstes Industrie 4.0 Projekt ableiten.
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