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Industrie 4.0: So scheitern Sie nicht

April 30, 2020

Industrie 4.0: So scheitern Sie nicht

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf Forbes.com veröffentlicht.

Der Weg zum Erfolg mit Smart Factory kann für Unternehmen zu einer herausfordernden Erfahrung werden. Laut dem Bericht von Capgemini haben die meisten Großunternehmen mit laufenden Projekten zu diesem Thema keine der avisierten Erfolge erreicht.

Wie kann der Prozessansatz „Industrie 4.0“ (I4.0) vor dem Scheitern bewahrt werden? Es erfordert viel mehr als neue Technologien, es erfordert nämlich eine Rückkehr zu den eigentlichen Grundlagen.

Industrie 4.0 – Das war die Grundidee

Auf der Hannover Messe 2013 legte die Industrie 4.0-Arbeitsgruppe der deutschen Bundeskanzlerin Angela Merkel explizite Empfehlungen vor. Durch den Einsatz von IoT-Geräten in der Fertigung sollten in Unternehmen Voraussetzungen zum Ausbau globaler Netzwerke geschaffen werden, welche Produkte, Ausrüstung, Transport-, Lagersysteme und vieles mehr umfassen, so die Erwartung der Arbeitsgruppe. Es werden physische Einheiten mit erweiterten Funktionalitäten, die durch die Elektronik, darunter Sensor-, Kommunikations- und Computertechnik, bereitgestellt. Sie werden als cyber-physikalische Systeme (CPS) bezeichnet. Diese CPS, die auch Smart Entities (intelligente Objekte) genannt werden, wären in der Lage, unabhängig voneinander Informationen auszutauschen, Aktionen auszulösen und sich gegenseitig zu kontrollieren.

Die CPS sind vertikal mit den Unternehmensprozessen der Fabrik verknüpft sowie horizontal in die gesamte Lieferkette eingebunden. Dieses intelligente Ökosystem stellt die eigentliche Antriebseinheit der Industrie 4.0 dar - den Wunsch der Verbraucher wahrhaft einmalige Produkte (Losgröße 1) zum Preis eines Standardprodukts zu erhalten, die auf ihre individuellen Anforderungen sowie ihren Geschmack maßgeschneidert wurden.

Die Zeiten, in denen das Ford Model T in „in jeder gewünschten Farbe, solange es schwarz ist“ erhältlich war, sind längst vorbei. Die höchste Flexibilität solcher intelligenten Fertigungs- und Lieferkettennetzwerke könnte heute eine rentable Herstellung kundenspezifischer Produkte ermöglichen.

Zum aktuellen Stand der Industrie 4.0

Angetrieben durch große Begeisterung, die aufgrund dieser Erwartungen entstanden ist, wurden neue Technologien, darunter IoT-Plattformen, Big Data, maschinelles Lernen und Augmented Reality, in Fertigungsumgebungen in einem hohen Tempo eingeführt. Eine Gesamtstrategie zur digitalen Transformation der Unternehmen fehlte allerdings oft. Zahlreiche silo-artige Lösungen wurden in nicht optimierten Fabriken von unzureichender Reife implementiert.

Daher überrascht es nicht, dass die meisten Unternehmen trotz der Investitionen nicht das erreicht haben, was sie eingeplant hatten. Laut dem zu Beginn erwähnten Capgemini-Bericht gaben zwar 68% von über 1000 Herstellern mit einem Umsatz von über 1 Milliarde Dollar an, laufende Projekte im Bereich der intelligenten Fertigung zu haben, nur 14% von ihnen bezeichnete diese Projekte allerdings bislang als unternehmerisch erfolgreich. Warum zahlen sich also die enormen Investitionen nicht aus?

Back to Basics

Bei all der Begeisterung scheinen einige wichtigen Aspekte vergessen worden zu sein:

  • Strategie: Am Anfang steht das Ende. I4.0 erfordert eine umfassende, mittel- bis langfristige Digitalisierungsstrategie. Selbstverständlich muss sie auf der Unternehmensstrategie aufbauen.

Die besten digitalen Strategien verfolgen das Ziel der Disruption, der Wertschöpfungskette. Laut BCG „scheitern digitale Strategien eher an zu wenig Anspruch, als an zu viel“.

  • MES: Organisation von Betriebsabläufen. Es muss im Rahmen der entsprechenden Optimierungsinitiativen sowohl die Erfassung von Informationen in der erforderlichen Tiefe als auch die Beherrschung der Fertigungsprozesse zur Umsetzung dieser Strategie sichergestellt werden. Auf der Fertigungsebene existiert nur einen Software-Anwendungstyp, der speziell für diesen Zweck entwickelt wurde: Manufacturing Execution Systems (MES).

Diese Systeme wurden ursprünglich als Basis für Shopfloor-Management ausgelegt, die alle weiteren Anwendungen anbinden können. Aufgrund der Industrie 4.0-Digitalisierungsmaßnahmen werden ohne ein MES verstreute und vereinzelte Lösungen geschaffen, die folgende zwei Konsequenzen nach sich ziehen:

- Die erfassten Daten enthalten nicht die erforderlichen Kontextinformationen, um das Verbesserungspotenzial voll auszuschöpfen.

- Darüber hinaus liefern verteilte Lösungen keine Möglichkeiten der Prozesskontrolle, da sie mehrere Bereiche, Personen, physische und betriebliche Einheiten umfassen.

Bei einem strategischen unternehmensweiten Ansatz sollte zunächst eine fertigungsübergreifende Gesamtlösung erarbeitet werden, in der Prozesse abgebildet und ihre Steuerung und Optimierung möglich sind. Außerdem muss diese Lösung auch alle weiteren Industrie 4.0-Technologien umfassen können.

  • Keine Abkürzungen: Rom wurde nicht an einem Tag erbaut. Viele Unternehmen glauben, die Gewinne aus ihren Investitionen erkennen zu können, ohne die Strategie- und Organisationskonzepte für die Fertigung berücksichtigen zu müssen. Damit beweisen sie womöglich eine noch nicht vorhandene digitale Kompetenz.

Es existieren einige Maturitätsmodelle für die Fertigung. Zu nennen ist hier das Modell von acatech, das anhand eines systematischen Ansatzes speziell für I4.0 entwickelt wurde, um Unternehmen bei der Ermittlung des Status quo der Transformation zu unterstützen und die erforderlichen Maßnahmen zum Erreichen einer höheren Kompetenzstufe zu ermitteln.

Das Modell umfasst insgesamt sechs Stufen: angefangen mit der Computerisierung der isolierten Informationssystemen, die auf der zweiten Stufe durch vernetzte Komponenten abgelöst werden. Anschließend wird das Modell hinsichtlich Sichtbarkeit, Transparenz, Prognosefähigkeit und Adaptierbarkeit stufenweise ausgebaut.

Industrie 4.0 beginnt mit der dritten Stufe, in der Daten aus dem gesamten Unternehmen mit PLM-, ERP- und MES-Systemen verknüpft werden, sodass eine uneingeschränkte Transparenz sichergestellt ist. Dieser Schritt ist anscheinend das, was in vielen digitalen Strategien bislang fehlt, da 62% der befragten Unternehmen angegeben haben, über kein MES zu verfügen.

  • Verbesserung: Die bisherige Vorgehensweise ist womöglich nicht gut genug. MES war schon immer ein zentrales Element der kontinuierlichen Fertigungsoptimierung, wenn es darum ging, Daten in der richtigen Qualität zu erfassen und sie somit zur Hauptquelle für Programme zu machen. Liegen die Programmergebnisse erst einmal vor, so müssen die entsprechenden Änderungen im MES implementiert, automatisiert und schließlich gelenkt werden.

Schlanke Produktionstechniken werden laut MESA zwar seit Jahren verwendet, allerdings können Unternehmen alle Vorteile nur mit einem state-of-the-art MES nutzen und so ein Lean Enterprise aufbauen und skalieren.

Industrie 4. 0-fähig: Eine neue Generation von MES

Industrie 4.0 bleibt aufgrund von mehreren Faktoren weiter ein wichtiges Thema: wachsende Anzahl konkurrierender Produkte, kleinere Losgrößen, geringere Toleranzen, gesteigerte Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit, erheblicher Kostendruck und kürzere Markteinführungszeiträume.

Der Ablauf (Kontrolle - Analyse - Verbesserung - Anpassung) muss unter diesen Voraussetzungen in einer bisher ungekannten Geschwindigkeit erfolgen — das MES-Basismodell muss problemlos anpassbar sein, während neue Automatisierungsstufen seine (Informations-)Versorgung und Steuerung übernehmen. Die Daten zur Analyse und Optimierung müssen den Datenexperten sowie den Algorithmen des maschinellen Lernens ungefiltert und möglichst schnell verfügbar gemacht werden.

Das Ziel ist, die Unternehmen so zu agilen, lernenden Organisationen zu machen, die bessere und schnellere Entscheidungen zur kontinuierlichen Optimierung treffen. Kurz gesagt, ein veraltetes oder gar kein MES wird aus diesem Grund nicht ausreichen.

Eine Rückkehr zu den Basics der strategischen Planung, stufenweise Verbesserung und effektive Datenerfassungsmethoden zur effektiven Prozesssteuerung auf Basis eines modernen MES als Backbone der Industrie 4.0 sind zum Erfolg der Industrie 4.0-Initiativen in Unternehmen unabdingbar.

Die englische Originalversion dieses Artikels von Francisco Almada Lobo (veröffentlicht am 20. März 2020) finden Sie hier.


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