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Industrie-4.0-Konzepte

Das Management muss umdenken

Prof. Dr. Komus – Leiter des BPM Labors – ist Professor für Organisation und Wirtschaftsinformatik an der Hochschule Koblenz. Er ist außerdem wissenschaftlicher Leiter der Rechenzentren der Hochschule Koblenz und Mitbegründer der Modellfabrik Koblenz. Prof. Komus promovierte am Institut für Wirtschaftsinformatik, Prof. Dr. Dr. h.c.-mult. August-Wilhelm Scheer. Vor seiner Tätigkeit als Hochschullehrer war Prof. Komus 10 Jahre lang als Unternehmensberater mit Fragestellungen wie Organisationsgestaltung, IT-Strategien, SAP-Einführung und -optimierung betraut. Herr Komus ist Certified Scrum Master und ECM Master.
Die „Smart Factory“ stellt die IT vor große Herausforderungen. Datenvolumina werden explodieren. In Branchen mit hohen Compliance-Erfordernissen sind neue Strategien erforderlich und das Management wird sich von schwerfälligen, deterministischen Top-Down-Planungsmustern verabschieden müssen.

Ob im ICE, im Bus oder auf öffentlichen Plätzen in der Innenstadt - öffentliches WLAN, das für jedermann kostenlos zugänglich ist, wird immer selbstverständlicher. Die Chancen, die sich dadurch ergeben, dass Institutionen und vor allem Menschen in Verbindung bleiben, werden inzwischen allgemein recht gut verstanden. Mit hoher Vernetzung und Schwarmintelligenz werden Überweisungen einfacher und kostengünstiger getätigt, Kinokarten bequemer reserviert und nicht zuletzt das Wissen der Welt in Wikis gesammelt und verfügbar gemacht.

Stay Connected' steht auf dem öffentlichen Nahverkehrsbus. Internet-Zugang und kostenloses öffentliches WLAN sind hier offensichtlich wichtiger als schlaglochfreie Straßen. Auch wenn die Infrastruktur an vielen Stellen noch Potenzial hat, so ist der Internet-Zugang an den meisten Stellen überraschend gut.
Stay Connected' steht auf dem öffentlichen Nahverkehrsbus. Internet-Zugang und kostenloses öffentliches WLAN sind hier offensichtlich wichtiger als schlaglochfreie Straßen. Auch wenn die Infrastruktur an vielen Stellen noch Potenzial hat, so ist der Internet-Zugang an den meisten Stellen überraschend gut.
Foto: Ayelt Komus

Mit dem "Internet of Things" und der als "Smart Factory" oder in Deutschland als "Industrie 4.0" bezeichneten Variante für die Fertigung stehen wir nun an der Schwelle zur nächsten grundlegenden Veränderung, die durch die Informationstechnologie getrieben wird.

Haben sich bisher Menschen und komplexe Rechnersysteme über das Internet miteinander vernetzt und ausgetauscht, werden nun in der Fertigung auch Maschinen und Werkstücke in die Kommunikation mit einbezogen. Besonders bemerkenswert ist dabei, dass diese in den weitergehenden Szenarien nicht nur passiv einbezogen sind.

Ein Beispiel für die schon seit längerem genutzte passive Einbindung wäre etwa die Verfolgung des Standortes eines Containers, um laufend die Plandaten für die Verfügbarkeit der enthaltenen Materialien zu aktualisieren. Derartige Lösungen sind schon seit einiger Zeit umfassend im Einsatz und werden oft mit weiteren Sensordaten, beispielsweise zur Innentemperatur für Kühlcontainer, ergänzt.

Maschinen und Werkstücke werden selbstständig

Grundlegend neue Möglichkeiten ergeben sich mit dem Einbezug von Maschinen und Werkstücken als eigene Subjekte.

So kann ein Kotflügel, der in einer bestimmten Farbe lackiert werden soll, als eigenständiges Subjekt über das (Werks-)Netz seinen Wunsch, in dieser Farbe lackiert zu werden, bekannt machen. Lackierstationen können wiederum auf diesen Wunsch reagieren und freie Kapazitäten anzeigen.

The Next Now! - Foto: shutterstock.com - SFIO CRACHO

The Next Now!

Richtig interessant wird dieser Austausch, wenn er mit intelligenten Steuerungsprinzipien verknüpft wird. So könnten die verschiedenen Lackierstationen nicht nur ihre allgemeine Verfügbarkeit, sondern einen Mindestpreis kommunizieren. Ist eine Station ohnehin gut ausgelastet, wird dieser Preis eher hoch ausfallen. Ist eine Station aber nicht so gut ausgelastet und passt die gewünschte Farbe eventuell gut in die Folge der ohnehin zu verwendenden Farben, so dass die Reinigungs- und Umrüstkosten eher gering ausfallen, kann diese Station mit einem geringen Preis dazu beitragen, ihre Auslastung zu verbessern. Auf der anderen Seiten kann der Kotflügel abhängig von der Dringlichkeit länger auf ein gutes Angebot warten oder eben über ein hohes Gebot für eine schnelle Bearbeitung sorgen.

Neben derartigen Marktmechanismen kommen auch verschiedene andere Methoden der Schwarmintelligenz zum Einsatz. Insgesamt vollzieht sich somit auch in der Produktionsplanung ein Wandel von der zentralen Planung hin zur dezentralen, laufend aktualisierten Planung mit weitreichenden Pull-Elementen.

Schon heute Realität

Wie so oft findet ein derartiger Technologiewechsel nicht von heute auf morgen und überall gleichzeitig statt. Gleichwohl haben Smart Factory oder Industrie 4.0-Konzepte an vielen Stellen schon Einzug gefunden. Maschinen, die über ihren aktuellen Zustand und ihren Wartungs- und Reparaturbedarf informieren und so die Verfügbarkeit von Know-how, Werkzeugen und Kapazitäten verbessern, sind schon heute oft Realität. Sie tragen dazu bei, unnötige Fahrten von Servicetechnikern mit falschen oder fehlenden Ersatzteilen zu reduzieren oder ungeplante Ausfallzeit zu minimieren. Anwendungen finden sich unter anderem bei Flugzeugtriebwerken und anderen hochwertigen Maschinen. Die Steigerung der Vernetzung und der Intelligenz von Maschinen ist aktuell in vielen Entwicklungsabteilungen ein zentrales Ziel. Hier werden wir angesichts sinkender Kosten für Hardware und Telekommunikation in der nächsten Zeit einen grundlegenden Wandel auch bei weniger hochpreisigen Werkstücken und Maschinen sehen.

Was bedeutet dies für Unternehmen auch außerhalb der Fertigung?

In zwei Bereichen ergeben sich besonders weitreichende Herausforderungen:

1. Big Data

Mit dem Internet-of-things werden die Datenvolumina noch einmal explodieren. Wenn jedes Werkstück, jede Maschine laufend Daten über ihren Ort, ihre Temperatur, ihren Zustand liefert und vor allem aktiv kommuniziert um "eigene Interessen" zu verfolgen, bedeutet dies eine drastische Zunahme der zu verarbeitenden Daten.

Die Kompetenz, große Datenmengen zu verwalten, aber noch mehr, sie intelligent zu interpretieren und zu nutzen, wird zur Schlüsselkompetenz auch für die Unternehmen, die auf die Zulieferung von Komponenten warten beziehungsweise diese einplanen müssen.

Auch die Folgen für den Datenschutz lassen sich nur erahnen. Schließlich lassen sich mit Hilfe von Geo-Daten und Statuswerten fast immer auch Informationen über Mitarbeiter, Kunden und Lieferanten ableiten.

In Branchen mit hohen Compliance-Erfordernissen müssen zum Teil neue Strategien entwickelt werden. War es bisher eine mögliche und oft auch sinnvolle Vorgehensweise, deterministisches Wissen über Datenquellen und die Fortschreibung und Interpretation von Daten aufzubauen, so wird dies an vielen Stellen nicht mehr greifen. Maschinen und Werkstücke, die praktisch unkontrolliert Daten generieren und speichern, weil dies bereits im Standard zur Befriedigung unterschiedlichster Wünsche so vorgesehen ist, führen die Strategie der streng-kontrollierten und damit compliance-konformen Datenverwaltung ad absurdum. Hier müssen Lösungen gefunden werden, wie mit riesigen Datenmengen pragmatisch umgegangen werden kann, ohne die entscheidenden Daten aus dem Blick zu verlieren.

2. Selbstorganisation und emergente Planung

Das Potenzial von Industrie 4.0 beruht auf dem Perspektivenwechsel von Werkstücken und Maschinen vom Objekt zum Subjekt. Intelligentere, flexiblere Lösungen, die auch unvorhersehbare Störungen schnell und elegant meistern, sind das Resultat.

Zugleich bedeutet dieser Wandel der Perspektive auch einen Paradigmenwechsel in Planung und Management. Einmal mehr erlebt das Management eine Abkehr oder zumindest eine Ergänzung zu oft schwerfälligen, deterministischen Top-Down-Planungsmustern. Aufgabe des Managements ist es nun nicht mehr, die passende Lösung (zum Beispiel einen geeigneten Fertigungsplan) zu finden, sondern vielmehr auf einer höheren Ebene den Rahmen für das Funktionieren einer solchen emergenten Planung zu schaffen. Dies bedeutet an vielen Stellen, bestehende Methoden, aber auch Kulturelemente in Frage zu stellen; umso mehr, da sich an der Planung nun nicht mehr nur Menschen, sondern auch Dinge als Subjekte beteiligen. Auch hier dürften agile Prinzipien und Methoden wieder einmal wichtige Hilfsmittel sein, um die Herausforderungen deutlich erhöhter Komplexität zu meistern.

Unternehmen sind gefordert, sich baldmöglich mit den neuen Anforderungen an das Management und die Organisation auseinanderzusetzen. Pilotprojekte, Zukunftswerkstätten und gezielte Experimente helfen, den Wandel und die resultierenden Anforderungen erlebbar zu machen und neue Denk- und Handlungsmuster zu entwickeln

Schließlich ist die Ausweitung der Bedeutung des Internets von Menschen auch auf Maschinen und Werkstücke nur noch eine Frage der Zeit. So wird sich "Stay Connected" auch beim eingangs erwähnten Bus sicherlich bald erweitern und der Bus wird nicht nur den Passagieren die Vernetzung ermöglichen, sondern ebenfalls als eigenes intelligentes Subjekt am Datenverkehr teilnehmen. Die Potenziale sind offensichtlich: Verbesserungen bei Pünktlichkeit, Informationen zu Verspätungen, Optimierungen bei Wartung, Auslastung, Abrechnung usw. sind nur einige der naheliegenden Möglichkeiten, die Industrie 4.0 auch hier ermöglichen wird.