Deutschland gilt als Vorreiter der Industrie 4.0 und hat damit einen Begriff geprägt, der auch im Ausland für einen deutschen Begriff ungewohnt hohe Beachtung findet. In der Tat sind deutsche Vorzeigeindustrieunternehmen wie Siemens und Bosch von der Industrie 4.0 gar nicht mehr weit entfernt, der deutsche Mittelstand ist vergleichsweise aber ernüchtert - das zeigten Kongresse und Symposien wie beispielsweise jenes im Oktober in München von Connected Industry, dem Verein für datengestützte Produktion und Logistik.
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Warum der deutsche Mittelstand vor Industrie 4.0 resigniert
Industrie 4.0 ist für Mittelständler der produzierenden Industrie ein äußerst wichtiges Thema, denn bereits in wenigen Jahren wird die flexible, hochgradig vernetzte und sich selbst konfigurierende Produktion und Logistik zum wettbewerbsentscheidenden Faktor. Auch andere europäische Länder haben dies bereits als Chance erkannt. So fördert Frankreich diese Bemühungen zur Etablierung der Smart Factory mit dem im April 2015 gegründeten Verband Association pour l'Industrie du futur. Die USA sind bereits international aktiv mit dem Industrial Internet Consortium (IIC), China und Japan sind ebenfalls aktiv geworden und möchten diesen Megatrend zumindest in Teilen anführen.
Gerade Volkswirtschaften, die in den letzten Jahrzehnten Ihre Industrie eher abgebaut haben, sehen nun die Chance, mit Industrie 4.0 wieder zur modernen Industrienation zu werden. Auf einen eventuellen Vorsprung dürfen sich deutsche Industrieunternehmen nicht ausruhen, denn mit dem Sprung zur Industrie 4.0 werden die Karten neu gemischt und die Entwicklung von Automatisierungstechnologie beschleunigt auf der Überholspur.
Herausforderung Vernetzung und Algorithmen
Jede Nation hat für die Erreichung dieser Ziele ihre eigenen Hürden zu überwinden, nur welche sind für Deutschland die maßgebenden Herausforderungen? Deutsche Unternehmen sind in ihrer Gesamtheit das internationale Maß für Maschinenbau und Automatisierungstechnik und das schon seit mehreren Jahrzehnten. Dies ist nicht nur aus Prinzip so, sondern weil deutsche Ingenieure Pionierarbeit leisteten. In der Industrie 4.0 werden diese, überwiegend auf Mechanik basierenden Technologien jedoch um Vernetzung und in Software implementierte selbstlernende Algorithmen erweitert. An diesem Punkt entsteht ein schleichender Wettbewerbsnachteil, denn diese Technologie kommt vor allem aus Fernost und den USA.
Die Denkweise der deutschen Familienunternehmen speist sich in vielen Fällen noch aus den Erfolgen der Vergangenheit. Der Mehrwert aus Industrie 4.0 generiert sich vor allem aus der dezentralen Steuerung, die durch Vernetzung erst möglich wird. Die dabei anfallenden, in Echtzeit zu analysierenden Daten bilden die Grundlage der autonomen Entscheidungen. Diese muss eine Smart Factory ausführen und diese Daten schaffen eine transparente Faktenlage über bisherige Engpässe und Ineffizienzen, die es für die Zukunft auszumerzen gilt. Heute werden Unternehmen längst auch nach Ihren Daten -dem vierten Produktionsfaktor- und der Qualität ihrer Datenhaltung und -nutzung bewertet. Die heute noch übliche Trennung der Systemlandschaften -ERP, CRM, MES und PLM - wird künftig nicht mehr möglich sein, um Wertschöpfungsketten nicht an diesen Grenzen auszubremsen.
Wie der deutsche Mittelstand aufholen kann
Die eigentliche Innovation der Industrie 4.0 ist die Vernetzung und intelligente Datenauswertung über das gesamte Unternehmen, nicht nur in der Fertigung allein. Diese Tatsache ergibt sich mehr noch aus dem Bild der Smart Factory, die ihre Fertigung auf die Auftragsparameter abstimmt, das Lager überwacht und unter Berücksichtigung von mehreren Faktoren für die Nachfrage und die Produktionskapazitäten Bedarfe für Fertigungsmaterial und sogar Ersatzteile vorhersagt und überwiegend autonom nachbestellt.
Industrie 4.0 ist demzufolge kein auf die Fertigung beschränktes Thema, sondern betrifft die gesamte Unternehmenssteuerung. Daraus ergeben sich zwei mögliche Ansätze zur Erreichung dieser Ziele: Top-Down und Bottom-Up.
Mit Top-Down-Ansatz zu Industrie 4.0
Beim Top-Down-Ansatz wird die Vernetzung und Zusammenführung der IT-Systeme von oben nach unten vorangetrieben. Begonnen wird also mit der Datenfusion aus den ERP-, CRM- und ggf. SRM-Systemen. Auf dieser Ebene können die eigenen Lieferanten und Kunden besser verstanden und bereits Vorhersagen über zukünftige Aufträge und Durchlaufzeiten bis zur Auslieferung beim Kunden getroffen werden, es können Einkaufsvorgänge und andere Geschäftsprozesse optimiert werden.
Erst wenn auf dieser Ebene ein akzeptables Maß der Systemzusammenführung und Auswertung gefunden wurde, wird die Integration noch weiter nach unten verfolgt, auf Ebene der MES- und PLM-Systeme (Produktionsanalysen) und noch weiter bis hin zu den einzelnen Bearbeitungszentren und Einzelmaschinen (Maschinendatenanalysen). Erst wenn der Weg bis hier hin geschafft ist, ist ein Unternehmen wirklich in der Lage, Energiekosten genau auf eine Losgröße zu kalkulieren, Vorhersagen über Produktionsausfälle, Wartungsintervalle, Ausschussquoten und die Qualität der Fertigungserzeugnisse zu treffen, mit denen sowohl die Fertigung selbst als auch alle anderen Unternehmensbereiche optimiert werden können.
Der Top-Down-Ansatz bietet sich vor allem für Unternehmen an, die mehrere Geschäftsmodelle haben, also beispielsweise mehrere Produktionsstandorte haben, dazu noch Handelsgüter verkaufen oder After-Sales-Services anbieten.
Bottom-Up-Prinzip schafft Vernetzung auf Maschinenebene
Der umgekehrte Weg empfiehlt sich für Unternehmen, bei denen die Produktion im absoluten Fokus steht. Von der Basis ausgehend wird beim Bottum-Up-Prinzip bei den einzelnen Maschinen bzw. Maschinen-Clustern begonnen. Erstmal auf dieser Ebene verbleibend, können mit Maschinendatenanalyse ineffiziente Fertigungskonfigurationen identifiziert und Wartungsintervalle verhaltensgerecht vorhergesagt werden. Sobald auf Maschinenebene ein angemessener Grad an Vernetzung und Datentransparenz geschaffen wurde, wird mit der Anbindung an die nächst höhere Ebene begonnen. (mb)