Kitabı oxu: «Die Digitale Datenautobahn»

Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek

Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie. Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet abrufbar unter https://portal.dnb.de.

ISBN 978-3-932298-76-9

Satz:	Fotosatz Sauter GmbH, Donzdorf
E-Book-Herstellung und Auslieferung::	Brockhaus Commission, Kornwestheim www.brocom.de
Cover:	Justina Trefz, Kornwestheim

Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

© 2019 LOG_X Verlag GmbH, Ludwigsburg

Dennis Kolberg und Oliver Lieske

Die digitale Datenautobahn

Rückgrat der Digitalisierung

Edition METROPLAN

Inhalt

Geleitwort

1. Digitalisierung in der Produktion

Trends und Herausforderungen

1.1 Digitalisierung – ein Megathema

China: „Handeln statt fragen“

Wenn Lean an seine Grenzen stößt

Die Kosten für die Informations- und Kommunikationstechnologie sinken

Die aktuelle Marktsituation

1.2 Technologische Einflussfaktoren

Anwendungsfeld Nr. 1: Bestehende Prozesse optimieren

Anwendungsfeld Nr. 2: Neue Prozesse gestalten

Ersatzteile via Metall-3D-Druck herstellen

Anwendungsfeld Nr. 3: Neue Geschäftsmodelle entwickeln

Geräusche bei Pumpen auswerten – Spielwiese für Predictive Maintenance

1.3 Globalwirtschaftliche Einflussfaktoren

Wenn Preise rasant verfallen

Megatrends

2. Einheitlich. Modular. Vernetzt.1

Die digitale Datenautobahn als Lösungsansatz

2.1 Warum benötigen Unternehmen eine digitale Datenautobahn?

Einzelne I4.0-Anwendungen: Nur die Spitze des Eisbergs

2.2 Was ist eine digitale Datenautobahn?

Die Bestandteile der Datenautobahn: Edge Devices, IoT-Plattformen & Co

2.3 Wie kommen Sie zu einer digitalen Datenautobahn?

Von der Herausforderung zur Realisierung

Synergien nutzen

Schnittstellen – ein A-Thema

Denke groß, starte klein

3. Von Pleiten, Pech und Pannen

Woran Digitalisierung häufig scheitert

3.1 Wenn Komplexität erdrückt

3.2 Wenn Digitalisierungs-Know-how fehlt

Gezielt Kompetenzen aufbauen

Der Mitarbeiter 4.0 – die eierlegende Wollmilchsau?

3.3 Wenn einzelne Mitarbeiter mit Projekten überlastet sind

3.4 Wenn zu sehr auf die Technologie fokussiert wird

3.5 Wenn eine neutrale Betrachtung zu kurz kommt

3.6 Wenn das Chaos immer noch funktioniert

4. Step by Step

Die Schritte zur Lösung

4.1 Die Potenziale analysieren

Die drei Betrachtungsdimensionen

Zwei Wege

4.2 Die Konzeption: Das Optimum realisieren

Marktrecherche mit zweifelhaftem Erfolg

Die Vision „modulare Fertigung“

Wandlungsfähig und flexibel

4.3 Projekte umsetzen

Auf dem Weg zur integrierten Industrie 4.0-Lösung

Babylonische Sprachverwirrung

Was ist ein System?

5. Fahrplan in die Zukunft

Die Digitalisierungs-Roadmap entwickeln

5.1 Wichtig: Ein langfristiger Plan

5.2 Synergieeffekte nutzen

5.3 Aufgaben des Umsetzungsteams

Trainings: Neue Konzepte etablieren

5.4 Die smarte Fabrik von morgen

Die digitale Datenautobahn: Voraussetzung für KI

Langer Atem ist nötig

Autorenporträts

Literatur und Quellen

Geleitwort

Gleich an mehreren Stellen dieses Buches ist von der so genannten „SmartFactory“ die Rede. Eine davon ist die SmartFactory-KL, bei der es sich um einen im Jahr 2005 gegründeten gemeinnützigen Verein handelt, der gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie Forschungs- und Entwicklungsprojekte rund um das Thema Industrie 4.0 umsetzt und demonstriert.

Zusammen mit ihren Partnern hat die SmartFactory-KL in den letzten Jahren dazu beigetragen, dass die Idee von Industrie 4.0 den Kinderschuhen der Forschung entwuchs und nun flächendeckend in der Praxis präsent ist. Doch wie seinerzeit bei der Umsetzung der Lean-Philosophie in der westlichen Welt, setzen Unternehmen digitale Lösungen nur zögerlich und lückenhaft um. Die Digitalisierung der Produktion ist mehr als nur einzelne, kleinere Anwendungen – sie ist ein grundsätzlicher Wandel in der Art, wie wir produzieren und eine Antwort auf die zukünftigen Herausforderungen in den Fabriken.

Um die Vision und das volle Potenzial von Industrie 4.0, konkret die kundenindividuelle Fertigung in Losgröße 1 und flexible Fertigungsprozesse, realisieren zu können, bedarf es mehr. Erst ein konsequenter modularer Aufbau von Anlagen, Infrastruktur und IT ermöglicht es, effizient auf die sich stetig ändernden Anforderungen und die steigende Komplexität zu reagieren. Unternehmen scheuen häufig die hierfür notwendigen Investitionen. Anstatt eine gemeinsame Datenautobahn aufzubauen, belassen sie es bei digitalen Insellösungen, die zukünftig die Komplexität und Aufwände für Anpassungen weiter erhöhen. Die einheitliche vertikale und horizontale Vernetzung legt darüber hinaus auch die Grundlagen für die Anwendung zukünftiger Technologien wie künstliche Intelligenz, Predictive Maintenance oder Echtzeit-Datenverarbeitung.

Das vorliegende Buch greift diese Themen auf und zeigt auch dem Nicht-Experten, welches Potenzial die Digitalisierung birgt und wie sich dies pragmatisch realisieren lässt.

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Detlef Zühlke, Vorstandsvorsitzender der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.

1. Digitalisierung in der Produktion

Trends und Herausforderungen

1.1 Digitalisierung – ein Megathema

Digitalisierung ist ein Megathema, das auf der Agenda aller Unternehmen steht. Besser: stehen sollte. War es früher ausreichend, einzelne Schritte der Wertschöpfungskette zu optimieren, so ist heute ein Ansatz nötig, der das Ganze im Blick hat. Denn nur dann ist es möglich, weiterhin im Konzert des globalen Wettbewerbs mitzuspielen. Die Vision: Alle Produktionsbereiche sind miteinander vernetzt und aufeinander abgestimmt, die Produktionsprozesse effizienter gestaltet, die Anlagen und Maschinen besser ausgelastet. Und neue Geschäftsmodelle generieren neuen Umsatz.

Das klingt in der Theorie einfach, ist in der unternehmerischen Praxis jedoch eine große Herausforderung. Es existieren keine Blaupausen und kein einheitliches Patentrezept, das lediglich zu kopieren wäre. Es gibt nur individuelle Lösungen, da jedes Unternehmen aufgrund seiner Branche, Produkte, Produktionsumgebung und -prozesse individuell ist.

Deutschland hat mit der Digitalisierung eine echte Chance, sich als Hightech-Produktionsland zu etablieren und wissensintensive industrielle Produktion in Europa zu halten. Gerade in einem Hochlohnland wie unserem bietet die Digitalisierung der Industrieproduktion eine Chance. Weil Innovationen und kundenfokussiertes Know-how deutlich wichtiger werden.

China: „Handeln statt fragen“

„Handeln statt fragen“. So lautete vor kurzem, während dieses Buch entsteht, die Headline in der Wirtschaftszeitung PRODUKTION (Quelle: Produktion 26.09.18, S. 1). China geht beim Thema Digitalisierung, was das Handeln, Experimentieren und Umsetzen betrifft, tatsächlich deutlich pragmatischer vor als viele Unternehmen hierzulande. Allerdings werden die chinesischen Unternehmen in finanzieller Hinsicht auch sehr großzügig durch die chinesische Regierung unterstützt. 2,7 Milliarden Euro stellt sie Chinas Industrie an Fördermitteln zur Verfügung, um Industrie 4.0-Projekte voranzutreiben. Das klingt nach einem regelrechten Feldzug. Konzerne wie Huawei, Haier, Midea oder Lenovo gehen die Digitalisierung ihrer Produktion, ja ihres ganzen Geschäftes mit großem Nachdruck an.

Wenn Lean an seine Grenzen stößt

Die letzten Jahre standen in vielen produzierenden Unternehmen im Zeichen der Optimierung. Das Ziel lautete, ein bestehendes Produktionssystem nach den Prinzipien des Lean Managements zu verbessern, zu verschlanken, das System effizienter zu machen. Heute gibt es Produktionsumgebungen, die über einen sehr hohen Lean-Reifegrad verfügen. Plakativstes Beispiel: die Automobilbranche. Wer jetzt noch mehr Effizienz, allenfalls im sehr niedrigen einstelligen Bereich, herauskitzeln möchte, muss sich gewaltig an die Decke strecken. Und wird feststellen, dass Aufwand und Nutzen in keinem rechten Verhältnis mehr stehen.

Spätestens dann ist es Zeit für Digitalisierung.

Die Kosten für die Informations- und Kommunikationstechnologie sinken

Die Kosten für Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) sind in den letzten Jahren stetig gesunken. Nicht nur im Consumer-Bereich, sondern auch bei Industriekomponenten. Gleichzeitig wird die Leistung größer, während die Baugröße kleiner wird. Die Konsequenz aus dieser Entwicklung: Der Einsatz von IKT rechnet sich schneller. Um ein Beispiel von vielen möglichen herauszugreifen: Bild 1-1 zeigt prognostizierte Kosten für Industrieroboter inklusive Kosten für die Integration in US-Dollar, die in den nächsten Jahren um mehr als 20% sinken werden.

Bild 1-1: Prognostizierte Kosten für Industrieroboter (Quelle: BCG; IFR; ABB Group)

Die aktuelle Marktsituation

Werfen wir noch kurz einen Blick auf die aktuelle Marktsituation (Stand 11/18). Immer mehr Unternehmen investieren in eigene Industrie 4.0-Aktivitäten. Je früher Unternehmen starten, desto eher sammeln sie ihre Erfahrungswerte und sichern sich neben dem technologischen Vorsprung auch einen Wettbewerbsvorteil. Das Resultat: Nachzügler verlieren die Flexibilität und Freiheit, eigene Erfahrung zu sammeln: Sie müssen zwangsweise digitalisieren. Empfehlenswert ist von daher, in kleinen Bereichen schrittweise zu migrieren und zu experimentieren. Wir kommen später nochmals ausführlicher auf dieses Thema zu sprechen.

1.2 Technologische Einflussfaktoren

Schlagworte im Zeitraffer: Edge Devices, Smart Glasses, Automatic Guided Vehicles (AGVs) oder Augmented Reality – die wenigen Stichworte mögen genügen, um deutlich zu machen, welche neuen, IKT-orientierten Technologien in der Produktion zur Verfügung stehen. Sie ermöglichen völlig neue Anwendungsfelder: Von der Optimierung bestehender Prozesse über neue Prozesse bis hin zu völlig neuen Geschäftsmodellen.

Anwendungsfeld Nr. 1: Bestehende Prozesse optimieren

Unter AGVs versteht man autonome Transportsysteme, die geeignet sind, die Logistikkosten zu reduzieren, da sie dank ihrer integrierten Sensorik selbstständig und flexibel Materialien zwischen Arbeitsstationen transportieren können. Die einzigartige Manövrierbarkeit auf kleinstem Raum spart zudem Platz. Abmessungen und Applikationen werden meist individuell auf den Anwendungsfall zugeschnitten. Je nach Anbieter lassen sich kleinere Bauteile, Lagerregale oder ganze Fahrzeugkarossen transportieren. Hubsysteme ermöglichen es beispielsweise, Tische zu unterfahren, anzuheben, zu transportieren, weiter zu takten und zielgenau abzusetzen. Eine aus unserer Sicht vielversprechende Lösung, um die Aufwände in der Intralogistik zu reduzieren, die Fertigungen flexibler zu gestalten und die Taktfertigung zu optimieren.

Anwendungsfeld Nr. 2: Neue Prozesse gestalten

Die Digitalisierung wird ganze Prozesslandkarten verändern. Diese Veränderung hat in vielen Serviceprozessen bereits begonnen. Hier geht die Tendenz teilweise dahin, Prozessschritte oder ganze Teilprozesse, die bisher im Unternehmen bearbeitet wurden, auf die Kunden zu übertragen. Das betrifft neben automatisierten Online-Bestellungen oder Ausschreibungen vor allem die Kundendienstprozesse und das Ersatzteilgeschäft. Hier können mithilfe der Digitalisierung komplizierte Rückfrage- und Klärungsprozeduren entfallen. Der Kunde wird so durch den digitalen Prozess geführt, dass er alle offenen Fragen selbst beantwortet bzw. im System abhakt.

Verbunden mit neuen Technologien wie der additiven Fertigung werden diese Themen auch für die Produktion relevant. Gerade im Ersatzteilgeschäft ist hier mit einem völlig neuen Prozessdesign zu rechnen, bei dem der Kunde direkt in die Auftragserfüllung eingreifen kann. Da hier eine wichtige Quelle zur Gewinnung relevanter Kundendaten liegt, sind Unternehmen gut beraten, sich über eigene Lösungen Gedanken zu machen – und nicht den einfachen Weg des Outsourcing zu gehen. Wer den Kunden hat, macht das Geschäft.

Ersatzteile via Metall-3D-Druck herstellen

Lagerhaltung ist eine kostspielige Angelegenheit. Vor allem wenn es sich um selten bestellte Ersatzteile handelt. Wie beispielsweise für ältere Lkw-Modelle. Aus diesem Grund setzt der Autokonzern Daimler seit einiger Zeit auf den Metall-3D-Druck. Die besondere Herausforderung besteht darin, Funktionalität, Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit wie bei Bauteilen aus der klassischen Fertigung sicherzustellen. (www.3d-grenzenlos.de)