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Industrie 4.0: In der Realisierungsphase angekommen

Industrie 4.0 gilt als das zentrale Zukunftsthema produzierender Unternehmen. Vergleichbar ist die Situation in der Industrie heute mit der im Handel vor 15 Jahren. Auch hier bedrohte das Internet die etablierten Geschäftsmodelle der Unternehmen. Genau wie damals gibt es auch heute viele Skeptiker, die in der ‚Internetbewegung‘ einen gehaltlosen Aktionismus von Spinnern sehen – und auch diesmal wird es Gewinner und Verlierer geben.

Im Handel heißen die Gewinner heute Ebay, Amazon und Zalando. Industrieunternehmen sollten den Einzug des Internets in ihr Geschäft nicht verschlafen – wenn sie auch zukünftig noch wettbewerbsfähig sein wollen. Neben der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle zur Generierung neuer Dienste und Umsätze gibt es auf dem Weg zu Industrie 4.0 ein weiteres zentrales Handlungsfeld für Unternehmen: die Digitalisierung der Produktion.

Industrie 4.0 wird als die 4. Industrielle Revolution bezeichnet. Auf den Punkt gebracht waren die wesentlichen Technologien der 1. Industriellen Revolution die Dampfmaschine, der 2. Industriellen Revolution die Elektrische Energie und die der 3. die Automatisierung durch den Computer! Dass der Computer in der Produktion – auf dem Shop Floor – das wesentliche Merkmal der 3. Revolution war, wird häufig vergessen. Viele zu Industrie 4.0 veröffentlichte Beispiele stellen daher eher einen Beitrag für die Industrialisierung auf dem Stand 3.x dar.

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Das Internet kommt zum Shop Floor
Die Kerntechnologie bei der 4. Industriellen Revolution ist nun der Einzug des Internets auf dem Shop Floor. Vernetzte, autonome Produkte und Entscheidungsprozesse, also Cyber-Physical Systems, steuern Wertschöpfungsnetzwerke nahezu in Echtzeit. Ermöglicht wird dieses durch Werkstücke und Produktionsmittel, die digital verknüpft sind, also IP-Adressen haben und damit Kommunikationsfähigkeit besitzen.

Mit der Einführung von Industrie 4.0 verfolgen die Unternehmen das Ziel, die Produktivität zu steigern – und zwar durch eine Erhöhung des Automatisierungsgrades und die Durchdringung von IT. Es muss nicht gleich Industrie 4.0, der Einzug des Internets auf dem Shop Floor, sein. Dennoch sollte jedes Produktionsunternehmen das Ziel haben, Industrie 3.x und damit einen durchgängigen Einsatz von Computern und Automatisierungstechniken zu realisieren. Vielen Unternehmen fehlt hier oftmals das Wissen über bereits bestehende Technologien. Die Durchdringung der IT ist die notwendige Voraussetzung für die weiteren Schritte. Dieses Ziel kann sofort angegangen werden, sodass Quick-Wins in Bezug auf die Produktivität möglich sind.

Meilensteine auf dem Weg zu Industrie 4.0
Mit einer vernetzten Produktion, in der Werkstücke und Produktionsmittel miteinander kommunizieren, soll die Herstellung individueller Produkte zu den Bedingungen der Massenproduktion möglich werden. Um dies zu realisieren – und so wichtige Wettbewerbsvorteile für die Zukunft zu sichern – bedarf es spezieller Informationsarchitekturen in den Unternehmen. Diese müssen beispielsweise wandlungsfähig sein, um den vielen neuen Produktvarianten gerecht werden zu können. Darüber hinaus gilt es, die Produktions-IT in die Gesamt-IT-Architektur der Unternehmen zu integrieren.

Die zentralen Anforderungen für Industrie 4.0 Architekturen lauten:

1. Vertikale Integration und vernetzte Produktionssysteme
Industrie 4.0 Architekturen müssen die Verknüpfung von der Unternehmensleitebene über die Betriebs-, Prozess- und Steuerungsleitebene bis hin zur Feldebene bereitstellen. „Plug & Produce“-fähige Fertigungsmodule, optimierte Produktionsplanung und -steuerung im Kundentakt mit der Möglichkeit einer Adhoc-Vernetzung von Produkten und Ressourcen sind beispielhafte Voraussetzungen, um kundenspezifische Unternehmens- und Fertigungsprozesse realisieren zu können. Hierzu ist es zwingend notwendig, dass die IT-Systeme der Unternehmensleitebene (Office Floor) mit den Systemen der Produktion (Shop Floor) vernetzt werden und ohne Barrieren und Medienbrüche miteinander kommunizieren können.

2. Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke
Die bedarfsorientierte Produktion zeichnet sich durch eine hochgradige Flexibilität und Vernetzung der einzelnen Produktionsstätten aus; in ihr gibt es einen optimierten Material- und Informationsfluss entlang der Wertschöpfungskette. Der Kunde ist in die Wertschöpfungskette einbezogen. Die bestandsgeführte Versorgung wird von einer durchgängigen und bedarfsgesteuerten Versorgung (Smart Sourcing) abgelöst. Produktion und Produktionsversorgung (Smart Planning) werden durch intelligent automatisiertes Equipment selbst gesteuert. Die Durchgängigkeit der Prozesse ist einschließlich der Logistik zum Kunden (Smart Distribution) sichergestellt.

3. Durchgängigkeit des Engineering über den gesamten Lebenszyklus
Zur Realisierung derart horizontal und vertikal vernetzter Architekturen sind Fähigkeiten unterschiedlicher Ingenieur-Disziplinen erforderlich. Dieser Komplexität kann mit Systems Engineering begegnet werden. Es liefert grundlegende Methoden, um die Integration von Produkt- und Produktionsmittelplanung in einem Gesamtsystem beschreiben und planen zu können. Allerdings sind diese Fähigkeiten in vielen Unternehmen noch nicht ausgeprägt. Hinzu kommt, dass in den Unternehmen das Engineering aus zwei Sichten betrieben wird: zum einen aus der Ingenieurssicht, zum anderen aus der Hard- und Software-Entwicklungssicht der Informatik.

Zur Realisierung der aufgeführten Merkmale haben verschiedene Unternehmen und Institutionen bereits unterschiedliche Architekturmodelle veröffentlicht. Sechs ausgewählte Modelle stellt Unity in der Publikation „Industrie 4.0 als Chance begreifen“ (www.unity.de/opportunity_industrie_4_0) detailliert vor. Dabei wird deutlich, dass alle Modelle unterschiedliche Sichten repräsentieren und verschiedene Zielgruppen adressieren. Die praktischen Implementationen der neuen Architekturen werden offenbaren, welche Modelle für welche Branchen und Unternehmen geeignet sind.

Unternehmen müssen jetzt aktiv werden
Erste Unternehmen haben sich bereits vorbehaltlos auf den Weg zu Industrie 4.0 gemacht. Einige Tradierte verharren jedoch noch unter der Annahme, diese Modeerscheinung würde spurlos an ihnen vorüberziehen. Die meisten sind sich unsicher, ob die Vernetzung cyberphysischer Systeme auf die produzierende Industrie und somit auf das eigene Unternehmen wesentliche Auswirkungen haben wird. Der Vergleich mit der eingangs erwähnten Entwicklung im Handel sollte sie aufrütteln: Es ist enorm wichtig, sich jetzt intensiv mit dem Thema auseinanderzusetzen, um die Zukunftschancen und mögliche Gefahren für das etablierte Geschäft rechtzeitig zu erkennen. -sg-

Autor:
Christoph Plass, Unity

Unity, Büren, Tel. 02955/743-0, http://www.unity.de

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