Industrie 4.0 - Digitalisierung - Überblick

Unter dem Stichwort „Digitalisierung“ werden aktuell breite Debatten in Politik und Wissenschaft geführt. Eine durchgängige, allgemein akzeptierte einheitliche Definition des Begriffes existiert nicht. Da für die Umsetzung die nutzbaren Effekte wesentlich sind ist eine allgemein gültige durchgängige Definition für die Umsetzung nicht nichtwendig. Wesentliche Effekte:

1. Die Umwandlung von analogen Signalen (Bilder, Sprache, Temperatur, Druck, Entfernungen, Licht, …) in eine digitale Form erlaubt deren Verarbeitung in komplexen Logikstrukturen und damit den Ersatz menschlicher Aktivitäten durch Automatisierung. Automatisierbar ist alles, was durch einen Algorithmus beschreibbar ist.

   1. Beispiel 1:
      Sensoren für Sonnenlicht, Wind und Regen erlauben das automatische Öffnen und schließen von Markisen und Rollläden mit variabler Logik.

   2. Beispiel 2
      Moderne Autos können eigenständig in die Parklücke fahren.
      
      

2. Die digitalen Werte können gespeichert und beliebig oft ohne Verluste repliziert werden. Die Verwendung der gespeicherten Werte erlaubt deren Verwendung in Algorithmen.

   1. Beispiel 1
      Erkennung von Interpret / Musiktitel eines gerade laufenden Musikstückes

   2. Beispiel 2
      Gesichtserkennung in Foto – Administrationssoftware.
      
      

3. Durch schnelle Netzwerke können nahezu alle Daten mit sehr geringem Zeitverzug überall im globalen Netzwerk verfügbar gemacht werden.

   1. Beispiel 1
      Chat – Vernetzung über Messenger, z.B. Whatsapp.

   2. Beispiel 2
      Die Bilder von Webkameras können überall im Netzwerk angesehen werden.

Am Beispiel Soziale Netzwerke lässt sich das Prinzip der Digitalisierung einfach nachvollziehen. Umfangreiche digitalisierte Daten – Fotos, Texte, Audio, …- werden in persönlichen „Profilen“ in vorgegebenen Strukturen gespeichert und erlauben den weltweiten Zugriff auf alle Informationen. Neben dem positiven Effekt der schnellen und inhaltsreichen Kommunikation existieren natürlich Missbrauchsmöglichkeiten, wie das Beispiel Cambridge Analytika eindrucksvoll belegt.

In der Industriellen Praxis hat sich der Begriff „Industrie 4.0“ als synonym für „Digitalisierung“ durchgesetzt.

Potentiale, die mit Industrie 4.0 gehoben werden können

Basierend auf den Effekten ergeben sich die Potentiale aus

• dem Volumen an analogen Daten

• Dem Anteil an nicht strukturiert digital gespeicherten Informationen

• Dem Grad der Vernetzung der gemeinsam genutzten Daten

  • Intern über alle betroffenen Bereiche

  • Extern

    • mit Kunden

    • mit Lieferanten

    • mit Partnern

Maßgeblich für die Wettbewerbsposition und damit den Handlungsdruck ist

• der Vergleich zum Branchenschnitt (Benchmarking)

• die Risikobereitschaft (First Mover, Fast follower, Mainstream)

• die aktuelle Belastung (nicht gleichzeitig mit Corona oder Start neues Produkt)

• die Akzeptanz der Belegschaft (Erfahrungen aus Veränderungsprojekten).

Ableitung von Aktivitäten

Schritt 1 – Zielvorstellung entwickeln.

Ausgehend von der aktuellen Wettbewerbsposition und der erwarteten zukünftigen Entwicklung von Kundenbeziehungen, Produktkomplexität, Fertigungsstrukturen und den Lieferantenbeziehungen muss zunächst eine Zielvorstellung der Hauptablaufstrukturen für das Gesamtunternehmen entwickelt werden. Dies muss zwingend die spezifischen Stärken (und Schwächen), d.h. die DNA des Unternehmens, berücksichtigen.
Neben den Effekten in den Administrations- und Verwaltungsfunktionen spielen dabei die technologischen Effekte in den Produktionsverfahren eine sehr wesentliche Rolle. Wenn z.B. ein Übergang von Automatenfertigung auf Bearbeitungszentren oder 3D – Druck sinnvoll sein kann dann ergeben sich natürlich ganz andere Datenstrukturen, die in den betrieblichen Gesamtablauf integriert werden müssen.
Im Normalfall werden die „Sprünge“ in der Fertigung zwar kleiner sein, sie sind aber in keinem Fall vernachlässigbar.
Ergebnis der Analyse ist eine Liste von erwarteten Veränderungen in 2 Jahren, in 5 Jahren und in 10 Jahren als Basis für das Ziel – Geschäftsmodell.

Schritt 2 – Projektstrukturen entwickeln

Zunächst sind die bestehenden Projekte sowie die für die Zukunft Geplanten vor dem Hintergrund des Ziel – Geschäftsmodells im Zusammenhang zu betrachten. In der Regel werden Projekte fehlen, bzw. aus der neu festzulegenden Reihenfolge der Projekte werden sich Änderungen in den bestehenden Projektdefinitionen ergeben. Das Ziel ist, die Einzelprojekte als „Treppenstufen“ zum Ziel – Geschäftsmodell in eine zeitliche und inhaltliche Reihenfolge zu bringen.

Zur Begrenzung von Risiken sowie der Vermeidung größerer Änderungen aus der sich ändernden Umwelt sollten Projekte nicht länger als ein Jahr laufen und 2-4 Mio € als Budget nicht überschreiten. Ansonsten besteht das Risiko, analoge Probleme wie z.B. das Berliner Flughafenprojekt zu bekommen.

Schritt 3 Projekte umsetzen

Zur Projektdurchführung gibt es umfangreiche Methodiken und Erfahrungen, die auch für Industrie 4.0 sinnvoll angewandt werden müssen.

Schritt 4 – Moving Target folgen.

Sowohl die Umwelt als auch die Projektergebnisse werden nicht in vollem Umfang den Erwartungen bei der Definition folgen. Vor dem Start des „nächsten“ Projektes in der Kette macht es daher Sinn, die Voraussetzung für dieses Projekt nochmals zu prüfen.

Zusätzlich sollte alle 2 Jahre das Soll – Geschäftsmodell in Verbindung mit den Erfahrungen aus den gelieferten Projekten überprüft und bei Bedarf nachgeführt werden.

Prüfbarkeit Status – operative Metriken

Grundsätzlich gilt die alte Ingenieurweisheit, dass Verbesserungen ohne prüfbaren Maßstab, zumindest eine Wertung, nicht möglich sind. Dementsprechend ist die laufende Erhebung von Metriken ein wesentlicher Faktor, um den Erfolg von Maßnahmen nachvollziehen zu können. Klassische Metriken (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) zur Beurteilung der operativen Effizienz sind:

1. Finanzkennzahlen – Umsatz, Gewinn, Kostenstellen- und Kostenträgerrechnung.
   Metrik: Geld

2. Kundenservice - Antwortzeiten von Kundenfrage bis Kunden – Antwort versandt.
   Metrik: Stunden

3. Flexibilität um Kundenänderungen (Mengenänderung, Verschiebung Produktportfolio) umzusetzen.
   Metrik: Zeit ab Änderungsanforderung bis Lieferung (bis 20 % Max – Kapazität)

4. Durchlaufzeit (Implizit in Kostenstellenrechnung/Lagerbestand abgebildet)
   Metrik: Stunden

5. Qualität intern
   Metrik:. %-Anteil Nacharbeit, Ausschuss

6. Qualität extern
   Metrik: %-Anteil Kundenreklamationen der gelieferten Produkte.

7. Veränderung Marktanteil
   Metrik: (%) - Anteil

8. Veränderung Produktkomplexität
   Metrik: Anzahl produzierter Produkte / Anzahl Varianten (verschiedene Sachnummern)

9. Produktreife
   Metrik: Kundenwertung der Hauptprodukteigenschaften (Jährlich einmal)

10. Entwicklungsaufwand
    Metrik: Relation Kosten Entwicklung & Einführung zu Umsatz. (Jährlich rückblickend)

11. Mitarbeiterzufriedenheit
    Metrik: Ergebnisse anonyme Mitarbeiter – Befragung (Jährlich einmal)

12. Produktionsausfallrisiko
    Metrik: Anzahl Produktions – Zwangsstopps mit Summe Ausfallstunden sowie Anzahl Fast – Stopps (Zwangsstopp in weniger als 2 Stunden erwartet), aber Zwangsstopp nicht eingetreten.
    
    

Die üblichen Finanzkennzahlen erlauben keine Wertung der operativen Effizienz eines Unternehmens.