Industrie 4.0 für die Praxis

Table of Contents

1. Frontmatter

2. Strategische Aspekte – Industrie 4.0 als „Chefsache“

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 1. Einleitung: Industrie 4.0 und Digitalisierung – Erfolgspotenziale für Unternehmen

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      In diesem Beitrag wird im ersten Abschnitt kurz der Begriff „Industrie 4.0“ umrissen und im weiten Feld der Digitalisierung verortet. Hieraus ergibt sich ein breites Chancen-Spektrum, das es für sich zu entdecken gilt (Abschn. 2). Wie darauf aufbauend aus den Chancen Erfolgspotenziale werden können, erläutert der dritte Abschnitt. Hier werden Ideen vorgestellt, wie Unternehmen Ihren ganz persönlichen Platz in der Industrie 4.0 finden können. Der vierte Abschnitt widmet sich dem weiteren Aufbau dieses Buches.

   3. Kapitel 2. Industrie 4.0 – eine Bestandsaufnahme

      Julian Schallow, André Hengstebeck, Jochen Deuse

      Zusammenfassung

      Ausgehend von vorangegangenen Entwicklungen im Bereich der Digitalisierung wird die Bedeutung von Industrie 4.0 diskutiert und in den historischen Kontext eingeordnet. Ein Fokus liegt hierbei auf der Untersuchung des derzeitigen, betrieblichen Umsetzungsstandes mit dem Ziel, branchenübergreifend die wichtigsten Digitalisierungshemmnisse zu identifizieren. Es werden beispielhaft einige technik- und humanbezogene Erfolgsfaktoren zur Auflösung dieser Barrieren vorgestellt. Dabei ist die isolierte Umsetzung einzelner Maßnahmen langfristig allerdings keine Perspektive. Vielmehr stellt deren gezielte Einbettung in eine ganzheitliche Digitalisierungsstrategie ein Schlüsselelement der vierten industriellen Revolution dar. Abschließend werden daher auch organisatorische Aspekte beleuchtet, welche den betrieblichen Mitarbeiter mit dem technischen Fortschritt in Einklang bringen und so den Weg in Richtung der Smart Factory ebnen.

   4. Kapitel 3. Vier Industrie 4.0-Strategietypen für die Praxis

      Tobias Wienzek

      Zusammenfassung

      In der Debatte um Industrie-4.0-Lösungen werden bisher nicht-forschungsintensive KMU vielfach ausgeblendet. Es sind aber gerade diese Betriebe, die eine Vielzahl der in Deutschland zu findenden Unternehmen ausmachen. Um aus der unübersichtlichen Menge von möglichen Lösungen die jeweils passende für das eigene Unternehmen auswählen zu können ist es unerlässlich den Status quo aufzunehmen und darauf aufbauend eine Digitalisierungsstrategie anzustoßen. Die hier vorgelegte Typologie soll nicht-forschungsintensive KMU dabei unterstützen und zeigt zudem mögliche Wege zur Umsetzung auf. Die Besonderheiten von KMU allgemein und von nicht-forschungsintensiven KMU im speziellen werden hierbei aufgegriffen. Die hier vorgestellte Typologie stellt einen ersten Schritt bei der Einführung von Industrie-4.0-Lösungen dar und ermöglicht über die Einordnung des eigenen Unternehmens die Aufnahme des Ausgangszustandes.

   5. Kapitel 4. Erst Lean-Management, dann Industrie 4.0!

      Ralf Neuhaus

      Zusammenfassung

      Vor der Einführung von Industrie 4.0 und Digitalisierungskonzepten ist die Ausgangsbasis in den Unternehmen zu bewerten. Dies umfasst u. a. den Aspekt, ob die aktuellen Strukturen und Verhaltensweisen der Menschen in einem Unternehmen geeignet sind, um auf dieser Basis die nächsten Schritte in die digitale Welt zurückzulegen. Sind die grundsätzlichen Erfolgsfaktoren der Unternehmensorganisation, d. h. strategische und operative Aspekte, konsequent umgesetzt und im gesamten Unternehmen verinnerlicht? Die Denkweisen, Methoden und Instrumente aus dem Lean Management sind Grundvoraussetzungen für die Umsetzung von Industrie 4.0 und bilden eine stabile Ausgangsbasis auf dem Weg in Richtung Digitalisierung und Industrie 4.0.

   6. Kapitel 5. Auswahlhilfe für Industrie 4.0-Lösungen

      Fabian Nöhring, René Wöstmann, Jochen Deuse

      Zusammenfassung

      Die Vergangenheit hat gezeigt, dass die Einführung neuer Technologien nicht rein technologiegetrieben erfolgen darf. Die Basis für die erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0-Lösungen im eigenen Unternehmen ist die Ausrichtung an den eigenen Unternehmenszielen. Neben den wirtschaftlichen Zielen sind hierbei auch weitere Zieldimensionen zu berücksichtigen. Der Markt an Industrie 4.0-Lösungen ist jedoch inhomogen sowie intransparent, sodass die Ableitung der Auswirkungen auf Unternehmensziele bisher kaum möglich ist. Daher wird im Folgenden eine Auswahlhilfe für Industrie 4.0-Lösungen vorgestellt, die Unternehmen bei der zielgerichteten Einführung der Industrie 4.0 unterstützt. Die Bereitstellung der Industrie 4.0-Lösungen in der Auswahlhilfe erfolgt sowohl durch Forschungsinstitute als auch Systementwickler, die so eine Möglichkeit erhalten, ihre Lösungen einem breiten Nutzerkreis transparent zur Verfügung zu stellen.

   7. Kapitel 6. Praxis-Tipps zu Teil 1

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      Kurz und knapp: die Kernaussagen über Strategische Aspekte – Industrie 4.0 als „Chefsache“.

3. Technische Aspekte – aktuelle Instrumente zur Industrie 4.0

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 7. Moderne/smarte Montagearbeitsplätze im Umfeld der Industrie 4.0

      Edwin Lotter, Uwe Müller

      Zusammenfassung

      Moderne smarte Montagearbeitsplätze unterscheiden sich von herkömmlichen Werkbänken dahin gehend, dass sie ergonomischer aufgebaut sind und damit einen höheren Wirkungsgrad des Arbeitssystems aufweisen. Diese Montagearbeitsplätze lassen sich im Wesentlichen in rein manuelle Einzelplatzausführung und in verkettete Linienausführung nach dem Fließmontageprinzip sowie in hybride Montagesystem unterteilen. Für die digitalisierte Ausgestaltung im Sinne des Industrie 4.0 – Ansatzes durch entsprechende Assistenzsysteme sind diese Arbeitssysteme ebenfalls sehr gut geeignet.

   3. Kapitel 8. Intelligente (smarte) Robotik

      Uwe Müller, Edwin Lotter

      Zusammenfassung

      Die Evolution in der Robotertechnologie hat in den letzten Jahren das Produktionsumfeld stark verändert. Vom Industrieroboter in der hoch automatisierten Fertigung bis hin zu Leichtbaurobotern in der Montage und autonomen Transportfahrzeugen in der Intra-Logistik werden anhand von einigen aktuellen Beispielen Möglichkeiten des Einsatzes in der heutigen Fertigung praxisnah dargestellt.

   4. Kapitel 9. Zukunftsweisende Informations- und Kommunikations-Technologien

      Ralf Klinkenberg, Philipp Schlunder, Edin Klapic, Thomas Lacker

      Zusammenfassung

      Wie können bekannte Unternehmensprozesse von neuen Technologien profitieren und neue Perspektiven geschaffen werden? Welche Vorteile ergeben sich aus der Digitalisierung von Prozessen? Diesen und anderen Fragen werden wir in diesem Kapitel nachgehen. Zunächst einmal soll ein potenzieller Informationsfluss betrachtet werden, um Einblicke in mögliche Szenarien zu erhalten, die durch neue Technologien eröffnet werden. Ziele können beispielsweise eine höhere Transparenz und Prozesszuverlässigkeit, ein besseres Verständnis von Problemursachen, Prozess(teil)automatisierungen, Prozessbeschleunigungen, höhere Agilität und Flexibilität, Kostenreduktionen, höhere Prozessrobustheit, vorhersagbarere Produktqualität, Prognose und Vermeidung von Maschinen- und Produktionsausfällen oder eine Bedarfs-, Bestellmengen und Preisprognose sein.

   5. Kapitel 10. Praxis-Tipps zu Teil 2

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      Kurz und knapp: die Kernaussagen über Technische Aspekte – aktuelle Instrumente zur Industrie 4.0.

4. Menschliche Aspekte – nur mit motivierten Mitarbeiter-/innen kann Industrie 4.0 gelingen!

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 11. Wandel und Gestaltung digitalisierter Industriearbeit

      Hartmut Hirsch-Kreinsen

      Zusammenfassung

      In diesem Beitrag werden die im Moment noch nicht klar abzusehenden Tendenzen menschlicher Arbeit im Industrie 4.0-Kontext diskutiert. Insbesondere werden verschiedene mögliche Szenarien sowohl für die ausführenden Tätigkeiten, als auch für das Management beleuchtet.

   3. Kapitel 12. Kleine Instrumente – Große Wirkung: Shopfloor-Widgets für den Fertigungsalltag

      Thomas Lacker, Ralf Klinkenberg

      Zusammenfassung

      Dieser Beitrag zeigt anhand eines Anwendungsfalls im Unternehmen intrObest einige relativ einfach anzuwendende digitale Instrumente (Widgets). Darauf aufbauend werden ebenfalls am konkreten Unternehmensbeispiel die Möglichkeiten von Data- und Web-Mining kurz illustriert.

   4. Kapitel 13. Psychische Gesundheitsvorsorge – unverzichtbar in der Industrie 4.0!

      Simon Hahnzog

      Zusammenfassung

      Wenn in der Industrie 4.0 Maschinen und deren Vernetzung einen immer größeren, aktiven Anteil an Arbeitsprozessen haben werden, wird der „Ressource Mensch“ im Unternehmen eine entsprechend größere Aufmerksamkeit gewidmet werden müssen. Insbesondere die psychische Belastung bei der Arbeit wird sich durch die sich verändernden Rahmenbedingungen erhöhen bzw. verlagern. In diesem Kapitel werden Auswirkungen auf das Erleben und Verhalten der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, auf Unternehmen und Gesellschaft diskutiert, welche die neueste industrielle Revolution auf die Arbeit und vor allem ihre Beteiligten hat. Dabei werden grundlegende Aspekte psychischer Arbeitsbelastung und psychischer Gesundheitsprävention vorgestellt sowie Möglichkeiten umrissen, Arbeit und Unternehmen so zu gestalten, dass die psychische Gesundheit der Beteiligten geschützt und gefördert und dadurch Erfolg und Wirtschaftlichkeit nachhaltig gesichert werden.

   5. Kapitel 14. Wettbewerbsvorteile durch informationsbasierten Wissensvorsprung

      Djerdj Horvat, Oliver Som

      Zusammenfassung

      Mit der digitalen Transformation stehen die deutsche Wirtschaft und Gesellschaft vor einem der größten technologischen Umbrüche ihrer Geschichte. Die Digitalisierungsdynamik umfasst dabei gleichermaßen die Entstehung neuer, intelligenter Produkte und Dienstleistungen, digital-vernetzte Prozesse und Verfahren sowie digitale, datenbasierte Geschäftsmodelle mit völlig neuen Ertragslogiken. In der Summe führen diese Entwicklungen zu einer weiteren Wissensintensivierung industrieller Wertschöpfungs- und Innnovationsprozesse. Die Fähigkeit von Unternehmen, neues Wissen auf Basis von Daten und Informationen zu generieren und in Wettbewerbsvorteile zu überführen, wird daher zukünftig zur Schlüsselkompetenz. Dieser Beitrag diskutiert, wie sich die Wissensabsorptionsfähigkeit von Unternehmen im Kontext der digitalen Transformation anpassen muss und welchen Herausforderungen sich Unternehmen hierbei gegenübersehen.

   6. Kapitel 15. E-Learning als wirkungsvolles Element der Digitalisierung

      Erwin Hoffmann

      Zusammenfassung

      Dieses Kapitel zeigt einerseits die aktuell vielfältigen Möglichkeiten des E-Learnings auf. Andererseits werden auch Hintergründe zum sinnvollen Einsatz dieser Instrumente beleuchtet (Einbettung in eine Personalentwicklungsstrategie, Abwägung der Vor- und Nachteile, Controllingmaßnahmen). Abschließend wird eine praxisorientierte Checkliste angeboten, um den „eigenen Weg“ in diesem Lernfeld zu finden.

   7. Kapitel 16. Praxis-Tipps zu Teil 3

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      Kurz und knapp: die Kernaussagen über Menschliche Aspekte – nur mit motivierten Mitarbeiter-/innen kann Industrie 4.0 gelingen!

5. Best Practices – wie Unternehmen den Wandel zur Industrie 4.0 konkret gestalten (5 Beiträge produzierender Unternehmen)

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 17. Einleitung: Industrie 4.0-Einführung Schritt für Schritt gestalten

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      Zur Einleitung in die Praxisfälle beschreibt der Herausgeber kurz die Vorgehensweise der dargestellten Unternehmen insbesondere vor dem Hintergrund der wissenschaftlichen Begleitung dieser Firmen im Rahmen mehrerer öffentlich geförderter Forschungsprojekte.

   3. Kapitel 18. Huppertz in Köln – Intelligente interne Logistik

      Silvan Schagen

      Zusammenfassung

      In diesem Beitrag beschreibt das Unternehmen MSP Huppertz die Transformation klassischer Packtätigkeiten vom analogen (nicht vernetzten, papiergebundenen) System zu einem modernen, digitalen System (echtzeitgesteuert, papierlos mit Tablets).

   4. Kapitel 19. IntrObest in Fellbach – Data-Mining zur Mensch-Assistenz-Symbiose

      Philipp Schlunder, Ralf Klinkenberg, Edin Klapic, Thomas Lacker

      Zusammenfassung

      Im folgenden Kapitel wird die Umsetzung eines Assistenzsystems in der Firma intrObest in Fellbach zur Unterstützung und Erweiterung der Arbeitsprozesse von Mitarbeitern im Bereich Angebotserstellung und Auftragsabwicklung beschrieben. Anfangend bei der ursprünglichen Idee bis hin zum aktuellen Assistenzsystem wird dargelegt, wie die Implementation eines solchen Systems stattfinden kann. Wichtiger Bestandteil der gezeigten Lösung ist dabei die Symbiose zwischen Mensch und Assistenzsystem, die eine Reduktion zeitintensiver Verfahrensschritte mit Vorhersagen aus dem Bereich Data-Mining verbindet, um die Erfahrung und Kompetenz des Mitarbeiters optimal ausschöpfen zu können.

   5. Kapitel 20. Schneppenheim in Pulheim – Der Bedarf nach einem kennzahlenbasierten Managementsystem in der Industrie 4.0

      Carina Schneppenheim

      Zusammenfassung

      In diesem Kapitel zeigt das Unternehmen Schneppenheim in Pulheim bei Köln seinen Weg auf, das Unternehmen in Zeiten der Digitalisierung stets innovativ und widerstandsfähig zu gestalten. Basis hierfür ist das Excellence-Modell der European Foundation for Quality Management (EFQM).

   6. Kapitel 21. Topstar in Langenneufnach – Intelligente Produktion mit smarten FTS (führerlosen Transportsystemen)

      Rudolf Beckert, Wolfgang Leiß

      Zusammenfassung

      Dieser Beitrag gibt einen tiefen Einblick in das Unternehmen Topstar, die verfolgte Strategie und die Motivation, sich der Industrie 4.0 zuzuwenden. Es wird kurz beschrieben, wie das Unternehmen die Potenziale für neue Technologien im Fertigungsbereich geprüft und ausgewählt hat. Im Anschluss daran wird der bereits komplett umgebaute Pilotbereich (Fertigungslinie Wagner) vorgestellt und ein erstes Fazit gezogen.

   7. Kapitel 22. Topstar in Langenneufnach – Aus- und Weiterbildung im digitalen Zeitalter

      Barbara Stein, Besart Recaj

      Zusammenfassung

      Dieses Kapitel widmet sich der systematischen Aufnahme und Auswertung der Kompetenzen von Belegschaftsmitarbeiterinnen und -mitarbeitern. Hieraus lassen sich vielfältige Maßnahmen zum Qualifikations- und Wissensaufbau erarbeiten. Besonders thematisiert wird die Integration aller Führungsebenen auf dem betrieblichen Hallenboden in ein solches Konzept.

   8. Kapitel 23. Praxis-Tipps zu Teil 4

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      Kurz und knapp: die Kernaussagen über Best Practices – wie fünf Unternehmen den Wandel zur Industrie 4.0 konkret gestalten.

   9. Kapitel 24. Ausblick

      Rainer Maria Wagner

      Zusammenfassung

      Kurzer Abriss der zu erwartenden Perspektiven und Herausforderungen der Industrie 4.0 in der näheren und ferneren Zukunft.