Produktion und Logistik in der digitalen Transformation

Sowohl der Begriff Digitalisierung als auch Industrie 4.0 sind in der heutigen Zeit häufig zu hören. Was bedeutet Digitalisierung und wie hängt sie mit der Industrie 4.0 zusammen? Hier werden diese Begriffe separat betrachtet und voneinander abgegrenzt.

Reifegradmodelle sind in der Literatur ein weit verbreiteter Ansatz zur Bewertung der Unternehmensposition und zur Offenlegung noch bestehender Potenziale. Reifegradmodelle unterstützen zwar bei der Ableitung einer Vorgehensweise, müssen aber auf die speziellen Bedürfnisse eines Unternehmens zugeschnitten sein. Wie in dem Beitrag dargelegt wird, ist es unabdingbar, dabei die strategische Ausrichtung eines Unternehmens und damit die unterspezifische Situation zu berücksichtigen.

Auf der Grundlage einer umfangreichen Recherche werden zunächst 83 allgemeingültige Bewertungskriterien festgelegt, die abgestuft entsprechend der unternehmerischen Zielsetzung und der daraus resultierenden Notwendigkeit zur Anwendung kommen. Damit entsteht eine leicht nachvollziehbare Vorgehensweise, die Unternehmen hilft, eine individuelle Beurteilung und Potenzialanalyse durchzuführen. Maßstab ist der Grad der Übereinstimmung von der Unternehmensstrategie mit dem Zielsystem von Industrie 4.0.

Die Digitalisierung in Unternehmen ist ein kontinuierlicher Prozess, der schon vor Jahrzehnten begonnen hat. Dennoch zeigt die Digitalisierung heute ein grundsätzlich anderes Gesicht als zu Beginn der Digitalisierungsbewegung in den 1980er- oder 1990er-Jahren. Die Komplexität der Softwaresysteme steigt zunehmend und zwingt gleichzeitig zur adäquaten Anpassung der Unternehmensorganisation. Beide Effekte schrecken Unternehmensleitungen vom Einstieg in die moderne Form der Digitalisierung ab. Zu ungewiss sind die Schwierigkeiten und Widerstände im eigenen Unternehmen sowie der wirtschaftliche Vorteil. Was bleibt, ist dann oft ein Verharren auf der Stelle mit nur marginalen Veränderungen.

Nur durch Transparenz und ein strukturiertes Vorgehen können diese Barrieren erfolgreich überwunden werden. Entscheidend ist eine stringente Ordnung in der Vorgehensweise zur Bestimmung von Ausprägung und Lokalisierung der Digitalisierungsansätze. Ausgehend von einer Unternehmensstrategie sind Geschäftsmodelle, Organisation, Geschäftsprozesse und schließlich die passenden Technologien abzuleiten. Neben der sinnvollen Auswahl sind bei der Implementierung kritische Erfolgsfaktoren zu berücksichtigen. Beherrscht man diese Komplexität, so bieten Leistungssteigerungen eine deutlich verbesserte Wettbewerbsfähigkeit – wie die angeführten Beispiele belegen.

Kennzahlen sind in der Produktion und Logistik Messgrößen für Mensch, Maschine und Prozessabläufe. Sie bringen Transparenz, bewerten und objektivieren Ist-Zustände und können für Trendaussagen zukünftiger Entwicklungen im Unternehmen dienen. Durch die Digitalisierung entstehen neue Möglichkeiten der Erfassung, Auswertung und Kombination von Kennzahlen. Die dazugehörigen Daten werden komplexer und vielfältiger. Die Datenmenge nimmt stetig zu. Dies führt auf der einen Seite zu besseren Entscheidungsgrundlagen, auf der anderen Seite auch zu erheblichem Mehraufwand in Bezug auf die Pflege und Aktualisierung der Betriebsdaten.

Hierbei stellen diese digitalisierten Kennzahlen klassische Kennzahlen dar, die durch Maßnahmen der Digitalisierung und neue technologische Entwicklungen flexibler und effizienter erfasst, analysiert und ausgewertet werden können. Kennzahlen im digitalisierten System stellen jedoch Werte dar, die den Digitalisierungsgrad oder den Digitalisierungsfortschritt eines Unternehmens messbar machen sollen.

Dieses Kapitel geht auf die zukünftigen Anforderungen in Bezug auf die bisherigen Kennzahlen und der Datenqualität ein und gibt gleichzeitig Messgrößen für den Erfolg von Projekten und Vorhaben im Rahmen der digitalen Transformation.

In den letzten Jahren hat sich der Grad der Digitalisierung in der Industrie stark erhöht. Die Vernetzung von Maschinen in der Produktion, Blockchains über die gesamte Lieferkette, Jobportale für das Personalwesen, Competitive-Bidding-Plattformen im Einkauf oder technologische Entwicklungen wie Artificial Intelligence, Internet of Things und Augmented Reality bieten Unternehmen neue Chancen in einer sich dauerhaft ändernden Wettbewerbslandschaft.

Da mit einem Wandel der Technologie ebenfalls ein Wandel der Kompetenzen von Mitarbeitern einhergeht, besitzt das Themengebiet des Kompetenzmanagements eine hohe Relevanz in Forschung und Wirtschaft. Um diese Anforderungsänderungen zu untersuchen, werden zunächst die zugrunde liegenden Ursachen für einen Wandel der Mitarbeiterkompetenzen erläutert und durch die Vorstellung heutiger und zukünftiger Mitarbeiterkompetenzen resultierende Unterschiede aufgezeigt. Im Anschluss werden die Auswirkungen des digitalen Wandels auf Organisationen erläutert, indem Berufsbilder, Konsequenzen für die Belegschaft und das Führungsverhalten analysiert werden.

Das vorliegende Kapitel zielt darauf ab, das Ausmaß der Veränderung des digitalen Wandels auf die Mitarbeiterkompetenzen aufzuzeigen und daraus resultierend einen Ausblick auf die anstehenden Veränderungen zu geben. Diese werden über die Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt, die Belegschaft von Unternehmen sowie auf das Führungsverhalten beschrieben.

Der Bedarf nach Automatisierung treibt die Digitalisierung voran. Für die Industrie ergibt sich dieser Bedarf einerseits aus Anforderungen der Kunden an Flexibilität, Qualität und Lieferfähigkeit der Produkte, andererseits für das Unternehmen selbst aus der Optimierung des Ressourceneinsatzes an Material, Energie und Personal. Unternehmen der industriellen Produktion sind dabei Akteure, aber zunehmend auch Betroffene dieser Entwicklung.

Die aktuell verfügbaren technischen Möglichkeiten der Softwareindustrie erlauben die kontinuierliche Herstellung, Auslieferung, Installation und Inbetriebnahme neuer Versionen ihrer Produkte. Die Fähigkeiten, Teile der Produktionsinfrastruktur kontinuierlich austauschen, verbessern und weiterentwickeln zu können – kurz die Updatefähigkeit – werden zur Schlüsselkompetenz eines Unternehmens.

Der Beitrag beschreibt, wie Softwareunternehmen sich dieser Herausforderung stellen, welche Lösungswege aktuell beschritten werden und welche Konsequenzen sich daraus für das Produktionsunternehmen ergeben könnten.

Der Aufbau eines effizienten CO₂e-Managements bedarf einer hohen Datentransparenz, die ohne unterstützende Informations- und Kommunikationstechnologien nicht umsetzbar ist. Vor allem mittelständige Unternehmen sehen sich dabei vor große Herausforderungen gestellt.

Vor dem Hintergrund der zunehmenden Umweltbeeinträchtigungen durch Treibhausgasemissionen, die in nicht unerheblichem Maß durch den Transportsektor verursacht werden, ist ein systematisches, analytisches CO₂e-Management unabdingbar. Um ein solches Management effizient umsetzen zu können, bedarf es einer hohen Datentransparenz entlang der Wertschöpfungskette, bei der die Digitalisierung ein entscheidendes Werkzeug darstellt. Obwohl der Handlungsbedarf sowie die unternehmerischen Vorteile längst erkannt wurden und Unternehmen durch Kunden, Shareholder und Politik zunehmend unter Druck geraten, gestaltet sich die Umsetzung eines CO₂e-Managements als äußerst schwierig. Dies liegt vor allem an der Komplexität der CO₂e-Messung und stellt Unternehmen, vor allem in Verbindung mit den erforderlichen, unterstützenden Informations- und Kommunikationstechnologien, vor eine große Herausforderung. In Kombination mit der Schaffung einer entsprechenden IT-Infrastruktur bieten standardisierte Berechnungsmodelle sowie die Kategorisierung möglicher Emissionsreduktionsmaßnahmen, wie z. B. anhand des Avoid-Shift-Improve-Fuel-Ansatzes, eine Orientierungshilfe für Unternehmen, um diese Herausforderung zu meistern.

Chance oder Bedrohung: Die Digitalisierung weckt in uns Hoffnungen und Ängste zugleich. Eines ist schon jetzt sicher: Die Digitalisierung wird unsere Arbeitswelt verändern wie schon lange keine Entwicklung mehr. Und sie hat schon angefangen.

Die gigantische Dimension und die Auswirkungen der „Digitalen Revolution“ lassen sich bisher nur erahnen. Die ersten Zeichen, die aufgrund der rasant beschleunigten Entwicklung während der Coronazeit zutage treten, zeigen bereits die Möglichkeiten, aber auch die Auswirkungen auf die Menschen. So hat sich die Arbeit aufgrund der Kontaktbeschränkungen in den meisten Organisationen von Präsenz in den virtuellen Raum verlagert, mit allen Konsequenzen bei sozialer Kommunikation und Interaktion. Diese Entwicklung ist aber nur die Spitze des Eisbergs. Der Stern, der am Horizont gerade aufgeht, ist die künstliche Intelligenz, die uns – wenn wir den Zukunftsaussichten glauben wollen – Konkurrenz in nahezu allen menschlichen Fähigkeiten machen wird. Dies wird die Arbeitswelt in allen Belangen verändern, von der Wertschöpfung bis in die Führungsetagen, von Routinearbeiten bis zu Entscheidungsprozessen, von den Fabriken bis in die Büros.

Eine der gravierenden Lücken von Industrie 4.0 ist die Schnittstelle Mensch zur Maschine bzw. zum Objekt. Funkgesteuerte elektronische Anzeigen, sogenannte Smart Labels, ersetzen einen Teil der Papierdokumentation z. B. für Kommissionier- und Montageaufträge. Die Zeiteinsparungen durch den Entfall des Druckens und des Verteilens der Papierdokumente sind beträchtlich. Durch die Wahl einer besonderen Funkfrequenz ist die Standzeit der Batterien der Smart Labels höher als fünf Jahre. Zudem kann die Position der Smart Labels durch Funkortung bestimmt werden, was auch zu spürbarer Zeitentlastung führt. Das Beispiel zeigt, wie die Herausforderungen bei einem Hersteller von hochwertigen Pinseln gelöst wurden.

Cyberattacken bedrohen Unternehmen jeglicher Größe und Branchen. Dennoch sind sich viele vor allem mittelständische Unternehmen der Bedrohungslage und der Risiken noch nicht bewusst. Woher kommen die Gefahren und welche Maßnahmen sollten Unternehmen ergreifen?

Das Thema Digitalisierung ist inzwischen im Mittelstand angekommen. Anders als in vielen großen Unternehmen fehlen jedoch häufig notwendige umfangreiche Kompetenzen und personelle Kapazitäten, um den mit der Digitalisierung einhergehenden Gefahren durch Cyberattacken zu begegnen.

Das Kapitel zeigt zunächst die Bedrohungslage durch immer massivere Hackerangriffe. Vor allem der Faktor Mensch spielt hierbei eine große Rolle und bietet oftmals entscheidende Angriffsflächen. Schäden ergeben sich aber nicht nur durch einen Angriff selbst, sondern auch durch die Verletzung rechtlicher Verordnungen und Gesetze. Diese werden nicht nur aufgezeigt und erläutert, sondern es werden auch konkrete Maßnahmen und Handlungsempfehlungen beschrieben, die die künftige Ausrichtung der Cyber Security im Unternehmen verbessern sollen.

Wie gestalte ich die digitale Transformation einer Organisation? lautet die Frage, auf die die Autoren dieses Kapitels ihre Antworten formulieren: Am Beispiel der Verpackungsmaschinenindustrie werden Best Practices und Vorgehensmodelle aus den Erfahrungen exzerpiert, die während des Transformationsprozesses bei der MULTIVAC Sepp Haggenmüller SE & Co. KG innerhalb der letzten Jahre gesammelt wurden. Fokussiert gehen die Autoren dabei auf Aspekte der Strategieformulierung, der Ausgestaltung interner und externer Digitalisierungsaktivitäten sowie des agilen Zielmanagements ein. Für die Autoren steht dabei fest: Auch erfolgreiche Unternehmen mit vermeintlich stabilem Geschäftsmodell sollten sich mit den Herausforderungen der digitalen Transformation beschäftigen und diese proaktiv angehen – sowohl um die Arbeitseffizienz zu steigern, als auch um das eigene Leistungsangebot attraktiv zu halten.

Viele Digitalisierungsmaßnahmen von Unternehmen konzentrieren sich auf interne Prozesse und Arbeitsweisen, meist mit dem Ziel der Effizienzsteigerung. Intelligente, vernetzte Produkte und digitale Dienste erschließen hingegen neue Marktpotentiale und Erlösquellen. Durch den Einsatz digitaler Technologien lassen sich Produkte mit fortschrittlichen Fähigkeiten ausstatten, insbesondere in den Bereichen Überwachung, Steuerung, Optimierung und autonomes Handeln.

Ansatzpunkte zur Digitalisierung am Produkt gibt es verschiedene, wobei die Bandbreite von komplementären, digitalen Diensten über Nach- und Umrüstungen bis hin zur kompletten Neugestaltung des Produktsystems reicht. Der passende Ansatz sollte entsprechend der organisationalen Kompetenzen und unternehmerischen Zielsetzung gewählt werden. Ein konsequent am Kundennutzen ausgerichtetes Planungs- und Realisierungsvorgehen ist für den Produkterfolg entscheidend.

Die Covid-19-Pandemie hat die Bedeutung der Digitalisierung und Automatisierung von Geschäftsprozessen deutlich unterstrichen.

Die INSTART Group hat dazu die Informationen zu Mitarbeitern, vorhandenen Skills und alle aktuell definierten und potenziell kommenden Projekte in einem „unified data model“ der Projektorganisation abgebildet: dem digitalen Zwilling der Projektorganisation.

Mit der Visualisierung und den Simulationsmöglichkeiten im digitalen Zwilling der Projektorganisation haben alle Beteiligte eine einheitliche Sicht auf die Projektlandschaft im Unternehmen und können proaktiv, eigenverantwortlich und schnell auf Probleme reagieren und datenbasierte Entscheidungen treffen.

Langfristig baut sich das Unternehmen mit dem digitalen Zwilling der Projektorganisation einen Erfahrungsschatz auf, mit dem über Machine Learning und Predictive Analysis weitere erhebliche Effizienzsteigerungs- und Kostensenkungspotenziale realisiert werden können.

Das vorliegende Kapitel beschreibt die Vorgehensweise zur vertikalen Integration von Bearbeitungsmaschinen bei der HAWE Hydraulik SE, zur automatischen Erfassung, Aggregation und Distribution von Produktionsdaten. Es werden die verschiedenen Anbindungsvarianten von Retrofit Industrie 4.0 bei Bestandsmaschinen bis hin zur Anbindung von Neuanlagen vorgestellt und erläutert, wie mit den gewonnenen Daten im Sinne der Data Governance umgegangen wird. Darüber hinaus wird das Konzept der Smart Factory Database vorgestellt, wodurch die aus der Anbindung gewonnenen Maschinendaten mit weiteren Daten aus dem Unternehmen angereichert, verarbeitet und über eine standardisierte Schnittstelle im weltweiten HAWE-Produktionsnetzwerk zur Verfügung gestellt werden können.

Derzeit werden diese Konzepte für alle wesentlichen Bearbeitungsmaschinen an den deutschen Produktionsstandorten ausgerollt und erprobt. Parallel dazu arbeitet HAWE an der Verknüpfung der Daten aus der Maschinenanbindung (MDE) mit den Daten der Betriebsdatenerfassung (BDE) wie z. B. Schichtmodelle, Rüstvorgänge oder Stückzahlen, um den Wunsch der Produktionsverantwortlichen nach einer digitalen OEE entsprechend dem Gedanken der „single source of truth“ nachkommen zu können.

Produzierende Firmen verspüren insbesondere aufgrund der Digitalisierung zunehmend die Notwendigkeit zu einer firmenübergreifenden Zusammenarbeit in Wertschöpfungsnetzen. Oft wird in diesem Zusammenhang auch der Begriff Ökosystem benutzt. Dieses Denken in Wertschöpfungsnetzen wird in diesem Beitrag aus der Perspektive eines Maschinenlieferanten betrachtet und anhand unterschiedlicher Beispiele, die bereits im Markt beobachtbar sind, erläutert.

Dieser Trend erfordert einerseits eine strategische Positionierung eines Maschinenlieferanten im Hinblick darauf, mit wem und in welcher Form er zukünftig firmenübergreifend zusammenarbeiten will. Andererseits erfordert dies auf der technischen Ebene eine firmeninterne Standardisierung der Informationsmodelle und Informationsflüsse über alle firmeninternen Wertschöpfungsprozesse hinweg, was wiederum eine geeignete technische Infrastruktur erfordert, die firmenintern aufgebaut und betrieben werden muss.

Die Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) folgt anderen Gesetzen als in Großunternehmen. Budget und Personalressourcen sind knapp. Häufig verteilen sich Projekte und Vorhaben auf wenige Köpfe, die gleichzeitig tief im Tagesgeschäft involviert sind. Wie eine Digitalisierung trotzdem machbar ist, soll am Beispiel der mf Microfilter GmbH aus Neuenstein gezeigt werden.

Eingeschränkte Ressourcen in puncto Finanzen und Personal sind besondere Herausforderungen im Mittelstand, wenn es um Projekte geht, die über das Tagesgeschäft hinausgehen. Das hier beschriebene Vorhaben zur Digitalisierung im Mittelstand soll aufzeigen, welche Voraussetzungen, Planungen und Schritte durchzuführen sind, um ein Digitalisierungsprojekt in KMU erfolgreich zu meistern. Neben der Analyse der bestehenden Prozesse, der Datenqualität sowie der digitalen Infrastruktur sind vor allem das frühzeitig Einbeziehen der Mitarbeiter und Führungskräfte ein Schlüssel zum Erfolg. Eine ausgearbeitete Digitalisierungsstrategie muss in kleine, umsetzbare Teilprojekte zerlegt werden. Dabei ist die langfristige Vision nicht aus den Augen zu verlieren.

Am Beispiel der Firma mf Microfilter GmbH in Neuenstein wird aufgezeigt, wie das Unternehmen von der Idee bis zur ersten Umsetzung ihre Digitalisierung der Produktion umgesetzt hat bzw. umsetzen wird.

Die steigende Anzahl an Arbeitnehmern im Homeoffice, sich verbessernde Kommunikationssoftware sowie der Wunsch nach einer Erhöhung der Flexibilität führen seit einiger Zeit zu einem rasanten Anstieg an virtuellen Meetings und remote durchgeführten Arbeitsinhalten in Unternehmen sämtlicher Industriezweige. Dieser virtuelle Trend greift nunmehr von innerbetrieblichen Beziehungen auf die Zusammenarbeit verschiedener Unternehmen über. Als Beratungsfirma wurde die IPL Beratung GmbH von einem Kunden aus der Elektroindustrie damit beauftragt, ein klassischerweise in Präsenz gestaltetes Vorhaben, remote durchzuführen. Diese Art der Fabrikplanung verbindet das Vorgehen der klassischen Fabrikplanung mit dem voranschreitenden Digitalisierungstrend in Unternehmen und stellt eine zukunftsträchtige Alternative dar.

Dieser Praxisbericht beschreibt den Ablauf und die Erfahrungen, die während eines remote durchgeführten Fabrikplanungsprojekts aus der Elektroindustrie gesammelt wurden. Hierbei werden sowohl theoretische Hintergründe der klassischen Fabrikplanung erörtert, als auch die Umsetzung oder Umwandlung dieser Leitsätze in der remote durchgeführten Fabrikplanung diskutiert. Der Praxisbericht beschreibt die Fabrikplanungsschritte Vorplanung, Strukturplanung sowie Feinplanung und beinhaltet eine Gegenüberstellung der klassischen und remote durchgeführten Fabrikplanung inklusive Kostenvergleich. Es wird darauf eingegangen, wo ein klassisches Vor-Ort-Projekt im Remote-Modus an seine Grenzen stößt und wo eine Planung und Konzeptionierung aus der Ferne problemlos machbar ist.