Warum die vernetzte Fabrik für die künftige Wettbe-werbsfähigkeit so wichtig ist und wie mittelständischen Fertigungsbetrieben der Einstieg gelingt

WhitE papEr

industrie 4.0

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inhalt

Überblick 3 industrie 4.0 ist längst realität 4 Wo industrie 4.0 bereits heute funktioniert 5 industrie 4.0 im Schnelldurchlauf 6 Werksbesichtigung in der Fabrik der Zukunft 6 Erp im rampenlicht 6 Dezentral statt zentral 6 industrie 4.0 im Vorteil 7 industrie 4.0-Umsetzung 9 tipps zur industrie 4.0-Einführung 12 Fazit 14 Über proaLpha 15

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Warum die vernetzte Fabrik für die künftige Wettbe-werbsfähigkeit so wichtig ist und wie mittelständischen Fertigungsbetrieben der Einstieg gelingt

Überblick

Für die meisten Menschen klingt die selbststeuernde, vollautomatische Fabrik wie Science-Fiction. Dabei arbeiten mittelständische Fertigungsbetriebe bereits mit industrie 4.0-technologie – wenn auch nur in teilbe-reichen. Sie hilft dabei, Wartungstermine zu optimieren, Qualitätskontrollen zu verbessern oder produktions-fortschritte zu verfolgen. Jetzt geht es darum, die vernetzte Fabrik breitflächig auszurollen. Die Vorteile liegen auf der Hand: sinkende Kosten, mehr Effizienz, eine höhere Qualität und flexiblere Produktionsverfahren. Doch die Zeit drängt, denn für die Umsetzung ist ein langer atem erforderlich – und der globale Wettbewerb schläft nicht.

in diesem White paper erfahren Sie, � was industrie 4.0 für mittelständische Fertigungsbetriebe bedeutet,

� welches Potenzial die vernetzte Fabrik eröffnet,

� welche herausforderungen auf dem Weg zu bewältigen sind und

� wie Sie bei der Umsetzung am besten vorgehen.

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industrie 4.0 ist längst realität

Glaubt man den Marktforschern, dann steckt der deutsche Mittelstand tief verwurzelt irgendwo in den Neunzi-gerjahren – und reagiert auf technische Fortschritte in der produktion in geübter Vogel-Strauß-Manier: So fand beispielsweise das Marktforschungsinstitut iDC heraus, dass 43 prozent der befragten Fach- und Führungs-kräfte aus dem produzierenden Gewerbe mit dem Begriff „Industrie 4.0“ nichts anfangen können1. Schenkt man den Kollegen von der Experton Group Glauben2, dann besitzt das thema derzeit für nicht einmal die hälfte der produzierenden Unternehmen relevanz. Maschinen- und anlagenbauer schneiden etwas besser ab als Fertigungsbetriebe. Das ist kaum überraschend. Schließlich sind sie es, die mit vernetzten robotern und Maschinen den Grundstein für die smarte Fabrik legen sollen.

Verschläft die deutsche Industrie gerade den wichtigsten Trend in der Produktion seit Erfindung von Dampf-maschine und arbeitsteilung? Der Schein trügt. tatsächlich sind viele mittelständische produktionsbetriebe bereits im industrie 4.0-Zeitalter angekommen – wenn auch zunächst nur in teilbereichen der produktion oder im rahmen von pilotprojekten. Sie arbeiten mit vernetzten Fertigungsstrecken, verfolgen den produktions-status mithilfe von RFID (Radio-Frequency-Identification)-Chips oder analysieren Maschinendaten, um optimale Wartungstermine zu bestimmen. Deutsche Unternehmen investieren in smarte technologie, weil sie den wirt-schaftlichen Nutzwert erkannt haben – lange, bevor die Bundesregierung den Begriff „industrie 4.0“ prägte. Dass Umfragen mitunter etwas anderes suggerieren, ist vor allem darauf zurückzuführen, dass viele Manager mit dem Begriff „Industrie 4.0“ wenig anfangen können. Sie wissen oft gar nicht, dass ihr Unternehmen in teilen bereits industrie 4.0-konform arbeitet.

1 „industrie 4.0 in Deutschland – Startschuss für die itK-basierte vierte industrielle revolution“, Juli 2014. 2 Experton Group: „Große Anwenderstudie zu Industrie 4.0 in Deutschland“, September 2014.

smartFactoryKL – Spielwiese für die Forschung

Bei der technologie-initiative smartFactoryKL e.V. steht die künftige Entwicklung von „industrie 4.0“ im Fokus. Die europaweit einzigartige herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform wurde 2005 gegründet. Neben proaLpha engagieren sich namhafte Maschinen- und anlagenbauer, Kommunikationsspe-zialisten und Industriebetriebe. Ziel ist es, gemeinsam Lösungen zu entwickeln, um unterschiedliche Technolo-gien in die Fabrikautomation einzubinden. Darüber hinaus soll die integration zwischen Maschinen, produkte und Software vorangetrieben werden. Dabei geht es nicht zwangsläufig um neue Produkte, sondern vor allem um die Kommunikation zwischen bereits bestehenden technologien. Die Ergebnisse spiegeln sich unter anderem in Szenarien wider, die interessierten Unternehmen Funktionen und Nutzwert der smarten Fertigung demonstrieren. Die installationen sind am Standort der smartFactoryKL in Kaiserslautern und auf ausstellun-gen und Messen, wie bspw. der hannover Messe zu sehen. 2014 stellte die smartFactoryKL hier eine produkti-onsstraße vor, die am Beispiel eines signierten Visitenkartenhalters Struktur, ablauf und Funktionsweise eines vollautomatischen Produktionsprozesses mit der Losgröße 1 demonstriert. Über den proALPHA Produktkonfi-gurator konnten die Besucher zunächst Beschriftung und aussehen festlegen.

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Wo industrie 4.0 bereits heute funktioniert

Praxisbeispiel: Langzeit-EKG für KupferdrahtEin gutes Beispiel für die Umsetzung des Zukunftstrends ist die Schwering & hasse Elektrodraht Gmbh. Das Unternehmen produziert Kupferlackdraht, hauptsächlich für Motoren- und transformatorenhersteller, die unter anderem auch die automobilindustrie beliefern. aufgrund der hohen produktionsgeschwindigkeit konnte der Fertigungsbetrieb bislang nur ein prozent der produzierten Mengen durch Maschinenbediener und 0,004 prozent durch Qualitätsmitarbeiter prüfen. Dabei sind die anforderungen der automotive-Branche mit Blick auf Qualität und rückverfolgbarkeit zuletzt stark gestiegen. Für den Fertigungsbetrieb wächst damit das risiko, ausschuss zu produzieren.

Schwering & hasse nutzte deshalb die Chance, das Erp-System von proaLpha mit den produktionsmaschinen zu vernetzen. heute steht der Fertigungsprozess unter permanenter Überwachung. Dabei wird der Draht während der herstellung induktiv vermessen: im 2,5-cm-rhythmus auf 300 produktionsmaschinen. pro Sekunde kommen so rund 300.000 Datensätze zusammen. Jede Messung dokumentiert Maschinenzustand und Quali-tätsmerkmale in Echtzeit. Wichtige parameter sind beispielsweise außentemperatur, Drahtdicke oder Spulen-geschwindigkeit. Der Abgleich mit den kundenspezifischen Anforderungen aus dem ERP-System gewährleistet, dass die produktion den jeweiligen Vorgaben genügt. Die ständige analyse erlaubt es dem Unternehmen, bei Abweichungen sofort einzugreifen. Im Idealfall können die Mitarbeiter bereits reagieren, bevor qualitative Beeinträchtigungen überhaupt entstehen. Die Vorteile liegen auf der hand: Die ausschussquote wird spürbar reduziert, was dem Unternehmen eine deutlich höhere Wertschöpfung beschert.

Künftig will Schwering & hasse die Messdaten auch dafür nutzen, um den produktionsprozess und die Maschinen-auslastung zu optimieren. Ein Erfolg, der vor allem auf die gelungene integration von Maschinen und Erp-System zurückzuführen ist. Die Rolle des Dolmetschers übernimmt die „Integration Workbench (INWB)“, die Integrations-plattform von proaLpha. aufseiten der Maschinen kamen in Ermangelung einheitlicher Standards teilweise selbst entwickelte Schnittstellen zum Einsatz.

auf einem rFiD-Chip gespeichert, begleiteten die informationen das produkt anschließend auf dem Weg durch die smarte Fabrik und lösten dabei die passenden Bearbeitungsschritte aus.

Die Module melden dabei automatisch die erfolgte Bearbeitung an proaLpha Erp, sodass der aktuelle Status zum arbeitsfortschritt jederzeit verfügbar ist. Für die hannover Messe 2015 wurde die anlage um eine prioritätensteuerung erweitert. Die einzelnen Module stimmten mit dem Erp-System ab, ob ein Bearbeitungsschritt durchgeführt oder zugunsten eines anderen Objekts verschoben wird. Die smartFactoryKL erfüllt damit zwei Funktionen: als Showroom informiert sie Fertigungsbetriebe über potenzial und technische Machbarkeit von Industrie 4.0-Szenarien. Für proALPHA ist sie zugleich eine Sandbox, um neue Konzepte und technologien unter realen Bedingungen zu testen. Darüber hinaus unterstützt sie die Zusammenarbeit mit Maschinenherstellern oder Kommunikationsanbietern.

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Wo industrie 4.0 bereits heute funktioniert

Werksbesichtigung in der Fabrik der ZukunftDas Beispiel Schwering & hasse ist typisch für mittelständische Fertigungsbetriebe. Wurden Maschinendaten früher in erster Linie als rückmeldung für die produktionsplanung genutzt, hat sich der Fokus inzwischen verschoben: heute geht es weniger um Vergangenheitsbewältigung als vielmehr darum, informationen intel-ligent und in Echtzeit zu nutzen. Etwa um Wartungsintervalle optimal zu planen oder als Frühwarnsystem für Qualitätsabweichungen. Die technologie, die dabei eingesetzt wird – vernetzte Maschinen, Sensoren und die ERP-Systeme – kommt auch in komplexen Industrie 4.0-Szenarien zum Zuge. Doch was genau steckt hinter dem Begriff „industrie 4.0“?

Bei industrie 4.0 geht es um die Vernetzung von produktion, internet und it-Systemen. „industrie“ steht dabei für Produktion und grenzt das Einsatzgebiet exakt ein; „4.0“ ist in dieser Schreibweise ein Synonym für IT-Tech-nologie, verweist aber auch auf die vierte industrielle revolution. in der smarten Fabrik spielen Maschinen eine aktivere rolle als heute: Smarte Maschinen kommunizieren untereinander. Sie fordern aktiv Wartungstermine ein, wenn der Verschleiß die toleranzgrenze erreicht. Und sie reagieren direkt auf das zu bearbeitende Werk-stück. Letzteres bahnt sich – zum Beispiel mit einem rFiD-Chip ausgestattet, auf dem produktionsparameter gespeichert sind – seinen Weg durch die Fertigungslinien. Die Daten auf dem Chip teilen der produktionsan-lage mit, in welcher reihenfolge gearbeitet wird und welcher transportweg durch die Fabrik vorgesehen ist. Kommen intelligente, eingebettete Chips zum Einsatz, können dem Werkstück sogar Konstruktionspläne, Teile- und arbeitslisten oder die produktionshistorie mit auf dem Weg gegeben werden.

Erp im rampenlicht

im hintergrund der smarten Fabrik zieht die Erp-Software die Fäden. Sie steuert den gesamten produktionspro-zess in Echtzeit auf Basis der rückmeldungen aus dem „Maschinenraum“. Sie nimmt Statusmeldungen, anfor-derungen oder Wartungsstände entgegen, zieht aus den Meldungen die richtigen Schlüsse und reagiert nach zuvor definierten Regeln. Bei einem neuen Fertigungsauftrag prüft die ERP-Software beispielsweise, welche Maschine gerade frei ist und wo sich das benötigte Material befindet.

Dezentral statt zentral

Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren bedeutet Industrie 4.0 eine Kehrtwende: von der zent-ralen produktionsplanung hin zur selbststeuernden, dezentralen Fertigung. produktionsaufträge werden nicht mehr nach einer festen Reihenfolge bearbeitet, sondern flexibel je nach Bedarf und aktueller Auslastung der Maschinen. Das ändert die art und Weise, wie Fabriken funktionieren. an die Stelle der reihenfertigung rücken mehr oder weniger autarke, modulare Produktionsinseln, bei denen sich nicht benötigte Einheiten vorüberge-hend abschalten lassen.

Bei vertikalen Lieferketten erreichen Industrie 4.0-Konzepte ein deutlich höheres Integrationsniveau, etwa mit Blick auf den beleglosen austausch von abrufen, avisen oder aufträgen.

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industrie 4.0 im Vorteil

aus Daten werden ChancenMehr Transparenz, mehr Effizienz, mehr Planungssicherheit und ein höheres Automatisierungsniveau – Indus-trie 4.0 setzt den hebel gleich an mehreren Stellen an. Die Marktforscher von iDC3 fanden heraus, dass es investitionsbereiten produktionsbetrieben vor allem um prozessoptimierung geht. 46 prozent erwarten von Industrie 4.0-Technologie sinkende Produktionskosten, 32 Prozent eine höhere Auslastung der Fertigungs-straßen. Etwas anders fällt die Strategie der Maschinen- und anlagenbauer aus. ihnen kommt es laut der Studie vor allem darauf an, die Komplexität ihrer Produkte besser in den Griff zu bekommen. 38 Prozent hoffen, künftig schneller auf Marktanforderungen reagieren zu können. Für 30 Prozent der Befragten stehen kürzere Entwicklungszeiten im Fokus.

Unterm Strich erwarten die meisten Industriebetriebe Umsatzsteigerungen in zweistelliger Höhe:

Sinkende produktionskosten

Das Marktforschungsinstitut Pierre Audoin Consultants (PAC) bestätigte, dass die Produktions- und Logistikkosten sinken, wenn der Fertigungszeitpunkt und der Zeitpunkt des tatsächlichen Marktbe-darfs näher zusammenrücken5.

Höhere Produktionsqualität

Überwachen sich produktionsmaschinen mithilfe von Sensoren selbst, werden die Mitarbeiter entlastet. Gleichzeitig lassen sich Messungen in beliebig kurzen Zyklen unter exakt den gleichen Rahmenbe-dingungen vornehmen. Werden die Daten in Echtzeit verarbeitet und entscheidungsorientiert aufbe-reitet, sind kritische abweichungen schneller zu erkennen. Das sichert eine konstant hohe Qualität der produktion und reduziert den ausschuss.

1.

2.

Erwartete Umsatzsteigerung durch Industrie 4.0Kumuliertes, inkrementelles Wachstum in 5 Jahren

18 %

31 %

44 %

7 %

> 20 %

11–20 %

1–10 %

0 %

Ø = 12,5 %(2,5 % p . a.)

abb. 1: Mit der vierten industriellen revolution verknüpfen die befragten Unternehmen die Erwartung auf teils zweistellige Umsatzstei-gerungen. 4

3 iDC: „industrie 4.0 in Deutschland – Startschuss für die itK-basierte vierte industrielle revolution“, Juli 2014. 4 pwC: „industrie 4.0 – Chancen und herausforderungen der vierten industriellen revolution“, 2014. 5 paC: „it-innovation readiness“, august 2014.

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Vorausschauende Wartung – Stillstand vermeiden

„Predictive Maintenance“ – zu Deutsch: die vorausschauende Wartung – gehört zu den Trends im Maschinen- und anlagenbau. immer mehr hersteller rüsten ihre produktionsstraßen mit intelligenten Systemen aus, die den technischen Zustand der Geräte permanent überwachen. Sensoren regist-rieren abnutzung oder anomalien und melden die Ereignisse der Erp-Software, die daraufhin den Wartungsplan optimiert. Maschinenstillstände lassen sich so wirksam vermeiden.

Losgröße 1 in der Produktion

Industrie 4.0 flexibilisiert die Produktion. Nicht der Mitarbeiter bereitet die Maschine auf den nächsten auftrag vor, sondern das Werkstück bestimmt selbst, welche Bearbeitungsverfahren erforderlich sind. heute haben planer oft Mühe, „Chefaufträge“ kurzfristig einzutakten. in der smarten Fabrik sind spontane planabweichungen ein Geschäftsmodell. industriebetriebe sind in der Lage, individuell bis auf Losgröße 1 zu gehen – und das zu den gewohnten Kosten der Serienproduktion. Kleinserien- und Einzelfertigung werden dadurch zunehmend rentabler. Das erlaubt eine höhere Spezialisierung – ein klarer Wettbewerbsvorteil mit Blick auf die wachsende individualisierung in vielen Branchen. Zudem gewinnt die Fertigung mehr Unabhängigkeit, wenn aufwendige Umrüstungen entfallen. Auf externe Einflüsse wie etwa zeitweilige Lieferschwierigkeiten kann so flexibler reagiert werden.

Neue Marktchancen

Während herkömmliche Produktionsbetriebe oft Tage vom Auftragseingang bis zum Produktionsstart benötigen, überprüft die vernetzte Fabrik Kapazität und Materialverfügbarkeit in Echtzeit. Planungs-module wie die „proaLpha advanced planning and Scheduling/produktionsplanungs- und -steue-rungssysteme (APS/PPS)“ sorgen dafür, dass sich die Produktionsplanung binnen kürzester Zeit auf die neue auftragslage einstellt. Der schnelle time-to-Market stärkt die Marktposition. Werden intel-ligente Chips eingesetzt, die am Produkt verbleiben, eröffnet dies neue Geschäftsfelder, zum Beispiel im after Sales Service. Das gilt speziell für den Maschinen- und anlagenbau sowie für hersteller komplexer, erklärungsbedürftiger Produkte.

Das potenzial der Daten nutzen

Das größte Potenzial steckt jedoch in den Daten, die von der vernetzten Fabrik frei Haus geliefert werden. Selbst Unternehmen, die sich bereits intensiv mit industrie 4.0 beschäftigen und erste prak-tische Erfahrungen gesammelt haben, stehen bei der Frage der Datenverwertung noch ganz am anfang. Schon jetzt steht fest: industrie 4.0 sorgt für transparenz in der produktion und zeigt Verbes-serungs- und Einsparpotenziale auf. Die gewonnenen Informationen könnten beispielsweise für ein intelligentes Energiemanagement verwendet werden. Sind Kunden und partner eingebunden, liefert industrie 4.0 einen tieferen Einblick in den produktlebenszyklus.

Dies sind nur die wichtigsten der vielen Vorteile, die gemeinhin mit industrie 4.0 in Verbindung gebracht werden. In einzelnen Marktsegmenten können die Chancen daher durchaus höher ausfallen.

3.

4.

5.

6.

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industrie 4.0-Umsetzung

anspruchsvoll, aber machbarKein Wunder also, dass industrie 4.0 inzwischen

zum hoffnungsträger avanciert. in einer Umfrage

der Unternehmensberatung pwC6 rechnen Unter-

nehmen im Schnitt mit einer Effizienzsteigerung

von jährlich 3,3 prozent. parallel hierzu sollen die

Kosten um jährlich 2,6 prozent sinken. technisch

betrachtet ist Industrie 4.0 eine lösbare Aufgabe,

denn wesentliche hürden auf dem Weg zur smar-

ten Fabrik sind bereits beseitigt. Sensoren, vernetz-

te Maschinen und intelligente Chips sind längst

erhältlich. Erp-Systeme haben gelernt, mit Maschi-

nen zu kommunizieren – und sie sind in der Lage,

Big Data in Clean Data zu verwandeln. Die eigentli-

che herausforderung liegt heute darin, den Schritt

aus der pilotphase heraus zur voll vernetzten Fabrik

zu wagen.

Die rahmenbedingungen in mittelständischen pro-

duktionsbetrieben fallen dabei höchst unterschied-

lich aus. Einige Unternehmen können bereits auf

Erfahrungen zurückgreifen, andere betreten Neu-

land. Bei einigen stimmt die infrastruktur, bei ande-

ren erfordert Industrie 4.0 größere Anschubinvesti-

tionen, etwa weil der Maschinenpark modernisiert

werden muss. Für die Umsetzung gibt es deshalb

kein patentrezept, kein vorgefertigtes Drehbuch.

Dennoch zeigt die pwC-Umfrage, dass die Unter-

nehmen in puncto industrie 4.0 durchaus ähnliche

herausforderungen zu meistern haben. Zu den am

häufigsten genannten Stolpersteinen zählen dem-

nach Unklarheit hinsichtlich des wirtschaftlichen

Nutzens, unzureichende Mitarbeiterqualifikation

und fehlende Standards (s. Abb. 2). Aspekte, die

sich mit sorgfältiger konzeptioneller Vorbereitung

durchaus bewältigen lassen.

Herausforderungen für die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0Auswahl der Top-2-Gründe (prozentualer Anteil)

46 %unklarer wirtschaftlicher

Nutzen, zu hohe Investitionen

30 %unzureichende Quali�kationen

der Mitarbeiter

26 %fehlende Standards, Normen

und Zerti�zierungs -möglichkeiten

22 %unklare rechtliche Situation

bezüglich Verwendung externer Daten

20 %niedriger Reifegrad der

erforderlichen Technologien

19 %ungeklärte Fragen hinsichtlich

Datensicherheit

18 %fehlende Priorisierung/

Unterstützung durch das Topmanagement

13 %zu langsamer Ausbau von

Basistechnologien (Breitband)

6 %unzureichende Netzwerk -

s tabilität/Datenspeicherung

abb. 2: als herausforderungen bei der Umsetzung von indust-rie 4.0 nennen Unternehmen insbesondere hohe investitionen verbunden mit Unklarheiten hinsichtlich des wirtschaftlichen Nutzens sowie die (noch) unzureichende Qualifikation der Mitarbeiter.7

Wirtschaftlichkeit berechnen

Vielen Mittelständlern fällt es schwer, Mitarbeiter zeitweilig für strategische aufgaben freizustellen. Das liegt zum einen an der oft dünnen personaldecke. aber das ist nicht der einzige Grund. Oft ist die Wirtschaftlichkeit von industrie 4.0 nicht ausreichend transparent, fand das auf prozessoptimierung spezialisierte Beratungsunternehmen Mhp heraus.8 Die fehlende transparenz und die hohe Komple-xität führen dann dazu, dass sich Unternehmen im Zweifel eher auf das Tagesgeschäft konzentrieren – und das projekt „industrie 4.0“ auf die lange Bank schieben.

1.

6 pwC: „industrie 4.0 – Chancen und herausforderungen der vierten industriellen revolution“, Oktober 2014. 7 Ebd. 8 Mieschke Hofmann und Partner (MHP): „Industrie 4.0 – eine Standortbestimmung der deutschen Automobil- und Fertigungsindustrie“, November 2014.

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Tipp: Veränderungen führen immer zu Unsicherheiten. Das gilt umso mehr, wenn stark in gewohnte Arbeitsweisen eingegriffen wird. Industrie 4.0-Projekte sollten deshalb stets von einem professio-nellen Change Management begleitet werden, das Fakten und Zusammenhänge erklärt. Eine Wirt-schaftlichkeitsberechnung hilft, die erforderlichen Investitionen zu überblicken und die finanziellen Chancen zu unterstreichen.

industrie 4.0 verstehen und nutzen

Industrie 4.0 wird die Art und Weise der industriellen Wertschöpfung verändern. Das wirkt sich auch auf die anforderungen aus, die industriebetriebe künftig an ihre Mitarbeiter stellen. Das hohe auto-matisierungsniveau wird einfache tätigkeiten, zum Beispiel bei der Materialzufuhr oder der Einrich-tung und Bedienung der Maschinen, noch weiter verdrängen, als dies bisher schon der Fall war. Die Arbeitsplätze der Zukunft werden einen deutlich höheren gestalterischen Anteil haben, etwa mit Blick auf Konstruktion und Konzeption. Künftig geht es nicht mehr um die Funktionsweise einzelner Maschinen, sondern um technische Integration, Kommunikation und komplexe Fertigungsprozesse. Die zunehmende Verschmelzung zwischen produktion und it verändert den Blickwinkel. So werden sich Mitarbeiter nicht nur in der IT-Abteilung künftig verstärkt mit komplexen Produktions- und Logis-tikthemen auseinandersetzen müssen.

Tipp: Interdisziplinär ausgebildete Mitarbeiter sind in den meisten Unternehmen eher die Ausnahme. Und angesichts des Fachkräftemangels dürfte es vielen Fertigungsbetrieben schwerfallen, daran kurzfristig etwas zu ändern. Zum Change Management im Sinne von Industrie 4.0 gehört deshalb auch eine umfassende Aus- und Fortbildungsstrategie: Diese sollte nicht nur die Qualifikation eigener Mitarbeiter beinhalten, sondern auch den Kontakt zu Hochschulen und anderen Bildungsträger stärken.

Die Datenflut aus dem Maschinenraum bändigen

Dass mit der vernetzten Fabrik die Datenflut in den Unternehmen steigen wird, ist nicht von der hand zu weisen. im Mittelstand ist jedoch weniger die bloße Masse der informationen das problem – schnelle Leitungen sind ebenso vorhanden wie billiger Speicherplatz – als vielmehr die Frage, wie man aus der Vielzahl der Daten die relevanten Fakten filtert, aufbereitet und bereitstellt.

Tipp: Bei proALPHA übernimmt diese Aufgabe der Analyzer. Die Analyse-Plattform verarbeitet sekun-denschnell große Datenmengen. Sie kalkuliert und vergleicht nach zuvor festgelegten Regeln. Wich-tige Kennzahlen werden in Form dynamischer Diagramme visualisiert. Die Analysen beschränken sich dabei nicht allein auf vordefinierte Berichte. Mit dem proALPHA Analyzer lassen sich ebenso Ad-hoc-Auswertungen zu aktuellen Zahlen erstellen. Das ist speziell in Industrie 4.0-Szenarien hilf-reich: zum Beispiel, wenn es darum geht, anhand von Maschinendaten Anomalien, Abweichungen oder Qualitätsmängel zu erkennen.

integration trotz fehlender Standards

Die derzeit größte Bremse für Industrie 4.0 sind die fehlenden Standards. Ein bisschen erinnert das an den turmbau zu Babel. Jedes rad im Getriebe der vernetzten Fabrik spricht seine eigene Sprache. Maschinen und it-Systeme lassen sich deshalb auch nicht direkt miteinander verbinden. Zwar gibt es

2.

3.

4.

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bereits ansätze zur Standardisierung, doch wegen der Vielzahl der akteure aus it, telekommunika-tion, Maschinen- und anlagenbau wird es bis zur praktischen Umsetzung dauern.

Tipp: Integrationsplattformen vermitteln als Dolmetscher zwischen den Systemen. Sie beseitigen Medienbrüche und sorgen dafür, dass wichtige Informationen den Empfänger in Echtzeit erreichen. Sie verbinden nicht nur IT- und Telekommunikationssysteme, sondern auch Maschinen und IT. Das Ganze funktioniert sowohl vertikal – also entlang der Wertschöpfung innerhalb eines Unternehmens – als auch horizontal, über Unternehmensgrenzen hinweg. Letzteres ist in vielen Branchen essenziell, weil an Innovationen und Produkten meist mehrere Player beteiligt sind. Bei proALPHA übernimmt die Integration Workbench (INWB) die Rolle der Datendrehscheibe. Sie schafft lückenlose Prozesse zum Beispiel zwischen:

� Maschinen und ERP

� ERP und angrenzenden IT-Systemen

� Einzelnen Abteilungen und Standorten (Intercompany)

� Fremdsystemen (zum Beispiel Lieferanten, Kunden)

Werden Produktionsprozesse unternehmensübergreifend automatisiert, entfallen jene Doppelein-gaben, die an den Schnittpunkten vertikaler Lieferketten heute noch gang und gäbe sind. Hierfür gibt es zuweilen erstaunlich simple Lösungen – eine davon ist der proALPHA Produktkonfigurator. Mit seiner Hilfe können Kunden via Internet Produktvarianten aus vorkonfigurierten Merkmalen wie etwa Farbe, Maße oder Optik zusammenstellen. Die Parameter fließen direkt in die Produktionspla-nung ein. Das spart Zeit und Kosten und vermeidet die latente Gefahr von Eingabefehlern.

Komplexe Prozesse beherrschen

industrie 4.0 ist integration in reinkultur. Das Konzept verbindet alle Stationen und Elemente der Wertschöpfung und beseitigt selbst im hintersten Winkel der betrieblichen Leistungserstellung vorhandene Medienbrüche und Dateninseln. Dadurch steigen zwangsläufig Umfang und Komple-xität der Prozesse. Das birgt die Gefahr, irgendwann den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr zu sehen. Ein Beispiel: Führt eine Maschine bei herkömmlicher Produktion einen Auftrag nicht aus, lässt sich der Fehler relativ schnell lokalisieren. Schließlich ist die Zahl potenzieller Fehlerquellen begrenzt. Ganz anders die Situation in der vernetzten Fabrik: Gerät hier der produktionsprozess ins Stocken, kann das auf unendlich viel mehr Gründe zurückzuführen sein. Mit einer gezielten, schnellen Fehler-beseitigung könnte es unter Umständen also schwierig werden.

Tipp: Komplexe Prozesse werden beherrschbar, wenn Informationen transparent und entscheidungs-orientiert aufbereitet werden. Die Produktionsplanung „proALPHA Advanced Planning and Schedu-ling/Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme (APS/PPS)“ geht noch einen Schritt weiter: Mit der automatischen Planungsänderung sorgt das Modul dafür, dass die Produktion stets optimal läuft – egal welches Ereignis auch eintrifft.

5.

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tipps zur industrie 4.0-Einführung

So steigen Sie in die smarte Fertigung einEine Stärke des deutschen Mittelstands ist die hohe produktivität. Viele Unternehmen sind als hidden Cham-pions ihrer Branchen auf qualitativ hochwertige, innovative produkte spezialisiert. hinzu kommen ein tiefes Wissen um die eigenen Prozesse, eine flexible Arbeitsweise und häufig erste praktische Erfahrungen mit industrie 4.0-technologien. Eine optimale ausgangsbasis für die vernetzte Fabrik. Die herausforderungen der Konversion sind anspruchsvoll, aber beherrschbar – wenn das Vorhaben professionell umgesetzt wird .

4.0

Sammeln Sie praktische Erfahrungen

arbeiten Sie zweigleisig im parallelbetrieb

planen Sie langfristig und setzen Sie sinnvolle Meilensteine

planen Sie rechtzeitig, aber in kleinen Schritten

Seien Sie kreativ – lösen Sie sich von gewohnten Denkweisen

informieren Sie sich ausgiebig

planen Sie rechtzeitig, aber in kleinen Schritten

Die in der iDC-Studie befragten Unternehmen schätzten den Zeithorizont für die realisierung der komplett vernetzten Fabrik auf zehn Jahre. Die gleiche Meinung vertritt der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE): Er stellte fest, dass mit einer Realisierung von Industrie 4.0 „in einem volkswirt-schaftlich bedeutenden Umfang“ nicht vor dem Jahr 2025 zu rechnen ist.9 Schließlich ist das inventar in den meisten Unternehmen nicht industrie 4.0-kompatibel. Die wenigsten Unternehmen dürften geneigt sein, komplette Fertigungsstrecken auf einen Schlag nachzurüsten oder gar auszutauschen. hinzu kommt, dass sich die Standards bei neuen Technologien gerade in der Startphase sehr schnell ändern können. Viele Unter-nehmen warten noch ab, sollten aber rechtzeitig mit ihren Überlegungen rund um industrie 4.0 beginnen. Das ist umso wichtiger, weil sich industrie 4.0 nicht über Nacht, sondern nur in kleinen Schritten umsetzen lässt. planen Sie eine Evolution, keine revolution.

informieren Sie sich ausgiebig

Ein so großes Vorhaben wie die industrie 4.0-Konversion muss sorgfältig vorbereitet sein. Nutzen Sie hierfür alle vorhandenen informationsquellen. proaLpha bietet beispielsweise Workshops an, die ihnen helfen, die Ist-Situation zu analysieren und eine betriebsspezifische Strategie zu entwickeln. Demo- und Referenzinstal-lationen inspirieren, sind aber nicht eins zu eins übertragbar. Jedes Unternehmen muss seinen eigenen Weg finden.9 Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE): „VDE-Trendreport 2013“, März 2013.

abb. 4: anders als beispielsweise bei Erp-projekten lässt sich industrie 4.0 nicht binnen weniger Monate realisieren. Der Um-stieg ist eher Evolution statt revolution. Werden die wichtigsten aspekte beachtet, lassen sich die projektrisiken deutlich senken.

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planen Sie langfristig und setzen Sie sinnvolle Meilensteine

industrie 4.0-Szenarien lassen sich mit heutigen technologien umsetzen. allerdings bergen prozessänderungen stets ein gewisses risiko. Das gilt besonders bei so gravierenden Einschnitten, wie sie die vernetzte Fabrik mit sich bringt. Umso wichtiger ist es, der projektplanung ausreichend Zeit einzuräumen, um neue prozesse zu testen und zu optimieren.

Fahren Sie zweigleisig

Komplexe Prozesse lassen sich nicht über Nacht umkrempeln. Ebenso wenig werden Maschinen auf einen Schlag neu angeschafft. Stattdessen wird vorhandenes inventar sukzessive erweitert, nachgerüstet oder ersetzt. Mit jeder phase rücken aufbau- und ablauforganisation ein Stück näher ans Ziel. Gerade in mittelständischen Betrieben wird die Modernisierung – je nach Belastung durch das tagesgeschäft – mal schnell, mal weniger schnell vonstatten gehen. planen Sie also zumindest mittelfristig noch zweigleisig.

Sammeln Sie praktische Erfahrungen

Nicht alle mittelständischen Unternehmen besitzen bereits einschlägiges industrie 4.0-Wissen. Der Einstieg in die technologie ist daher mit einer mehr oder weniger langen Lernkurve verbunden. testen Sie industrie 4.0 daher zuerst in abgegrenzten, überschaubaren Szenarien. auf diese Weise sammeln Sie wichtige praktische Erfahrungen, bevor Sie geschäftskritische prozesse verändern.

Seien Sie kreativ

Vergessen Sie alles, was Sie über Fertigungsprozesse im Allgemeinen und betriebsspezifische Abläufe im Spezi-ellen wissen. Industrie 4.0 ist wie eine grüne Wiese, auf der Sie die Produktion völlig neu strukturieren können – ohne die restriktionen der Vergangenheit und mit Werkzeugen, die bislang nicht zur Verfügung standen. Doch mitunter fällt es schwer, die gewohnten Bahnen zu verlassen. Bei einer Umfrage der Branchenverbände BITKOM, VDMA und ZVEI aus dem Jahr 2013 gaben 129 der befragten 278 Unternehmen an, dass die Prozess- und Arbeitsorganisation zu den größten Herausforderungen beim Wechsel auf Industrie 4.0 zählt (s. Abb. 5). Nutzen Sie deshalb Beratungsangebote. Sie helfen, die Betriebsbrille abzulegen und eine neue perspektive einzunehmen. Sie fördern die Kreativität und bringen Best-Practice-Wissen in Ihr Unternehmen hinein.

abb. 5: Bei einer Umfrage der Branchenverbände BitKOM, VDMa und ZVEi zählte fast die hälfte der befragten Unternehmen prozess- und Organisationsänderungen zu den größten Herausforderungen bei Industrie 4.0-Projekten.10

10 tendenzumfrage zu industrie 4.0 der Branchenverbände BitKOM, VDMa, ZVEi, 2013

42

30

64

70

78

85

98

129

147

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00

Aus- /Weiterbildung

Rechtliche Rahmenbedingungen

Forschung

Verfügbare Fachkräfte

Security/Know-how-Schutz

Neue Geschäftsmodelle

Verfügbare Produkte

Prozess- /Arbeitsorganisation

Standardisierung

14

Fazit: ideale VoraussetzungenWenn die politik technische trends zur Chefsa-

che macht, dann ist die Wahrscheinlichkeit hoch,

dass man damit punkten kann. tatsächlich stehen

die Chancen gut, dass industrie 4.0 zu einer Er-

folgsgeschichte wird. Die rahmenbedingungen in

Deutschland – qualifizierte Mitarbeiter, hohe Pro-

duktivität, gute infrastruktur – sind dafür geradezu

ideal. Mindestens ebenso wichtig: Deutsche Unter-

nehmen sind bei der Umsetzung im internationa-

len Vergleich relativ weit. in einer Umfrage der VDi/

VDE-Gesellschaft für Mess- und automatisierungs-

technik bezeichnen 80 Prozent der Teilnehmer

Deutschland als führend oder zumindest als „fast

follower“ in Sachen industrie 4.0.11 Dieser techno-

logische trend ist eine Chance, Kosten weiter zu

senken, die Produktivität zu erhöhen und mit neu-

en Geschäftsmodellen wie etwa Losgröße 1 oder

innovativen after Sales Services im globalen Wett-

bewerb zu punkten. Die vernetzte Fabrik kann ent-

scheidend dazu beitragen, den industriestandort

Deutschland zu erhalten oder gar auszubauen. al-

lerdings ist die thematik alles andere als profan. im

Gegenteil, der Weg zur vernetzten Fabrik bedeutet

– je nach ausgangssituation – hohe investitionen,

massive Eingriffe in bewährte produktionsprozesse

und erhebliche anstrengungen bei der Mitarbeiter-

qualifikation. Das gilt selbst dann, wenn Unterneh-

men bereits einschlägige Erfahrungen mit relevan-

ten technologien gesammelt haben. Das problem:

auch in den USa und anderen industrienationen

sind Unternehmen an dem thema dran. Deshalb

ist es wichtig, dass sich mittelständische Fertigungs-

betriebe frühzeitig damit auseinandersetzen. Wer

einfach nur hofft, der Kelch möge an ihm vorüber-

gehen, riskiert langfristig die betriebliche Wettbe-

werbsfähigkeit.

Haben Sie Fragen oder möchten Sie in einem persönlichen Gespräch mehr erfahren? Dann kontaktieren Sie uns:

11 VDi/VDE-Gesellschaft für Mess- und automatisierungstechnik: „VDi-Statusreport industrie 4.0“, Juni 2014.

andree Stachowski Chief Sales Officer (CSO)

proaLpha Gruppe E-Mail: i40@proalpha.de

White paper industrie 4.0 15

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Die proaLpha Gruppe ist ein international führender Erp-anbieter und liefert Software, Consulting-, Service-, Schulungs- und Wartungsleistungen aus einer hand. Über 1.700 anspruchsvolle mittelständische Kunden in 50 Ländern vertrauen der mehr als 20-jährigen Expertise des wachstumsstarken Unternehmens. Maschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik und Hightech, Metallverarbeitung, Kunststoffindustrie, Großhandel sowie Auto-motive & Supply sind nur einige der Branchen, in denen proaLpha zu hause ist.

Die hoch flexible und skalierbare ERP-Komplettlösung proALPHA steuert mit ihrem breiten Funktionsspektrum sämtliche Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Mehr als 100 Entwickler arbeiten an der konti-nuierlichen Weiterentwicklung der Lösung. Dafür wurde proALPHA bereits acht Mal als eines der innovativsten mittelständischen Unternehmen ausgezeichnet.

Mit 30 Niederlassungen und zertifizierten Partnern sorgt das Unternehmen weltweit für Kundennähe. Die rund 700 proaLpha Mitarbeiter verbinden Beratungskompetenz mit einem tiefen Verständnis für die branchenspe-zifischen, unternehmerischen und fachlichen Anforderungen ihrer Kunden.

Über proaLpha

proaLpha Software Gmbh Auf dem Immel 8 67685 Weilerbach Tel. +49 (6374) 800 - 0 info@proalpha.de www.proalpha.de

Stand 05/2015