Was ist Industrie 4.0?

Die Lernfabrik Neue Technologien in Berlin-Adlershof war bis auf den letzten Platz gefüllt, als Alexandra Horn die Gäste begrüßte und die Arbeit des Kompetenzzentrums vorstellte. Andreas Beil, Geschäftsführer der Lernfabrik, lud für den Anschluss schon einmal zur Führung durch das Demonstrationszentrum ein, bevor er Philipp Fraas das Podium überließ.

Der Geschäftsführer und Mitgründer der F&M Werkzeug- und Maschinenbau GmbH gab einen guten Einblick in die Perspektiven und Herausforderung eines mittelständischen Unternehmens auf Digitalisierungsprozesse. Fraas stellte erst einmal grundlegende Überlegungen zu der Bedeutung von Industrie 4.0 an. Was unterschied den Begriff von den Automatisierungsprozessen in Betrieben seit den 70er Jahren?

Konsument Vorreiter bei der Nutzung der Hochtechnologie

Dabei stellte er fest, dass bei vorherigen Modernisierungen und technologisch-wirtschaftlichen Revolutionen immer die Industrie der Vorreiter war. Nun stelle sich dies ganz anders dar: die Hochtechnologie der Digitalisierung sei zu allererst bei den Konsumenten angekommen, die über das Smartphone einkaufen und Geld überweisen, Smart Houses steuern und andere multiple Aufgaben digital erledigen. Währenddessen nutzen viele Betriebe noch eher das Faxgerät und analoge Ordnerstrukturen zur Auftragsdokumentation, statt erweiterter digitaler Möglichkeiten. Computer würden manchmal eher als bessere Schreibmaschinen, denn als digital vernetzte Schalt- und Verwaltungszentren benutzt.

Hinzu käme oftmals die Herausforderung zwanzig Jahre alte und in der Anschaffung sehr teure Maschinen in digitale Prozesse einzubinden. Neue Maschinen seien aufgrund der hohen Preise für viele keine Option.

Wie digitalisierbar sind die Branchen?

Seine zentrale Frage war also: Warum digitalisiert sich die Industrie nicht so rasant wie etwa die Wirtschaftsbereiche des Einzelhandels oder Teile der Medien? Als einen Faktor machte Fraas Skalierbarkeit aus – also die Fähigkeit, die Leistung durch das Hinzufügen weiterer Hardware zu steigern. Die grundsätzliche Digitalisierbarkeit eines Gewerbes und die Digitalisierungskosten beeinflussten außerdem die Entscheidung des Unternehmers, Schritte in diese Richtung zu tun.

Die Digitalisierbarkeit vieler Branchen zeichnete er eher pessimistisch, sah Hürden in der Fähigkeit, bestimmte Eigenschaften von Rohstoffen digital abbildbar zu machen und somit die Wertschöpfungsprozesse adäquat zu digitalisieren. Auch sah Fraas Grenzen in vielen Absatzmärkten z.B. durch verderbliche Ware, wodurch sie nicht skalierbar seien.

Weiter verwies er auf bestimmte Traditionen z.B. im Maschinenbaugewerbe, dass Fertigungszeichnungen traditionell auf Papier gedruckt verwendet werden und eine Darstellung dessen auf einem Tablet kaum Mehrwert bringe und eher eine Scheindigitalisierung sei.

Gleichzeitig zeigte Philipp Fraas, wie im eigenen Betrieb dagegen mithilfe von digitaler Software schon länger gearbeitet wird. So werden Werkzeugdaten durch die CAD/CAM Software digital dargestellt und an die Produktionsmaschinen übermittelt. Bis auf die reale Produktion sei bereits jetzt fast jeder Geschäftsvorgang von der Produktionsauftragsvergabe, bis zu Auslieferung und dem Rechnungswesen, digital abgebildet.

Er gelangte jedoch eher zu dem Schluss, dass Digitalisierung wenn, dann umfassend geschehen müsse und dass das meiste, was als 4.0 verkauft werde, kaum Mehrwert bringe, sondern meist nur Datensammlung sei.

Datensammlung als Grundlage für Algorithmen und digitale Lösungen

Wie wichtig diese Datensammlung aber ist und auch wie es möglich ist, schon mit kleinen Schritten lösungsorientiert den Weg in die Digitalisierung einzuschlagen, zeigte der zweite Referent in der Lernfabrik, Jackson Bond, Mitgründer der Firma Relayr.

Leidenschaftlich beschrieb Bond, worum es bei Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge ganz grundlegend geht: Dinge lebendig machen. So wie der Mensch durch seine fünf Sinne lebendig werde, könnten Gegenstände wie ein einfacher Tisch durch Sensoren lebendig werden, also Informationen aus der Umgebung wahrnehmen.

Darum ginge es auch bei jenen großen, älteren Industriegeräten: sollten diese nicht schon von Haus aus Messdaten aufzeichnen, könnte ihr Verhalten und ihre Aktivitäten durch Sensoren aufgenommen werden. Mithilfe von Schnittstellen würden diese Daten dann digital verarbeitet und in einer Software visualisiert.

Dadurch wird es möglich, die Gesundheit und die Performance von Dingen online zu beobachten. So würden Fehlerquellen gefunden, Ausfallraten vermieden, dadurch die Produktion gesteigert und die Lebensdauer der Geräte verlängert.

Beispiel Kaffeemaschinenproduzent

Bond machte die Möglichkeiten und Vorteile anhand von drei Beispielen deutlich. So habe ein italienischer Hersteller von hochwertigen Espressomaschinen für die Gastronomie jedes Gerät durch verschiede Sensoren zum Kommunizieren gebracht. Über simple und optisch ansprechende Dashboards im Internet, die zuallererst zeigen, wo etwas nicht funktioniert, kann der Hersteller nun die Performance, Nutzung und geografische Lage jedes seiner Geräte einsehen.

So wird es möglich potentielle Fehlerquellen, Abnutzungen und zukünftige Ausfälle bereits vor Eintreten eines Schadens an den Kunden zu kommunizieren. Dieser Kontakt entsteht also nicht erst, wenn der Kunde wegen eines Schadens bereits verärgert ist, sondern kann aktiv bereits davor hergestellt werden. Zudem weiß der Hersteller auch nach einem Verkauf eines seiner Geräte auf dem zweiten Markt noch immer, wo sich das Gerät befindet und kann eine fortlaufende Kundenbetreuung für den neuen Eigentümer aktiv einleiten, was zuvor nicht möglich war. Somit verbessert sich der Service des Herstellers und die Funktionstüchtigkeit des Gerätes.

Der Begriff Internet der Dinge bedeute also in der Praxis vor allem, so Bond, Internet der alten Dinge. Die Konnektivität der alten Dinge werde durch Sensoren und Schnittstellen hergestellt.

Um herauszufinden, wie Prozesse digitalisiert bzw. digitale Lösungen für bestimmte Probleme in einem Betrieb kreiert werden können, nutzt auch relayr, wie mittlerweile einige Dienstleister, Methoden aus dem Design-Thinking: es wird sich mit am Produktionsprozess beteiligten Mitarbeitern, also den eigentlichen Experten, zusammengesetzt und der übliche Betriebsablauf analysiert. Wo kommt es regelmäßig zu Ausfällen, wo gibt es Probleme oder Reibungen im Ablauf, wo immer wieder Kommunikationsdefizite? Welche Bedarfe haben die einzelnen Mitarbeiter für ihre Arbeit? Im Ergebnis wird gemeinsam ein Prototyp für eines der sich heraus kristallisierenden Probleme und Bedarfe gebaut und getestet. Es wird schrittweise und im Kleinen angefangen.

Beispiel Flaschenabfüllgerätehersteller

Als anschauliches Beispiel nennt Bond einen Flaschenabfüllhersteller, einer der berühmten Hidden Champions des Mittelstandes in Deutschland mit ca. 40 % Marktanteil weltweit. Hier wird derzeit an einem Prototyp gearbeitet. Mithilfe der Mitarbeitergespräche konnten die von Ausfällen im Abfüllprozess anfälligsten Stellen identifiziert und vorherige Anzeichen definiert werden. Mithilfe von Sensoren an den betreffenden Stellen werden nun Daten gesammelt um aus den Annahmen brauchbare Daten und Algorithmen zu entwickeln.

Ziel ist es, dass die digitale Lösung anstehende Ausfälle bereits vorher erkennt. Dadurch können entsprechende Maßnahmen, wie das geringe Herunterfahren der Maschine oder Auswechseln einzelner Teile, bereits vor Eintritt eines Ausfalls eingeleitet werden und somit wiederkehrende finanzielle Einbußen vermieden werden. Simple Dashboards zeigen vor allem erst einmal, wo es gerade nicht läuft und je nach Nutzer im Betrieb werden unterschiedliche Daten und Datentiefen angezeigt.

Beispiel öffentliche Gebäude der Stadt Paris

Für Überraschung sorgte die Live-Schaltung in die Verbrauchsmessungen der Stadt Paris. Die Zuschauer konnten über ein ansprechendes Dashboard nicht nur zuvor sehen, wo in einer kleinen italienischen Stadt gerade ein Kaffee in einem Café gemacht worden war, sie sahen nun auch live, wieviel Strom und Gas derzeit in einigen Schulen, Kitas und Rathäusern verbraucht wurde und wie viele Personen zu welchen Zeiten sich in Räumen aufhielten. Die mittels Sensoren gesammelten Daten sollen bald für Effizienzanalysen und Einsparungsstrategien der Stadt genutzt werden.

Auf Erkundung in der Lernfabrik – digitale Geräte für kleine und mittlere Unternehmen

Angeregt durch diese Einblicke begaben sich die geladenen Mittelständler mit Elias Richter von der Lernfabrik auf Erkundung der modernen Gerätschaften des Ortes, an denen Fachkräfte aus- und weitergebildet werden und kleinere Fräs- oder Prototypaufträge umgesetzt werden.

Zeitgleich stellte Michael Engelhardt von der Firma Faro einen Laserscanner vor, der insbesondere für kleinere Unternehmen interessant ist, die beschädigte Einzelteile an ihren älteren Produktionsmaschinen haben. Der blaue Laserstrahl digitalisiert schnell und genau die Messdaten insbesondere von kleinen, zerklüfteten Teilen, wandelt sie in CAD/CAM-Werte um, so dass die Unternehmen mithilfe dieser Daten in kurzer Zeit ein Ersatzteil herstellen können.

Bei Häppchen, Getränken und Gesprächen klang der gelungene Abend aus.

Marie Landsberg

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