4 Dec

Keine Industrie 4.0 ohne „Industrie 3.0-Reife“: Darauf sollten Sie achten!

Wir erklären, wie die Verzahnung von der realen und digitalen Welt im Zeitalter der Industrie 4.0 funktionieren kann und wo der Unterschied zur Industrie 3.0 liegt. 

Die “reale” und digitale Welt verzahnen sich immer enger. Maschinen können mittlerweile in Echtzeit auf Ereignisse reagieren und die Fertigung dynamisch auf veränderte Bedarfe anpassen. Ein Unternehmensmitarbeiter kann mit seinen mobilen Endgeräten fast an jedem Ort der Welt arbeiten und über die Cloud seine Ergebnisse direkt für sein Team in Deutschland hochladen. Gleichzeitig haben sich auch die Anforderungen an ein Unternehmen verändert: Der Wettbewerb ist durch die Globalisierung stark angestiegen, die Kunden haben individuellere Wünsche und wollen ihre Produkte am besten schon beim Kauf vor der Tür stehen haben und viele Unternehmen versuchen, so flexible und schlanke Abläufe wie möglich zu definieren.

Um diese Anforderungen zu bewältigen, sollen sogenannte Cyber-Physische-Systeme, kurz CPS, genutzt werden. Sie verknüpfen Software- und Hardwaresysteme miteinander, die dann in der Lage sind, Daten zu empfangen, zu verarbeiten und zu versenden. Im zweiten Schritt geht es um die Reglementierung der Interaktion zwischen Maschine-Maschine und Mensch-Maschine, die das Unternehmen abhängig von der Technologie bestimmen kann. Dabei geht es zum Beispiel darum, wie selbstständig Maschinen untereinander arbeiten können und bei welchen Prozessschritten der Mensch als letzte Instanz überhaupt noch eingeschaltet wird.

Im Mittelpunkt der Industrie 4.0 steht immer der Austausch von Daten und was mit den Informationen gemacht werden kann. Hier gilt es sich die folgenden Stichwörter zu merken: horizontale und vertikale Integration. Was versteht man darunter?

Bei einer horizontalen Integration geht es um die Verknüpfung von Daten zwischen allen Teilnehmern der Supply Chain. Ein Beispiel: Hätte der Zulieferer einen Engpass, könnte er über eine gemeinsame Schnittstelle an die anderen Teilnehmer kommunizieren, dass er nicht oder nur zu einem späteren Zeitpunkt liefern kann. Damit könnte dann das wartende Unternehmen seinen Personaleinsatz umplanen oder ein anderes Produkt in der Produktion vorziehen. Bei dieser Form der Integration geht es folglich um einen verlässlichen Datenaustausch. Hierfür werden unter anderem ERP-Systeme genutzt, die über eine gemeinsame Schnittstelle ihre Informationen austauschen. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil dieses unternehmensübergreifenden Datenaustauschs sind eStandards. Sie ermöglichen, dass alle dieselben Informationen erfassen und die gleiche Methode nutzen, um sie zu dokumentieren, indem eindeutige Formate definiert werden.

ECR (Prozessstandard)

Das Efficient-Consumer-Response-Konzept beschäftigt sich mit der Optimierung von Geschäftsprozessen zwischen Industrie und Handel. Ziel ist es, durch die Neuausrichtung aller Geschäftsaktivitäten entlang der gesamten Wertschöpfungskette an die Bedürfnisse des Kunden die Prozesseffizienz zu erhöhen. Grundlage für eine enge, kooperative, multilaterale Zusammenarbeit von Herstellern, Händlern und Lieferanten ist der intensive Austausch nachfragebezogener Informationen durch die Verwendung eines elektronischen Datenaustausches durch den Einsatz geeigneter, aufeinander abgestimmter eStandards:

GDTI (Identifikationsstandard)

GDTI steht für eine globale Dokumenttyp-Identnummer. Sobald ein neues Dokument in Umlauf gebracht wird, erhält dieses eine GDTI, die anschließend von allen weiteren Partnern verwendet wird.

CPC (Klassifikationsstandard)

Die Central Product Classification ermöglicht, dass weltweit alle Nutzer dieses Standards dieselben Produktinformationen für Güter und Services klassifizieren. Ziel ist es, eine höhere Vergleichbarkeit zu erreichen.

FORTRAS (Transaktionsstandard)

FORTRAS standardisiert den Datenaustausch zwischen und mit Speditionen und gibt einheitliche Informationen über Verladeinformationen (auch Borderos genannt), Statusberichte und Entladeberichte.

 

Bei der vertikalen Integration geht es um den Datenaustausch innerhalb der IT-Landschaft eines Unternehmens zwischen verschiedenen Software-Lösungen. Folgende Dinge sind hierbei vorrangig zu beachten: Die Datenzentralisierung und die Vermeidung von Datenfehlern. Die Datenzentralisierung ist wichtig, damit alle Informationen aus den unterschiedlichen Systemen an einem einzigen Ort gespeichert werden. So wird vermieden, dass Daten in abgekapselten Datensilos mehrmals erfasst werden, nicht auffindbar sind, nicht von allen berechtigten Mitarbeitern abgerufen werden können oder sich durch punktuelle Änderungen nach einiger Zeit widersprechen. Dies führt zum zweiten Punkt. Gibt es zwei Daten, die genau das Gegenteil sagen, oder durch Fehler und Unvollständigkeit anderweitig im Konflikt stehen, wissen weder Mensch noch Maschine, wie sie weiterarbeiten sollen. Das kostet Geld, Zeit und führt im schlimmsten Fall zum Stillstand.

Die vertikale Integration hängt auch von der Homogenität der Systemlandschaften ab. Denn hier lässt sich immer wieder beobachten, dass die jeweilige Software teilweise nur schwer oder gar nicht miteinander kompatibel sind. Inkompatibilität bedeutet hier beispielsweise, dass Software 1 in Sprache A programmiert wurde. Software 2 allerdings in Sprache B. Damit wäre ein Übersetzer fällig, der die Kommunikation zwischen den Systemen über individuelle Schnittstellen ermöglicht.

Integrationsformen

Wandel zwischen Industrie 3.0 und 4.0
Unternehmen, die im neuen Zeitalter der Industrie 4.0 entstehen, versuchen die Anforderungen bereits von Beginn an umzusetzen. Allerdings gibt es in Deutschland natürlich auch viele mittelständische Betriebe, die noch die Anfänge der Industrie 3.0 miterlebt haben oder kaum diese Schwelle erreicht haben. Sie haben zusätzliche Herausforderungen zu meistern. Die nachfolgende Tabelle gibt zunächst eine kurze Übersicht über die konkreten Unterschiede zwischen den beiden Perioden:

Wandel der Anforderungen

Zu erkennen ist, dass in allen Bereichen ein Wandel stattgefunden hat. Die Echtzeit-Datenverarbeitung hat große Potentiale und birgt auch viele Herausforderungen. Diese liegen darin, in der Lage zu sein, die Daten zu analysieren, die Mitarbeiter auf die richtige Nutzung zu schulen, aber auch das Vertrauen in die Technik zu erzeugen. Ein Beispiel für die Weiterentwicklung zwischen Industrie 3.0 und 4.0 ist die Softwareverwaltung und Nutzerrechte. In der Vergangenheit standen die Server im Unternehmen und es wurde pro Lizenz der Software bezahlt. Heute ist es zunehmend wichtig, von überall auf Daten zuzugreifen, sodass sich oftmals Cloud-Systeme für Betriebe eignen. Damit kann gleichzeitig auch besser gesteuert werden, welche Teile der Software genutzt werden. Damit können Lizenzkosten flexibler gestaltet werden, wie nach verfügbaren Funktionsmodulen oder nach Häufigkeit der Nutzung.

Keine Industrie 4.0 ohne Industrie 3.0-Reife
Für Unternehmen, die im Zeitalter der Industrie 3.0 entstanden sind, ist es wichtig nicht zu unterschätzen, dass sie zunächst die Anforderungen der Industrie 3.0 umsetzen müssen, bevor sie versuchen, Industrie 4.0 im Betrieb zu etablieren. Konkret bedeutet dies, dass Prozesse bereits IT-gesteuert durchgeführt werden, ein unternehmensweites, verlässliches Datenfundament existieren muss, die Mitarbeiter die Daten analysieren können und eine elektronische Datenverarbeitung über Abteilungsgrenzen hinweg stattfindet. Erst wenn IT-Landschaft und Prozesse diese Reife erreicht haben, können im nächsten Schritt die Vorteile, die beispielsweise durch das Internet und andere Technologien hinzugekommen sind, in Gänze genutzt werden. Hierzu gehört beispielsweise die Echtzeit-Datenverarbeitung und die selbstständige Reaktion der Maschine auf per Sensoren erhaltene Informationen.

Bei der Vernetzung der Anlagen und IT-Landschaften müssen KMUs abwägen, ob neue, finanziell aufwendige Systeme und Anlagen mit dem aktuellsten Entwicklungsstand angeschafft oder bestehende, kostengünstige Infrastrukturen beibehalten werden. Ein Unternehmen, das noch veraltete Technologien verwendet, muss natürlich langfristig auf die neuen Techniken umrüsten. Doch die Kosten für Cyber-Physische-Systeme und homogenisierte Systemlandschaften sind gerade für kleine Unternehmen immens. Es ist daher zu empfehlen, dass ein Unternehmen mit Augenmaß prüft, in welchen Schritten solch eine Umrüstung sinnvoll und bezahlbar ist und sich bei Bedarf professionelle Hilfe holen.