Smart Factory – Wie die Digitalisierung Fabriken verändert · Zweck Digitales Vorab-Design der...

Eine Publikation der Lünendonk GmbHin Zusammenarbeit mit

Lünendonk®-Whitepaper

Smart Factory – Wie dieDigitalisierung Fabriken verändert

Transformation von der Werkshalle bis zurUnternehmensleitung

und dem exklusiven Medienpartner

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L Ü N E N D O N K® - W H I T E P A P E R„ S M A R T F A C T O R Y “

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„... das erste Kapitel … offenbart, dass es momentan mehr blumigen Diskurs zu Industrie 4.0 gibt als eine entspre-chende Realität.“

Aus der Besprechung eines Wirtschaftsbuchs zur Industrie 4.0, erschienen 2015 (FAZ, 18.1.2015)

„Niemand kann heute sagen, wie genau sich die Wirtschaft durch die Digitalisierung verändern wird. Das Schlag-wort Industrie 4.0 verweist nicht auf etwas Abgeschlossenes, sondern auf eine Entwicklung, die in vollem Gange ist.Es gibt keinen Masterplan, der uns sagen könnte, was wir tun müssen, um das Beste aus den Möglichkeiten derDigitalisierung zu machen.“

Heinrich Hiesinger, Vorstandsvorsitzender ThyssenKrupp, in Davos (FAZ 31.1.2016)

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Vorwort: Die nächste industrielle Revolution

Mario ZillmannLeiter Professional Services

Claus Wilk, Stellv. ChefredakteurFachzeitung Produktion

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

ein Gespenst geht um in Europa – und weltweit. DasGespenst die Industrie 4.0. Alle publizierenden Mächtehaben sich zu einer heiligen Jagd nach diesem Ge-spenst verbündet. Diese formale Anleihe bei einemweltbekannten Manifest, einer Antwort auf die ersteindustrielle Revolution, scheint uns ein geeigneterEinstieg in das Thema, das die nächste industrielleRevolution vorantreibt.

Die Digitalisierung der Industrie, die Industrie 4.0, isteine verändernde Macht ─ bezeichnen wir sie ruhigmit dem leider zu oft missbrauchten Schlagwort alsdisruptiv. Es ist daher Zeit, eine Navigationshilfe fürUnternehmen auf dem Weg in das neue Industriezeit-alter zu geben.

Von tiefer Verunsicherung über das Internet der Dingeberichtet eine große deutsche Tageszeitung vomWeltwirtschaftsgipfel in Davos 2016. Paradox sei dieSituation, dass in Deutschland die Diskussion über dasPhänomen zwar in aller Munde ist, jedoch fehle es aneiner einheitlichen Definition – in den VereinigtenStaaten dagegen sei der Begriff „Industrie 4.0“ zwarweitgehend unbekannt, aber die Unternehmen seien in

der Praxis weiter. Nun ist die diagnostizierte Un-bekanntheit des Begriffs auf der anderen Seite desAtlantiks verzeihlich, denn dort wird es „IndustrialInternet“ genannt. In jedem Fall gibt es auf beidenSeiten des Atlantiks etliche Beispiele von prototypen-haft entwickelten digitalen Lösungen in der Ferti-gungsindustrie.

Das Potenzial der technischen Möglichkeiten zur Ver-änderung wird erkannt, aber sowohl bei der Vision alsauch in der praktischen Umsetzung tun sich die tradi-tionellen Unternehmen noch schwer. Auch viele derveröffentlichten Beiträge über die Industrie 4.0 und dieSmart Factory bleiben allgemein – das dürfte demVorantasten in völlig neue Bereiche geschuldet sein.

Einen Beitrag zur Klärung von Sachverhalten soll diesesWhitepaper leisten. In fachlicher Zusammenarbeit mitT-Systems konzentrieren wir uns auf die Smart Factory,ein Herzstück der Industrie 4.0. Sie bietet Chancen, sieerfordert Investitionen und sie fordert das Manage-ment bei der Gestaltung des Übergangs in eine neueWelt der Industrie.

Der Weg dahin ist jetzt noch weitgehend unbeschritten;daher hoffen wir, mit diesem Whitepaper dem Lesereine Orientierungshilfe geben zu können.

Wir wünschen Ihnen eine nützliche Lektüre!

Herzliche Grüße

Mario Zillmann Claus Wilk


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Dienstleistungsbereiche Produzierendes Gewerbe ohne Baugewerbe Baugewerbe Land- und Forstwirtschaft, Fischerei


Industrielle Fertigung: Ein Eckpfeiler derdeutschen Wirtschaft verändert sich

BEDEUTUNG DER FERTIGUNGSINDUSTRIE FÜRDEUTSCHLANDHat die Fertigungsindustrie für Deutschland noch eineBedeutung? Befinden wir uns nicht bereits seit Langemauf dem Weg in die Dienstleistungsgesellschaft, dieheute fast 70 Prozent der nationalen Bruttowertschöp-fung ausmacht? Ganz so ist es noch nicht. Immerhinentfällt mehr als ein Fünftel (22%) der nationalen Brut-towertschöpfung auf das verarbeitende Gewerbe.Darin enthalten sind Vorzeigeindustrien wie die Auto-mobil-, die Elektro-, die Chemische Industrie, die Me-tallindustrie und der Maschinenbau mit Exportquoten,die sich zwischen 30 Prozent und 65 Prozent bewegen.Die Digitalisierung der Produktionsabläufe wird alldiese Branchen vollständig umkrempeln: Die Bezie-hungen zu Lieferanten und Abnehmern werden auf

eine komplett digitalisierte, da vollständig vernetzte,Basis gestellt; und – so ganz nebenbei – die Produktewerden sich ändern, da viele von ihnen durch After-Sales-Services ergänzt oder die Grundlage für neueservicebasierte Geschäftsmodelle werden. Beispielesind Serviceeinnahmen durch den Verkauf von Soft-warelizenzen beziehungsweise dem Angebot vondigitalen Mehrwertdiensten aus der Cloud wie dieSteuerung von Produktionsanlagen, Service-Portale fürServicemitarbeiter oder viele andere Geschäftsprozes-se. Und damit wären wir dann wieder beim Marsch indie Dienstleistungswirtschaft. Aber unser Thema ist:Wohin bewegt sich denn die Fertigungsindustrie inDeutschland in den nächsten Jahren? Wie wirkt sichder Megatrend Digitalisierung auf die Fertigungsin-dustrie aus?

WIRTSCHAFTSSTRUKTUR IN DEUTSCHLAND

Abbildung 1: Wirtschaftsstruktur in Deutschland; Quelle: Statistisches Bundesamt, Statistisches Jahrbuch 2014

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2013 1991

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Gemessen als Anteil der nominalen Bruttowertschöpfung des jeweiligen Wirtschaftsbereichs an der nominalen Bruttowertschöpfung insgesamt.

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WAS BEDEUTET DAS EIGENTLICH: DIGITALISIERUNG,INDUSTRIE 4.0 UND SMART FACTORY?Schlagworte in diesem Zusammenhang lauten Indust-rie 4.0, digitale Fertigung, das Industrial Internet, SmartFactory und Internet der Dinge, der Dienste, des

Everything. All diese Technologiebegriffe erforderneine grobe Sortierung und Einordnung in die aktuelleDiskussion um die Digitalisierung, bevor sinnvoll mitihnen argumentiert werden kann. Beginnen wir mitdem Begriff Industrie 4.0.

BEGRIFFLICHKEITEN IN DER INDUSTRIE-4.0-DISKUSSION

Abbildung 2: Illustrativ: Begrifflichkeiten in der Industrie-4.0-Diskussion

Industrie 4.0 ist der breitere Begriff. Er umfasst Netz-werke von Lieferanten, Produktion, Logistik und Absatz.Starr vernetzte Prozessketten mit einer deterministi-schen Planung werden ersetzt durch intelligente Wert-schöpfungsnetzwerke aus Produktionsstätten undInterlogistik, die sich weitestgehend selbst steuern aufder Basis von cyber-physischen Systemen.

Volkswirtschaftliche Effekte durch die Industrie 4.0Industrie 4.0 wird ein hohes zusätzliches Marktpoten-zial zugeschrieben. Eine Studie des Bitkom e.V. qualifi-ziert Wertschöpfungspotenzial für die sechs BranchenMaschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik, Automo-bilbau, Chemische Industrie, Landwirtschaft sowieInformations- und Kommunikationstechnologie: Fürdiese Branchen wird bis 2025 ein zusätzliches Wert-schöpfungspotenzial von 78 Milliarden Euro (jährlich1,7 Prozent Wachstum) durch Industrie-4.0-Technologien erwartet. (Abb. 3).

Nun hängen Prognosen von den getroffenen Annah-men ab. Es zeichnet sich aber in verschiedenen Studi-en das übereinstimmende Bild ab, dass die Digitalisie-rung der Industrie erhebliche zusätzliche Umsätzeermöglichen wird. So geht der IT-BranchenverbandBITKOM von einem volkswirtschaftlichen Potenzial fürDeutschland durch Industrie 4.0 von rund 28 Milliar-den Euro pro Jahr aus. Die Managementberater vonRoland Berger erwarten dagegen ein Marktpotenzialvon etwa 20 Milliarden Euro pro Jahr.

Diese Einschätzung stützen die in jedem Jahr vonLünendonk analysierten Managementberatungen.Ihren Prognosen zufolge fließen im Jahr 2015 die Bud-gets der Kunden vor allem in Effizienz- und Wachs-tumsprojekte. „Neue Geschäftsmodelle“ sowie „Indust-rie 4.0“ gehören als Investitionsthemen ebenfalls dazu.


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WERTSCHÖPFUNGSPOTENZIAL INDUSTRIE 4.0

Abbildung 3: Wertschöpfungspotenzial der Industrie 4.0 in ausgewählten BranchenQuelle: BITKOM, Fraunhofer IAO: Industrie 4.0 – Volkswirtschaftliches Potenzial für Deutschland, 2014

TECHNOLOGIEFELDER DES INDUSTRIE-4.0-KONZEPTS

Abbildung 4: Technologiefelder für die Industrie 4.0 im ÜberblickQuelle: BITKOM, Fraunhofer IAO: Industrie 4.0 – Volkswirtschaftliches Potenzial für Deutschland, 2014

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ZUKUNFTSFELDER FÜR INDUSTRIE 4.0 UND SMARTFACTORYDie technische Verwirklichung einer Industrie 4.0 er-fordert Investitionen, Innovationen und neue Lösungenin etlichen Technologiefeldern. Die Darstellung dieserTechnologiefelder variiert nach Quellen und Betrach-tungsperspektive. Wichtig ist, dass die Smart Factoryein Teil der Industrie 4.0 ist, allerdings ihr Herzstück(Abbildung 4).

Im Kern geht es bei der Smart Factory darum, Maschi-nen und Anlagen mit Hilfe von Software so zu vernet-zen, dass sie intelligent miteinander kommunizierenund ihre Arbeitsschritte automatisiert aufeinanderabstimmen. Diese Vernetzung erfolgt sowohl innerhalbeiner Fabrik, aber zukünftig vor allem innerhalb vonProduktionsnetzwerken. Diese Netzwerke bestehen inder Regel aus mehreren Werken eines Industrieunter-nehmens sowie den Produktionsstätten seiner Zuliefe-rer und – je nach Geschäftsmodell – auch seiner Kun-den.

Die Smart Factory benötigt eine Reihe von Basistech-nologien wie Rechenleistung, Speicherleistung, Breit-bandinternet sowie die Cloud zur Entwicklung undBereitstellung digitaler Lösungen und Plattformen inder Fertigung. Ferner sind vernetzende Schlüsseltech-niken wie Cyber Physical Systems, Embedded Systems,M2M, Aktoren und Sensoren und standardisierteKommunikationsprotokolle notwendig.

Das Internet der Daten und Dienste bietet mittlerweilenahezu unbegrenzte Speicher- und Netzkapazitäten,hoch verfügbare und performante Netze, neue Appli-kationen, Mobility, Big Data und Cloud Computing.Durch die Konvergenz „beider“ Internets entstehen„smarte Werkstücke“, die alle Informationen für ihreProduktion mit sich tragen, und „Smart Factories“, diesich durch Dynamik und Vernetzung auszeichnen.

Ein weitere entscheidender Faktor für Industrie 4.0 sinddie Halbleiter, die durch neue Technologien wieGalliumnitrid in ganz andere Dimensionen vorstoßen.Halbleiter sind in Form von Sensoren oder RFID-Labelin Maschinen und Anlagen beziehungsweise in Pro-dukten ein zentraler Enabler der smarten Produktion.

Diese Vielschichtigkeit der unterschiedlichen Techno-logien, die bei Industrie 4.0 zusammenspielen, bedeu-tet für die Industrieunternehmen vor allem eine großeHerausforderung bei ihrer Integration in ein Gesamt-system. Kritischer Faktor ist in den meisten Unterneh-men noch die traditionelle IT-Prozessumgebung sowieOrganisationsprozesse, die noch in alten Silos agieren.Bei Industrie-4.0-Projekten müssen die neu entwickel-ten digitalen Lösungen respektive die Embedded Sys-tems in den Maschinen und Anlagen immer auch mitder bestehenden Backend-IT vernetzt werden, washäufig das größte Problem darstellt.


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Die Smart Factory – das Herzstückder Industrie 4.0

VISION DER SMART FACTORYDie Umsetzung des Konzepts Industrie 4.0 imShopfloor erfolgt über die Realisierung der SmartFactory. Im Mittelpunkt einer Smart Factory steht dieechtzeitfähige, intelligente, horizontale und vertikaleVernetzung von Menschen, Maschinen, Objekten undIKT-Systemen zum dynamischen Management vonkomplexen Produktionssystemen. Entscheidend ist,dass alle Gegenstände der Fabrik, von einzelnen Werk-zeugen und Produkten bis hin zu kompletten Anlagen,mit integrierter Rechenleistung ausgestattet sind. Da-mit können sie Daten aus ihrer Umgebung erfassen,verarbeiten und weiterleiten und sich innerhalb ihresNetzwerks selbst organisieren. So kann der Rohling derProduktionsstraße mitteilen, welcher Fertigungsschrittausgeführt werden muss. Die Steuerung der Produkti-on erfolgt zum Teil mit Echtzeitinformationen. Auch

das Umrüsten der Produktionsanlagen selbst wirdflexibler durch anwenderfreundliche Plug-&-Play-Konzepte für das schnelle, aufwandsarme Umrüstenvon Maschinen. Das beschreibt eine Smart Factory.

In der Smart Factory werden die Daten zwischen den(Steuerungs-)Systemen bidirektional ausgetauscht –vertikal, aber auch horizontal. Die Systeme sind – inEchtzeit – miteinander vernetzt beziehungsweise inte-griert. Ziel ist die Erfassung aller relevanten Prozess-und Bewegungsdaten in Echtzeit und eine zeitnaheVerarbeitung mit einer Integration der betrieblichenund unternehmerischen Steuerungssysteme wieSupply Chain Management, Manufacturing Execution(MES), Enterprise Resource Planning (ERP) und ProductLifecycle Management (PLM) siehe Abb. 5).

DIE SMART FACTORY

Abbildung 5: Illustration der Smart Factory

Quelle: T-Systems International GmbH

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Zweck Digitales Vorab-Designder ProdukteFabrik-und

Montageplanung

Automation, Optimierungund Steuerung der

Produktion

Steuerung von Supply Chains.Wertschöpfung durch Integration von

Produkten und Services

Realisierung Software für digitaleDarstellung der Produkte

und Produktionsverfahrenvor der physischen

Herstellung

ICT, Fabrik-Infrastruktur,Embedded Cyber-Physical

Items.

ICT für integrierte Konnektivität.Managing verteilter

Produktionskapazität. NeueGeschäftsmodelle

ErwarteterProduktivitätsschub Design-Produktivität Fertigungsproduktivität Supply-Chain-Produktivität

Digital Factory Smart Factory Virtual Factory

Auch bei der „Factory“ werden viele Begriffe manchmalunterschiedslos verwendet. Die Smart Factory ist imGrunde eine Stufe der Fertigung auf Basis einer fort-schrittlichen Anwendung der Informations- und Kom-munikationstechnologie. Sie produziert intelligent und

automatisch. Andere Stufen sind die Digital Factory,die der virtuellen Planung von Produkten und Produk-tionsprozessen dient, und die Virtual Factory, die einGesamtsystem aus mehreren Smart Factories undintelligenter Logistik ist (Abb. 6).

STUFEN ICT-BASIERTER FERTIGUNG

Abbildung 6: Stufen ICT-basierter FertigungNach: An Assessment of Technology Roadmaps for Advanced Manufacturing. An Overview for the DTAPP Consultation with Manito-ba Industry. Fred Doern. Red River College, 2014

Bekanntheit des Begriffs Smart FactoryDie aktuelle Lünendonk-Studie “Der Weg zur Industrie4.0 – Wie Verantwortliche aus den Bereichen SCM undProduktion den Status quo beurteilen” hat ergeben,dass knapp 80 Prozent der befragten Führungskräfteden Begriff „Smart Factory“ kennen.

Diese hohe Bekanntheit zeigt, dass die untersuchtenUnternehmen durchaus sich mit den Chancen undPotenzialen beschäftigen, durch die Vernetzung vonProduktionsprozessen, sowohl intern als auch unter-nehmensübergreifend, erhebliche Synergieeffekteerzielen. Dies kann beispielsweise durch eine präzisereund proaktivere Steuerung des Materialfluss gesche-hen oder dadurch, dass sich die Produktionsumge-bung situativ an die Bedürfnisse und Planungen derKonsumenten beziehungsweise der Abnehmerunter-

nehmen anpassen und somit Engpässe respektiveÜberschüsse vermieden werden können.

SMART FACTORY ÜBERWIEGEND BEKANNT

Abbildung 7: Frage: Kennen Sie den Begriff „Smart Factory“?n = 98, Quelle: Lünendonk-Whitepaper Der Weg zurIndustrie 4.0 – Wie Verantwortliche aus den Bereichen SCMund Produktion den Status quo beurteilen”.

79%

21%

Begriff "Smart Factory" ist bekannt

Begriff "Smart Factory" ist nicht bekannt


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BAUSTEINE DER SMART FACTORY – VOMSHOPFLOOR BIS ZUM BUSINESSDer externe Rahmen für die IndustrieDer übergreifende Rahmen für Industrie 4.0 und dieSmart Factory sind offene Standards zur Kommunika-tion der einzelnen Werkstücke, Maschinen und An-wendungen – an ihnen wird derzeit gearbeitet – undumfassende flächendecke Breitbandkommunikation,um Daten überall dort zur Verfügung zu haben, wo siegebraucht werden – in der Fabrik und im Produktions-netzwerk (Mobility).

Normen und Standards für die Smart FactoryZur Verwirklichung einer Smart Factory sind eine uni-verselle Produktionssprache sowie Standards undNormen als eine gemeinsame semantische Basis not-wendig. Die für Industrie 4.0 relevanten Normen undStandards werden auf verschiedenen technischenEbenen und von verschiedenen Gremien ausgehandeltund entwickelt. Wichtige Aufgabe einer gemeinsamenPlattform ist die Einbettung vorhandener Normen undStandards im Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0.Der ZVEI hat gemeinsam mit Partnern die eine Refe-renzarchitektur für Industrie 4.0 (RAMI 4.0) entwickelt,

die eine Grundlage für die Standardisierung einerSmart Factory vorgibt (Abb. 8). Das RAMI ist im We-sentlichen ein Architekturrahmen, innerhalb dessensich Industrieunternehmen und Softwareanbieter beider Entwicklung von digitalen Lösungen in der Indust-rie bewegen können.

Die in Deutschland entwickelte industriebasierte Refe-renzarchitektur Plattform Industrie 4.0 hat in den USAihre Entsprechung in den – datenbasierten – Vorschlä-gen des Industrial Internet Consortiums (IIC). DemVernehmen nach nähern sich die beiden Konzepteinzwischen an, was für die Zusammenarbeit beiderführender Wirtschaftsnationen essentiell ist.

Nur am Rande sei bemerkt: Es gibt natürlich die Not-wendigkeit eines rechtlichen Rahmens, zum Beispielbei der Absicherung der Liefer-und Leistungsbezie-hungen in einer automatisierten Supply Chain oder beiHaftungsfragen der Robotik. Weiterhin ist es einewichtige Compliance-Thematik, wo Daten aus demPartner-Ökosystem einer vernetzten Industrie liegenund zu welchen Zwecken sie verwendet werden dürfen.

INDUSTRIE 4.0 BENÖTIGT EINE PLATTFORM ZUR INTEGRATION ALLER SYSTEME

Abbildung 8: Das Referenzarchitekturmodell RAMI 4.0 als Grundlage einer Industrie 4.0-Plattform, Quelle: ZVEI

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Technikbausteine für eine Smart FactoryWeitere wichtige Bausteine und Technologien für dieSmart Factory sind bereits vorhanden: Aktoren, Senso-ren, Produktionstechnik (Robotik, 3-D-Druck), IT undihre Vernetzung zu Cyber-Physical Systems sowie die

verschiedenen IT-Anwendungen für die Produktions-und kaufmännische Steuerung. Ihre Vernetzung überBreitband und Steuerung über die Cloud ist zumindesttechnisch bereits möglich (Abb. 9).

Abbildung 9: Technologien zur Realisierung der Smart Factory, Ergänzt auf Basis: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie(BMWi), Industrie 4.0. Volks- und betriebswirtschaftliche Faktoren für den Standort Deutschland, 2015

Einige ausgewählte Bausteine der Smart Factory sollenim Folgenden kurz angerissen werden.

IPv6 – das Internetprotokoll der nächsten Generationmit ausreichend AdressenDas Internetprotokoll der 6. Generation (IPv6) ist dieBasis zur Entwicklung und Implementierung von In-dustrie-4.0-Technologien. Es stellt gegenüber seinenVorgängern einen genügend großen Adressraum zurVerfügung, um alle intelligenten Objekte auch eindeu-tig über das Internet adressieren zu können.

Embedded Systems, intelligente Objekte und Cyber-Physische Systeme (CPS)Grundlage für die intelligente Vernetzung sind Em-bedded Systems, sprich die Ausrüstung von Objekten

mit Sensoren, Identifikatoren, Aktoren, Mikrocontrol-lern und Kommunikationssystemen:

Sensoren liefern Daten über das direkte Umfeld desObjekts.Identifikatoren dienen zur eindeutigen Identifikationdes Objekts, zum Beispiel ein Barcode, ein RFID-Transponder.Aktoren bewegen Objekte wie Stellhebel etc.Mikrocontroller, als Herz eines Embedded Systems,analysieren die Daten, bestimmen den Status desObjekts und entscheiden über nächste Arbeitsschritte.Kommunikationssysteme stellen die Interaktion mitfunk- beziehungsweise kabelbasierten Netzen her.

Beispiele für intelligente Objekte in Produktion undLogistik sind intelligente Behälter oder Werkzeuge. Der

Sensorik Innovative Produkte ICT

Technologie AktorenSensorenCyber-physikalischeSystemeLogistiksysteme(inter und intra-company)

Digital aufgerüsteteFertigungsstraßenCyber-physikalische SystemeMESM2M-LösungenMobility-LösungenHMI Human Machine Interface(sichere Endgeräte)Additive Fertigung (3-D-Druck)Robotik

IP v6Cyber-physikalische SystemeIKT-InfrastrukturBreitbandNetzkommunikationERPPLMSCMDatenbanken, In-MemoryCloud ComputingBig DataAnalyticsAugmented RealityCyber-Security

Prozessleistung EchtzeitfähigkeitVerfolgbarkeitZuverlässigkeitVollständigkeit

Vollständige VernetzungSelbstkonfiguration

Wireless & mobile VernetzungEchtzeitfähigkeitDatenschutz


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intelligente Behälter ist beispielsweise über einen RFID-Transponder zu identifizieren und kann jederzeit selbstüber seinen Standort und seinen Inhalt Auskunft ge-ben.

Das ist darüber hinaus die Grundidee von Mobility inder Smart Factory: jedem Bauteil die Anleitung zuseiner Produktion mit auf den Weg zu geben. Dieskann über Barcodes, RFID und andere Technologiengeschehen. Dadurch wird es wesentlich einfacher, einekleinteilige Produktion durchzuführen.

Breitband und EchtzeitdatenDurch den flächendeckenden Einsatz von cyber-physischen Systemen wird in der Smart Factory eineInfrastruktur benötigt, die wesentlich mehr und andereDaten bewältigt. Breitbandnetzwerke bilden das Rück-grat für die Anwendungen in der Fabrik. Hierzu müs-sen sie hoch verfügbar sein und hohe Datenübertra-gungsraten ermöglichen. Die Kommunikationsnetzemüssen bezüglich Latenzzeiten, Ausfallsicherheit undServicequalität ausgebaut und zudem echtzeitfähigsein.

Während im innerbetrieblichen Bereich vor allem Wire-less Local Area Networks (WLAN) zum Einsatz kom-men, kann im außerbetrieblichen Bereich auf die Mo-bilfunknetze zurückgegriffen werden. Funknetzwerkesind aber für den Einsatz im industriellen Umfeld wei-ter zu entwickeln. Dies betrifft neben der Bandbreitevor allem die Stabilität, Verfügbarkeit und Sicherheit.

Intelligente Maschinen mit M2M-KommunikationEine weitere Komponente der Smart Factory sind intel-ligente Maschinen, die nicht nur mit dem Bediener inInteraktion treten, sondern auch direkt mit anderenMaschinen und Werkstücken kommunizieren. Sieübermitteln Auftrags-, Materialdaten und Statusinfor-mationen sowie Informationen zur vorbeugendenInstandhaltung. Dabei sammeln sie Daten über ihrenSystemzustand und über die laufenden Prozesse.M2M-Lösungen ermöglichen es, Daten zum Zustand

von Maschinen und zum Stand der Produktion auto-matisch zu erfassen und in Echtzeit weiterzuleiten.

HMI – Human Machine InterfacesBei der Interaktion zwischen intelligenten Objekten,Produkten und Maschinen mit dem Menschen in derSmart Factory spielt die Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI – Human Machine Inter-faces) eine besondere Rolle. Mobile Endgeräte wieSmartphones oder Tablet-PCs ermöglichen eine direk-te Einbindung des Menschen in die Kommunikations-netze einer Smart Factory. Mithilfe von AugmentedReality werden den Beschäftigten in der FabrikhalleInformationen als virtuelle Ergänzung zur physischenSmart Factory zur Verfügung gestellt.

Steuerungssysteme für die ProduktionDie Echtzeitsteuerung eines Produktionsprozessesübernehmen Manufacturing-Execution-Systeme (MES),auch als Produktionsleit- oder Fertigungsmanage-mentsysteme bezeichnet. Sie sind seit Langem einge-setzt; allerdings fehlt bisher ihre vollständige Vernet-zung. Sie verwalten Ressourcen wie Personal, Betriebs-und Produktionsmittel und Lieferteile. Dazu gehörtauch die Erfassung und Aufbereitung von Produkt-und Produktionsdaten, von Betriebs-, Maschinen- undPersonaldaten. Auf dem Shopfloor agieren die Ma-schinen zur Bearbeitung der Werkstücke; Sensorenregistrieren alle relevanten Parameter; Aktoren undRoboter übernehmen die Produktionstätigkeiten. DieDatenerfassung und Steuerung funktionieren überspeicherprogrammierbare Steuerungen.

Die Steuerung innerhalb eines Produktionsabschnittsübernehmen industrielle Prozessrechner, die auf Basiseines TCP/IP-Protokolls kommunizieren. Das Manufac-turing Execution System ist dann in ein übergeordne-tes Enterprise Resource Planning System (ERP) einge-bettet, mit dem alle Ressourcen des Unternehmensgeplant und gesteuert werden. Die Smart Factoryverlangt dabei den durchgängigen bidirektionalenDatenaustausch zwischen allen Ebenen (siehe Abb. 10).

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Cloud Computing: Speicherplatz und verteilte Softwarefür die Smart FactoryDie Smart Factory erfordert eine umfassende Echtzeit-lösung für die Datenspeicherung und -verarbeitung, aufdie alle Steuerungsebenen zugreifen. Cloud Computingist eine mögliche Daten- und auch Informationsbasis fürdie Smart Factory und kann eine Plattform zur Speiche-rung von Daten sowie zur Ausführung von Anwen-dungen im Intra- beziehungsweise Internet sein. Dieintelligenten Objekte, Produkte, Maschinen und internenIKT-Systeme sind dann über Kommunikationsnetze mitder Cloud verbunden. So werden Anwendungen zentralverwaltet und gepflegt. Im Rahmen von Cloud-Compu-ting-Lösungen können auch wesentlich größere Daten-mengen als bei herkömmlichen innerbetrieblichenServerlösungen verarbeitet werden. Dies ermöglicht, BigData zur Analyse, Planung, Regelung und Optimierungder Smart Factory zu nutzen.

Big Data und AnalyticsIm Gegensatz zur bisher typischen Mess- und Regel-technik, bei der die Fertigungsindustrie häufig Techno-logieführer ist, geht es in der Smart Factory um dieGewinnung neuer Informationen und um neue Ferti-

gungskonzepte. Die sich aus diesen Echtzeitdaten-mengen ergebenden Big-Data-Volumina stellen hoheAnforderung an das IT-System und die IT-Infrastruktur.Die Analyse von Big Data geschieht über DataAnalytics und setzt hohe Rechenkapazitäten voraus.

Sensordaten müssen erfasst, übertragen und ausge-wertet werden. Die Daten, die Sensoren, Automatisie-rungs-, Mess- und Regeltechnik sowie Maschinenliefern, entstehen in hoher Dichte. In vielen Fällenmüssen die Daten zur Anpassung der Betriebsabläufeauch sehr schnell berechnet und visualisiert werden.Die anfallenden Daten können zum Beispiel mit In-Memory-Datenbanken in Echtzeit verarbeitet werden.Big Data als Standardlösung gibt es von etabliertenAnbietern oder auch als integrierte Cloud-Lösung fürBig Data Management und Analytics industrieller Da-ten.

Viele dieser Bausteine sind praxistauglich vorhanden,aber noch den Anforderungen einer Smart Factoryanzupassen und im Gesamtsystem einer digitalisiertenFabrik zur orchestrieren. Hier steht die Fertigungsin-dustrie insgesamt in der Anfangsphase.


Abbildung 10: Automatisierungspyramide der vertikalen Integration, Quelle: Detecon Management Report dmr 9/ 2015

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Wo stehen wir heute bei der Realisierung derSmart Factory?

Die zunehmende Digitalisierung zur Smart Factorywird schrittweise zur Industrie 4.0 als nächste Stufe derIndustrialisierung führen. Über die Schnelligkeit, mitder dieser Prozess abläuft, gibt es unterschiedlicheAnsichten. Während über die Entwicklungsgeschwin-digkeit fleißig spekuliert werden darf, wäre es zunächstvon Interesse, wie sich der gegenwärtige Stand derDigitalisierung in verschiedenen Industrien darstellt.

DIGITAL READINESS DER FERTIGUNGSINDUSTRIEUND ANDERER BRANCHENDie Digital Readiness wird derzeit immer häufiger vonden verschiedensten Institutionen und Unternehmenabgefragt oder gemessen; eine dieser Studien hatteauch speziell die Fertigungsindustrie (Manufacturing)im Blick: Die Messung der Reifegrade der Digitalisie-rung in verschiedenen Branchen in zwei Dimensionenzeigt, dass die Fertigungsindustrie im Vergleich zuanderen Branchen zurückliegt In gewisser Weise ist

diese schlechte relative Positionierung nahezu zwangs-läufig. Denn manche Vergleichsindustrien (Versiche-rungsbranche, Banking, Reisebranche) sind per sedatengetriebene Branchen; Telekommunikation undHightech sind in ihrer Struktur oft digital. Es bleibt alsobei den Branchen mit großem Anlagenpark, wie Ferti-gung oder Energieerzeugung, die digitalen Nachhol-bedarf aufweisen.

Die Fertigungsindustrie ist somit Nachzügler in derKarawane der Branchen auf dem Weg zur Industrie 4.0.Ursächlich hierfür ist eine Reihe von Hemmnissen, teilsallgemeiner Art, teils besonders auf die Fertigungsin-dustrie gemünzt. Ein Indiz für den Reifegrad ist auchdie Nutzung der Cloud als Mittel zur Bewältigung vonMassendaten, Echtzeitdaten und Datenanalytik sowieals Basis für Applikationen. Eine VDMA-Umfrage deu-tet auf einen großen Aufholbedarf bei der Nutzungvon Cloud Services in der Fertigungsindustrie (Abb. 11).

NUTZUNG VON CLOUD-DIENSTLEISTUNGEN

Abbildung 11: Nutzung von Cloud-Dienstleistungen, n = 266, Quellen: VDMA-Mitgliederbefragung, 2015; IW-Zukunftspanel 2015; 26.Befragungswelle, VDMA Stiftung für den Maschinenbau, den Anlagenbau und die Informationstechnik, Industrie-4.0-Readiness, 2015

20,7%

10,1%

24,6%

19,3%

8,4%

26,5%

22,3%

12,6%

22,3%

25,9%

12,5%

17,5%

Software aus der Cloud Zur Datenauswertung Zur Datenspeicherung

Alle Befragten 20-99 Mitarbeiter 100-499 Mitarbeiter ab 500 Mitarbeiter

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WARUM IST DAS SO?Digitalisierungshemmnisse in der Fertigungsindustriesind zahlreich, im Folgenden die wichtigsten:

Unternehmen schrecken vor der Kritikalität der Ein-griffe in laufende und komplexe Produktionssystemezurück, da sie teure Produktionsausfälle befürchten.Investitionen in Form von Fertigungsstraßen undMaschinen müssen sich im Laufe ihrer planmäßigenLebensdauer erst amortisieren, bevor neue Investiti-onen erfolgen. Deshalb werden Verbesserungen inder Fertigungsindustrie vielfach in Form von kleinen,inkrementellen Lösungen bevorzugt.Die Unternehmen haben mit großem Aufwand dieProduktionssysteme an SAP angebunden – schonwegen der komplexen Logistik und der Sicherstel-lung des Just-in-time-Materialflusses. Oft bestehen

monolithische Produktionssysteme, erweitert umSonderlösungen, die schwierig zu verändern sind.Unterschiedliche Kulturen der beteiligten Akteureaus Produktion und IT spielen ebenfalls eine Rolle:Werksleiter, IT, Logistiker und Automatisierungs-techniker treffen mit verschiedenen Weltbildern,Ausbildungen und Arbeitsmethoden aufeinander.

Aufgrund dieser Vielzahl an Behinderungsfaktorenfokussiert sich die Fertigungsindustrie bei Digitalisie-rungsprojekten gerne auf einen Green Field Approach,also auf komplett neue Smart Factories. Altfabrikenwerden nur in kleinen evolutionären Schritten geän-dert. Etliche weitere Digitalisierungshemmnisse lassensich aus verschiedenen Quellen extrahieren (Abb. 12).

Abbildung 12: Digitalisierungshindernisse bei der Realisierung der Smart Factory, Nach: Hamburgisches WeltWirtschaftsInstitut(HWWI) , Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und VDMA Stiftung

Technische Faktoren Akzeptanz- und Vertrauensprobleme Klassische Innovationsprobleme

Nicht ausreichendeBreitbandversorgung und -Infrastruktur

Keine Zielvorstellung des Managementszur Digitalisierung

Unsicherheiten bezüglich deswirtschaftlichen Erfolges

Probleme der Integration der gesamtenWertschöpfungskette Fehlende gesamtheitliche Strategie Notwendige Modernisierung von IT und

Maschinen

Mangelnde Industriestandards an denSchnittstellen Allgemeine Unklarheit und Zögerlichkeit Vorzeitige Modernisierung von

Maschinen und Anlagenpark

Fehlenden einheitliche Normen undStandards Zu hohe Komplexität des Themas Hohe Investitionskosten im Vergleich zu

erwarteten Erträgen

Fehlendes Fachwissen bzw. fehlendeFachkräfte Angst vor Spionage bzw. Missbrauch von Kundendaten

Keine Cyber-Physical Systeme imbreiten Einsatz (unintelligenteWerkstücke und Maschinen)

Sicherheitsbedenken

Zur Digitalisierung ungeeigneterMaschinenpark Datensicherheit

Ungeeignete IT Struktur Keine Unternehmenskultur fürSmart-Factory-Konzepte

Vielzahl an proprietären Insellösungenim Unternehmen Interne Akzeptanz der Belegschaft

Schwierige Vernetzung vonProduktions- und Office- Software Widerstand in der Belegschaft

Kein Datenaustausch überSysteme hinweg

Unternehmensinterne Bürokratieund Regularien

Mangelnde Datenqualität Ungeklärte Rechtsfragen

Schwieriger Datenaustausch über alleSysteme hinweg

Befürchtung negativer Beschäftigungswirkungen undwachsender Ungleichheit

Unzureichende IT- und Datensicherheit


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Vernetzung und Datenmanagement gewinnen anRelevanzEin wesentlicher Bestandteil der digitalen Transforma-tion in der Produktion ist die Vernetzung und Digitali-sierung von Unternehmensprozessen. Laut der Lünen-donk-Studie „Der Weg zur Industrie 4.0 – Wie Verant-wortliche aus den Bereichen SCM und Produktion denStatus quo beurteilen“ ergibt sich bei den befragtenFührungskräften bei der Frage nach der Vernetzungvon Unternehmensprozessen sowie mit externen Part-nern ein zweigeteiltes Bild. In 48 Prozent der analysier-

ten Unternehmen hat bisher „kaum eine Vernet-zung“ stattgefunden. Nur 8 Prozent der untersuchtenUnternehmen berichten von einer fortgeschrittenenVernetzung von Unternehmensprozessen und exter-nen Partnern.

Die Ergebnisse der Studie verdeutlichen, dass sichIndustrieunternehmen erst langsam der Digitalisierungöffnen und die notwendigen Veränderungs- und An-passungsprojekte angehen.

NOCH VIEL OPTIMIERUNGSBEDARF BEI DER VERNETZUNG VON UNTERNEHMENSPROZESSEN

Abbildung 13: Frage: Wie bewerten Sie den Grad der Vernetzung von Unternehmensprozessen und externen Partnern in IhremUnternehmen? n = 84, Quelle: Lünendonk®-Whitepaper Der Weg zur Industrie 4.0 – Wie Verantwortliche aus den Bereichen SCMund Produktion den Status quo beurteilen”.

Daten als ProduktionsfaktorLaut Meinung zahlreicher Experten sind Daten derneue Rohstoff und damit als neuer Produktionsfaktorzentraler Bestandteil von Digitalisierungsstrategien.Dabei wirken Daten in zwei Richtungen. Zum einensind Geschäftsmodelle ohne Informationen über Kun-denbedürfnisse und -verhalten oder Prozesse nichtmöglich. Zum anderen entstehen durch das zuneh-mende Aufkommen neuer Produkte, die mit Sensorenund Messgeräten ausgestattet sind, immer größereDatenmassen. Unternehmen haben es folglich mitimmer mehr Datenmengen zu tun. Daraus resultierenfür die entsprechenden Unternehmen auch neue Her-ausforderungen hinsichtlich Speicherung und Struktu-rierung dieser großen Datenmengen. Zudem habenviele Unternehmen noch große Probleme, wichtigeKundeninformationen und Materialstammdaten für

unterschiedliche Unternehmensanwendungen wie ERPoder CRM Systeme zentral zu pflegen und anderenSystemen bereitzustellen. In vielen Unternehmen gibtes folglich den einzigen Single Point of Truth (SPoT)noch nicht.

An dieser Stelle setzt Stammdatenmanagement an,welches einen kritischen Erfolgsfaktor bei der erfolgrei-chen Realisation von Digitalisierungsprojekten darstellt,da es dort häufig an einer erfolgreichen Integrationder Daten scheitert. Aufgrund dessen überraschen dieAntworten der befragten Personen hinsichtlich ihrerEinschätzung des Status quo zum Thema Stammda-tenmanagement sowie der generellen Datenqualitätnicht. Insgesamt 65 Prozent der befragten Personensehen in beiden Bereichen eine „große“ oder sogar„sehr große“ Herausforderung für ihr jeweiliges Unter-

1% 7% 40% 48% 4%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

vollständige Vernetzung vorhandene Vernetzung neutral kaum Vernetzung vorhanden keine Vernetzung vorhanden

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nehmen. 24 Prozent äußern sich neutral und sehensomit weder eine große, noch eine geringe Herausfor-derung. Lediglich für insgesamt 11 Prozent stellen dasThema Datenmanagement und -qualität keine Heraus-forderung dar.

Die Ergebnisse verdeutlichen den hohen Optimie-rungsbedarf, der hier bei den analysierten Unterneh-men besteht – gerade vor dem Hintergrund, dass bei

zukünftigen, im Zuge von Industrie 4.0 beziehungswei-se fortschreitender Digitalisierung entstehenden Ge-schäftsmodellen die Datenmenge um ein vielfacheshöher sein wird als zum jetzigen Zeitpunkt. Unterneh-men, die in der Lage sind, diese anfallenden Daten-mengen sinnvoll zu strukturieren, zu pflegen und zuinterpretieren, werden gegenüber der KonkurrenzWettbewerbsvorteile erzielen können und somit er-folgreicher am Markt agieren.

STAMMDATENMANAGEMENT UND DATENQUALITÄT STELLEN VIELE UNTERNEHMEN VOR PROBLEME

Abbildung 14: Frage: Wie bewerten Sie die Themen „Stammdatenmanagement“ und „Datenqualität“ in Ihrem Unternehmen? n = 86,Quelle: Lünendonk®-Whitepaper Der Weg zur Industrie 4.0 – Wie Verantwortliche aus den Bereichen SCM und Produktion denStatus quo beurteilen”.

BEISPIELE SMARTY-FACTORY-PROJEKTE 2016Trotz aller Hemmnisse gibt es inzwischen aber auchoptimistisch stimmende Beispiele für die Realisierungvon Smart Factory oder zumindest entsprechendeKonzepte. Dabei handelt es sich um Demonstrations-oder Musteranlagen, aber auch um bereits vollprodu-zierende Betriebe.

Virtuelle Werkzeugmaschinen: Gildemeister Drehma-schinen GmbH, BielefeldEntwicklung intelligenter Planung zur Arbeitsvorberei-tung und für eine optimale Maschinenauslastungdurch virtuelle Werkzeugmaschinen. Durch digitaleSimulation können unterschiedliche Produktionspro-zesse getestet und die Arbeitsvorbereitung vereinfachtwerden. Ziel ist die Entwicklung einer Dienstleistungs-plattform, mit der auf Basis von virtuellen Werkzeug-maschinen die Arbeitsvorbereitung digitalisiert wird.

Warmwalzwerk: ThyssenKrupp, HohenlimburgIm Warmbandwerk Hoesch-Hohenlimburg ist eineIndustrie-4.0-Lösung im Einsatz. Digital vernetzt sind

die Prozesse des Lieferanten, des Warmwalzwerkssowie der Kunden. Das Vormaterial für Warmbandsind Stahlblöcke (Brammen), deren Produktion vomWarmbandwerk aus etwa 80 Kilometer Entfernunggesteuert wird. Kunden können beim Warmbandwerkbis zum Vortag Einfluss auf die Herstellung nehmen.

Neben dem direkten Einbuchen von Aufträgen in dasSystem des Produzenten und der offenen Informationüber den internen Produktionsprozess legt in 65 Pro-zent der Aufträge der Kunde selbst fest, wann seinMaterial gewalzt wird. Für die Produktion und Logistikdes Warmwalzwerks erfordert das die Integration vonkaufmännischen, administrativen und technischenDaten. Die Vorteile: Platz und Kosten für die Lagerungvon Vormaterial und Produkten werden gespart unddas früher dort gebundene Kapital wird frei für pro-duktivere Zwecke.

Chipfabrik: Globalfoundries, DresdenIn den Chipfabriken von Globalfoundries werden dieSiliziumscheiben („Wafer“), auf denen die Chips produ-

23% 42% 24% 9% 2%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

sehr große Herausforderung große Herausforderung neutral kaum eine Herausforderung keine Herausforderung


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ziert werden, in einer Art Hightecheisenbahn durchdie hoch automatisierten Reinräume gefahren. DieseTransportwagen (FOUPs) fassen jeweils 25 Wafer.Roboter be- und entladen sie. Die elektronischenLaufzettel der Wafer informieren die Maschinen beimBeladen, welche Fertigungsschritte der einzelne Waferals nächstes braucht. Dabei besitzen diese Transport-wagen eine „Eigenintelligenz“: An ihnen sind kleineElektronikmodule angebracht, die es dem Zentralrech-ner erlauben, die FOUPs zu erkennen und bei Bedarfzwischenzuparken, um Zusammenstöße zu vermeidenoder besonders eilige Chip-Produktionsaufträge vor-zuziehen.

Siemens: Elektronikwerk, AmbergIm Elektronikwerk Amberg von Siemens kommunizie-ren Produkte mit Maschinen und sämtliche Prozessesind IT-optimiert und -gesteuert – bei minimaler Feh-lerquote. Die Fertigung funktioniert weitgehend auto-matisiert. 75 Prozent der Wertschöpfungskette bewäl-tigen Maschinen und Computer eigenständig; einViertel der Arbeit wird von Menschen erledigt. Nur zuFertigungsbeginn wird das Ausgangsbauteil, eineunbestückte Leiterplatte, von menschlicher Hand be-rührt – ein Mitarbeiter legt es in die Produktionsstraße.Von nun an läuft alles maschinengesteuert.

Smart Electronic Factory: Limtronics, LimburgDie Smart Electronic Factory ist eine Demonstrations-plattform für Industrie 4.0, die in der realen Elektronik-fabrik von Limtronik implementiert ist. Realisiert wirddas Projekt von einem Industrie-4.0-Konsortium ausmittelständischen und internationalen Unternehmen.Auch universitäre Forschungseinrichtungen wie dieTechnische Hochschule Mittelhessen (THM) beteiligensich hieran. Ziel ist, die Anforderungen der Industrie4.0 mittelfristig im Branchensegment Elektronik umzu-setzen und auf weitere Branchen zu adaptieren.

SEW Schaufenster Industrie 4.0: SEW-Eurodrive, Gra-ben-NeudorfIm Rahmen des Projekts „Schaufenster Industrie4.0“ im Werk Graben-Neudorf bei Karlsruhe erleben

Mitarbeiter in der Produktion und Montage schonheute, wie sich die Digitalisierung auf ihre Arbeitsum-gebung auswirkt. Mobile Montageassistenten sind viaWLAN verbunden und werden zu einem Cyber-Physical System. Selbstfahrende Werkbänke begleitenund führen den Monteur durch sämtliche Arbeits-schritte in der Montagezelle.

Musteranlage: Festo Didactic, DenkendorfDas Geheimnis dieser Musteranlage zeigt sich erst,wenn ein Mitarbeiter sein Smartphone auf einen Sen-sor oberhalb des kleinen Fließbands richtet. Unmittel-bar danach tauchen Produktionsdaten auf dem Bild-schirm auf: wie viele Teile wann bearbeitet wurden,welchen Ausschuss es gab – und mehr. Es gibt beidieser Anlage keinen zentralen Leitrechner mehr, dieMaschine und die Teile steuern sich selbst. Der Menschüberwacht das Ganze mit mobilen Geräten, statt aneinem fest angebrachten Schaltpult zu stehen. DieMusteranlage demonstriert einen kompletten Prozess,wie die Fertigung in einer Fabrik künftig einmal ausse-hen wird. Von der Materialentnahme aus dem Hochla-ger über die Bearbeitung bis zur Fertigstellung: Allessteuert sich selbst. Auch Hackerangriffe und Fragender Softwaresicherheit können daran untersucht wer-den.

ModellfabrikenAn mehreren Standorten in Deutschland und in ande-ren Ländern werden weitere Konzepte für die Fabrikder Zukunft getestet. Dazu gehören Modellfabrikendes „Deutschen Forschungszentrums für KünstlicheIntelligenz“ (DFKI) in Saarbrücken und Kaiserslauternoder das der Fraunhofer-Gesellschaft in Chemnitz undBerlin.

Diese Beispiele zeigen bereits Ergebnisse der techni-schen Umsetzung von Elementen der Smart Factory.Oft wird in Handlungsanweisungen zur Verwirklichungausschließlich der technische Transformationsaspektbehandelt. Er ist grundlegend, aber steht nicht isoliert.

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Managementaufgaben zur Realisierung derSmart Factory

Die Realisierung der Smart Factory ist Neuland. Für alle.Einen Gesamtfahrplan für die notwendige eigeneTransformation zu entwerfen, bleibt dem einzelnenUnternehmen vorbehalten. Allein die Aufzählung allerManagementaufgaben würde den Rahmen diesesWhitepapers sprengen, denn Smart Factory ist nichtallein die digitale Verschmelzung von IT und Produkti-onsanlagen, sondern vor allem ein Wandel der gesam-ten Unternehmenskultur.

Zu den zukünftigen Aufgaben des Managements beider Konzeption und Realisierung einer Smart Factorygehört die Ausrichtung des gesamten Ökosystems ausTechnik, Mensch und Organisation. Wir möchten imFolgenden drei Bereiche aufgreifen:

grundsätzliche Veränderungen in und zwischenEngineering und ITSecurity & Safety in der Smart FactoryOrganisation, Kultur und Workforce

ENGINEERING UND IT? – MARRY ME!Hochzeit – so bezeichnet die Automobilindustrie dieVerbindung von vormontiertem Chassis und Wagen-karosserie im letzten Drittel der Fertigungsstraße. EineHochzeit ist auch erforderlich zwischen Engineeringund Shopfloor-IT und der Unternehmens-IT. Sonstwird es nichts mit der Smart Factory.

Die IT muss eine Datenverarbeitungsinfrastruktur mitschnellem Breitbandnetz und gegebenenfalls mitCloud-Technologien, eine moderne und virtualisierteIT-Landschaft durch Standardisierung und Konsolidie-rung der IT-Systeme zur Verfügung stellen. Elementarfür die Realisierung einer Smart Factory ist die Vernet-zung aller Komponenten und Systeme im Werk.

Auflösung der klassischen AutomatisierungspyramideIn der traditionellen Fabrik gibt es mit ManufacturingExecution Systems (MES), Enterprise Resource Planning(ERP) und Product Lifecycle Management (PLM) dreiHauptsysteme mit unterschiedlichen Planungs- undAusführungsprozessen. Bei dieser klassischen Automa-tisierungspyramide verläuft die Kommunikation hierar-chisch über festgelegte statische Knotenpunkte, Struk-turen und Protokolle. Echtzeitkritische Prozesse auf deruntersten Ebene sind von organisatorischen Daten aufder obersten Ebene getrennt (Abb. 15).

In der vertikalen Integration der Smart Factory mussdie produktionsnahe IT (F&E, Interne Logistik, Produk-tion) mit der kaufmännischen IT (ERP, PLM, BI, CRMetc.) vernetzt werden. Diese Auflösung der bisherigenStruktur bedeutet nicht, dass die einzelnen Systemeder verschiedenen Ebenen überflüssig werden, son-dern vielmehr, dass sich die Ebenen nahtlos verbinden.Der Schwerpunkt der Optimierung der Fabrik durchManufacturing Executive Systems (MES) bleibt in derSmart Factory erhalten, während ERP-Systeme hinge-gen für die globale, unternehmensübergreifende Reali-sierung und Steuerung der Produktion und derenProzesse gelten.

Die unterschiedliche Integration der einzelnen Systemeerfordert, einzelne Funktionalitäten als Dienste zukapseln und diese – möglicherweise in der Cloud – alsflexibles Netzwerk anzubieten. Dazu sind Migrations-strategien zur Integration neuer und alter Technologieerforderlich.


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DIE SMART FACTORY LÖST DIE HIERARCHISCHE AUTOMATISIERUNGSPYRAMIDE AUF

Abbildung 15: Auflösung der hierarchischen Automatisierungspyramide

Quelle: DGQ – Deutsche Gesellschaft für Qualität, Industrie 4.0 – Die vierte industrielle Revolution

Die ergänzende Seite der Medaille:Horizontale Vernetzung mit Lieferanten und KundenGrundgedanke der vernetzten horizontalen Wert-schöpfungskette ist die Verbindung aller internen undexternen Wertschöpfungspartner vom Lieferanten biszum Kunden, bis zum gesamten Partnernetzwerk. Basisfür die Zusammenarbeit innerhalb der Smart Factoryist eine standardisierte IT-Infrastruktur, um industrielleObjekte aller Art untereinander zu vernetzen. Einegeeignete Plattform ist eine offene, modulare undskalierbare Infrastruktur, auf der industrielle Diensteentwickelt und betrieben werden.

Die Plattform sollte eine einfache Integration vonunterschiedlichen Devices und Businessanwendungen

sowie eine nahtlose Integration in bestehende IT-Systeme ermöglichen.

Andere Fragen betreffen den Server, Speicherplatz undeventuell die Virtualisierung. Bleiben diese Infrastruk-turkomponenten im eigenen Datacenter oder lagertdie Smart Factory Services in die Cloud aus? Notwen-dig ist eine grundlegende Revolutionierung der beste-henden Systeme; ob es mit Systemmodernisierungengetan ist, das bleibt in vielen Fällen zweifelhaft. Auchdie zu veranschlagende Zeitdauer der Transformationzu einer Smart Factory dürfte je nach Ausgangslageund Projekt des Unternehmens verschieden sein: Hiersollten realistische Erwartungen herrschen, wenn mansich vor Augen führt, dass komplexe IT-Projektedurchaus über mehrere Jahre laufen können.

Abbildung 16: Anforderungen an IT-Systeme in der Smart Factory

Quelle: Deutsche Telekom AG, INDUSTRIE 4.0 – MANAGING THE DIGITAL INDUSTRIAL ECOSYSTEM, 2015

Anforderungen an eineSmart-Factory-Plattform Technologische Umsetzung

Flexibel Serviceorientierte Architektur , modularer Aufbau, Wiederverwendung vorhandener Services

Skalierbar Skalierbarkeit der Plattform, gegebenfalls über die Cloud

Hochverfügbar Redundanz und Ausfallsicherheit der Plattform für sicheren und stabilen Betrieb

Sicher Drei-Schicht-Architektur sowie Hosting und Betrieb in geeigneten Rechenzentren

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Die Neupositionierung der ITDie Aufgaben der IT werden erweitert: Eine Ende-zu-Ende-Verknüpfung der physischen Produktion und dervielfältigen IT-Systeme für Produktion, Unternehmens-steuerung etc. muss von ihr mit verantwortet undsichergestellt werden. Für die Smart Factory müssendie einzelnen Digitalisierungsinitiativen der Fachberei-che (Produktion, Logistik, R&D) aufeinander abge-stimmt und koordiniert werden. Dazu sind Organisati-onsstrukturen zu schaffen, damit Engineering undShopfloor, Fachbereiche und IT besser zusammenar-beiten können.

Das vor einigen Jahren schwierig erscheinende Hype-Thema „Business-IT-Alignment“ erscheint dagegennun klein: Jetzt muss die digital gesteuerte Produktionmit den digital basierten kaufmännischen Systemen„aligned“ werden ─ und die Arbeitsweise der IT-Abteilung in Produktionsunternehmen gleich mit.Dabei treffen verschiedene Welten aufeinander: Inge-nieur und Softwareentwickler; beide müssen den ande-ren und seine Welt jeweils besser verstehen lernen.

Das führt, aus dem Blickwinkel der IT betrachtet, zusimplen, pragmatischen Forderungen:

CIOs müssen frühzeitig in die Planung der SmartFactory eingebunden werden. Die interne IT-Abteilung muss dazu personell und organisatorischals Treiber der Digitalisierung aufgerüstet werden.

Dies bedeutet auch, der IT entsprechende Budgetszur Verfügung zu stellen, um grundlegend Neues zuschaffen. Wenn man sich die ungleiche Verteilungder IT-Budgets in der Vergangenheit auf Maintenan-ce (run the business – viel) und Neuerungen (changethe business – wenig) vergegenwärtigt, ist leicht zuerkennen, dass viel Investitionsbedarf in diesem spe-ziellen Gebiet auf die Unternehmen zukommt.

Andere pragmatische Konsequenzen werden sein,dass das IT-Projektmanagement nun Vorhaben be-treut, die sich unmittelbar auf die Produktion auswir-ken beziehungsweise diese erst ermöglichen. DieProjekte werden komplexer durch die Einbindungder Produktionsebene und ihre Verbindung mit den

kaufmännischen Systemen; das Projektmanagementwird kritischer, da unmittelbar Produktion und Um-satz an diesen Projekten hängen.Auch die Entwicklungsmethoden für neue Softwarefür die Produktion und die kaufmännische Steuerungändern sich. Es sind noch mehr Fachbeteiligte als inder Vergangenheit an den einzelnen Projekten betei-ligt, die Domänen des Wissens sind noch verschie-dener und die Zusammenhänge komplexer. Den-noch müssen die Projekte wegen Umsatz- und Kos-tendruck schnell und agil ausgeführt werden. NeueMethoden der Projektsteuerung für die Software-entwicklung werden erforderlich.

Eine Vernetzung über den Kernwertschöpfungsprozesshinaus bedeutet auch ein erhöhtes Risiko in Bezug aufFehleranfälligkeit und IT-Security im Hinblick auf denSchutz von außen. IT-Architekten und Sicherheitsex-perten müssen die Anwendungen als sichere End-to-End-Architektur konzipieren.

SECURITY UND SAFETY IN DER SMART FACTORY:IST STUXNET ÜBERALL?Grenzen fallen – der Sicherheitsaufwand steigtDie traditionellen Grenzen zwischen der Unterneh-mens-IT und Industrial Control Systems (ICS) gibt es inder Smart Factory nicht mehr. Die Vernetzungsfunktionübernimmt weitgehend die Informations- und Kom-munikationstechnologie. Die Angriffsflächen in derInformationstechnologie werden durch komplexereSoftware und kompliziertere Zusammenhänge zwi-schen Protokollen, Diensten und Infrastrukturen zahl-reicher. Unternehmen müssen dafür sorgen, dass dieFertigungssteuerungssoftware einerseits in ihrer An-bindung an Internetanwendungen und andererseits inihren Verknüpfungen an die Unternehmenssteue-rungssysteme sicher ausgelegt wird gegen Angriffevon außen, gegen missbräuchliche Benutzung voninnen und gegen Fehler, die sich aus der Komplexitätder Verbindungen ergeben können.

Hinzu kommen die Absicherung der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und der möglicherweise ineine Cloud ausgelagerten Daten oder Anwendungen.


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Wie kann die digitale Fabrik betriebs- und angriffssi-cher werden?

Safety beziehungsweise Betriebssicherheit: Maschinen,Produktionsanlagen, Werkstücke und Produkte dürfenMenschen und die Umgebung nicht gefährden. Vo-raussetzungen für die Betriebssicherheit sind einefunktionale Sicherheit (Functional Safety) und einehohe Zuverlässigkeit (Reliability). Die Sicherstellung istkomplex, denn in der Fertigung einer Fabrik sind oftverteilte IT-Architekturen eingesetzt, an die hohe An-forderungen der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeitgestellt werden: Sie müssen 24 Stunden am Tag jedeWoche über eine Lebenszeit von 20 Jahren zuverlässigfunktionieren – ohne Unterbrechungen der Produktion.

Security: Weiterhin soll das System Smart Factoryselbst vor Missbrauch und unbefugtem Zugriff vonaußen geschützt sein (Zugangsschutz, Angriffs-, Da-ten-, Informationssicherheit). Die Sicherung der SmartFactory muss Industriespionage antizipieren, Manipu-lationen an digitalen Systemen und Sabotage verhin-dern und den Datenschutz für Geschäftspartner undMitarbeiter sicherstellen. Geschützt werden müssenzudem Prozess-Know-how und Intellectual Property.

Ein weiterer Aspekt der Smart Factory an der Schnitt-stelle von Safety und Security liegt in der Sicherungvon Smartphones, Tablets und den auf ihnen laufen-den mobilen Anwendungen (Apps). Solche „IndustrialApps“ haben Schnittstellen zu Manufacturing-Execution-Systemen (MES) und zum Enterprise Res-source Planning (ERP). Sie werden in der Smart Factoryals Human Machine Interfaces für die Steuerung ge-nutzt und müssen zusätzlich geschützt sein.

Erweiterte Rolle der IT-SecurityDurch die Vernetzung aller IT-Komponenten im Unter-nehmen erweitern sich das Aufgabengebiet für unddie Anforderungen an die IT-Sicherheit. Betriebssyste-me, Anwendungssoftware und Hardwarekomponentenwerden in den Aufgabenbereich der IT-Security-

Verantwortlichen fallen, die für ein übergreifendes undeinheitliches IT-Security-Management sorgen müssen.Sie werden IT-Sicherheitskonzepte entwickeln, die dasZusammenspiel dieser hochvernetzten Komponentensichern: in der Kommunikation miteinander – aberauch in der Kommunikation mit anderen Beteiligtender digitalen Wertschöpfungskette (Lieferanten, Logis-tiker, Distributeure, Kunden). Sicherheit in der SmartFactory ist die Sicherheit des Gesamtsystems! Für eindurchgängiges Security-Konzept von den Geschäfts-prozessen bis zu den Maschinen- und Werkstücksen-soren müssen verschiedene Lösungen eingesetzt wer-den, oft von verschiedenen Anbietern. Das überfordertmöglicherweise Fertigungsunternehmen und selbsteinzelne Security-Fachanbieter und erfordert mögli-cherweise einen Integrator, der die Safety- und Securi-ty-Anforderungen in der Smart Factory, aber auch dieverfügbaren Produkte und Lösungen am Markt kennt.

KULTUR, ORGANISATION UND DER FAKTORARBEIT: KOMMT DIE ROBOTERFABRIK?Es sind nicht nur die technischen, wirtschaftlichen undrechtlichen Aspekte, die bei der Verwirklichung derSmart Factory eine Rolle spielen. Es sind auch dieArbeitskräfte und deren Ausbildung und Fertigkeiten,die der Aufmerksamkeit des Managements bedürfen.

Anpassung der Organisation und der Zusammenarbeitfür die Smart FactoryDie Smart Factory erfordert einen Umbau der Unter-nehmensorganisation und eine neue Art der Zusam-menarbeit. In der Smart Factory steigt der Vernet-zungsgrad zwischen den betrieblichen Funktionen.Entwicklung, Engineering und Produktion und vieleweitere Bereiche müssen sich enger abstimmen. DieVerknüpfung von Informationstechnologie und Inter-nettechnologien mit Produktionstechnologien mündetin eine lückenlose Kommunikation. Echtzeitinformatio-nen, agile, selbststeuernde Prozesse werden die Rolleder Menschen in der Smart Factory verändern.

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Durch die erhöhte Flexibilität von Produktionsanlagenund Wertschöpfungsstrukturen steigen ihre Komplexi-tät und auch die Anforderungen an die Blue-Collar-Worker. Durch die Verlagerung von Entscheidungenaus der Managementebene in die produktionsnahenBereiche müssen Ausbildungs- und Studieninhalteangepasst werden – auch für White-Collar-Worker. DerWandel durch Digitalisierung in der industriellen Pro-duktion wird die Arbeitsabläufe und die Anforderun-gen an die Qualifikationen beider Mitarbeitergruppenverändern.

Change ManagementAus der neuen – digitalen – Technik und aus veränder-ten Abläufen resultieren neue Anforderungen, insbe-sondere auch im Hinblick auf die Ausbildung, undneue Berufsbilder. Die Einführung von Technologieän-derungen wird ein gutes Veränderungsmanagementerfordern, um Akzeptanz in der Belegschaft zu erzielen.Die Smart Factory beginnt mit dem Training und derVermittlung von neuen und zusätzlichen Fähigkeiten –vor allem im Bereich der IT – und zwar auf demShopfloor beim Arbeiter.

Zudem muss eine Innovationskultur geschaffen wer-den, in der Know-how aus dem Maschinenbau, derElektrotechnik und der klassischen IT zusammenge-führt wird und Mitarbeiter zu einem gemeinsamenTeam geformt werden. Dazu müssen die Mitarbeitergrundsätzlich anders ausgebildet werden und manmuss ihnen eine ganz neue Herangehensweise anProbleme vermitteln.

Die Unternehmenskultur wiederum verändere der Kon-zern durch Ausprobieren: „Wir lassen uns auf die Mög-lichkeiten ein, die die Technik bietet, und probieren neueGeschäftsmodelle aus. Dazu schaffen wir in allen Ge-schäftsbereichen Pilotprojekte, die die Chancen vonIndustrie 4.0 demonstrieren und als Orientierung dienen.Wir binden außerdem unsere Top-Führungskräfte ge-zielt in diese Entwicklung ein und machen die Beispieleim Unternehmen bekannt.“

„Sicher bildet Technologie die Basis, die Veränderung istjedoch viel umfassender. Sie erfordert einen Kulturwan-del in Unternehmen, vor allem die Fähigkeit der flexib-len Zusammenarbeit über Organisationsgrenzen hin-weg, oft über das eigene Unternehmen hinaus, dieNutzung von großen Datenmengen, ein ständiges Hin-terfragen der Geschäftsmodelle, um auch künftig denKundenzugang und die Kundenbindung zu verteidigen.

Heinrich Hiesinger, Thyssen-Krupp, FAZ, 21.1.2016

Veränderte Anforderungen an MitarbeiterNeue und geänderte Aufgaben kommen auf die Mit-arbeiter zu. Arbeitsmuster verändern sich. Die Nutzungvon Mobile Devices wird alltäglich. Intelligente Human-to-Machine-Assistenzsysteme mit multimodalen undbedienungsfreundlichen Benutzerschnittstellen unter-stützen die Beschäftigten in der Smart Factory. Siewerden viele traditionelle Berufe und die Nachfragenach Qualifikationen verändern.

Befragungen im Maschinenbau zu erforderlichen undvorhandenen Kompetenzen der Mitarbeiter für dieSmart Factory ergeben eine Reihe von Schlüsselberei-chen, die mehr oder weniger gut abgedeckt sind.Schwachpunkte bei der Ausbildung und den Fertigkei-ten der Mitarbeiter sind vor allen Dingen die Anwen-dung von Kollaborationssoftware, die Anwendung vonAssistenzsystemen und die Datenanalyse. Aber auchbei Fähigkeiten wie dem Systemdenken oder demProzessverständnis der Automatisierungstechnik zeigteine VDMA-Mitgliederbefragung in 250 Unternehmengravierende Schwächen.

Auf betrieblicher Ebene werden Arbeitsorganisation,lebenslanges Lernen und Laufbahnmodelle, Teamzu-sammensetzungen und Wissensmanagement folglicheine noch wichtigere Rolle als bisher spielen.

Wahrscheinlich wird die Einführung neuer Technolo-gien eine Neudefinition des Begriffes Arbeit nach sichziehen und auch gesellschaftliche Veränderungenauslösen. Die Anforderungen an die Qualifikation der


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Mitarbeiter im Unternehmen werden sich dramatischändern.

Eine Prognos-Studie zur Arbeitslandschaft 2040 prog-nostiziert die Veränderungen der nachgefragten Quali-fikationsprofile innerhalb der nächsten 25 Jahre: Fürdie Einrichtung und Überwachung von Maschinenwerden in der digitalisierten Welt eher höhere Qualifi-kationen benötigt; die Nachfrage nach ungelernten,gelernten oder sogar qualifiziert ausgebildeten Ar-beitskräften geht um bis zu einem Fünftel zurück.Ähnliches gilt für die fabrikaffinen Tätigkeiten desFertigens beziehungsweise des Be- und Verarbeitensund für fahrzeugführende oder packende Tätigkeiten.

Folgt daraus nun zwingend die menschenleere Fabrik?Nein, nicht zwangsläufig. Leerer wird es aber schon.Die Smart Factory funktioniert nur durch vernetzteKommunikation, die neue Herausforderungen mit sich

bringt und neue Standards in der Netzwerkkommuni-kation setzt. Dadurch wird die Zusammenarbeit zwi-schen Mensch und Maschine anders. So werden vieleneue Arbeitsplätze entstehen, die sich an die veränder-ten Umstände anpassen. Vor allem wird es zu einerUmschichtung in Richtung IT-Tätigkeiten kommen.

„Das eigentliche Zeitalter von Industrie 4.0 haben wirnoch vor uns – Wir erwarten, dass die Entwicklungdahin in etwa 15 Jahren abgeschlossen sein wird. Vieleder offenen Fragen sind identifiziert worden, allein esfehlen noch Antworten und mitunter auch die Treiber,die danach suchen. Auch das ist ein Grund dafür, dassIndustrie 4.0 nicht plötzlich „fertig“ sein wird. Da liegenschon noch einige Jahre harter Arbeit vor allen Beteilig-ten.“

Prof. Dr. Siegfried Russwurm, Technikvorstand der Siemens AG

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Action Planning für das Management:Worauf es bei der Transformation zurSmart Factory ankommt

Da die Anzahl der bisher realisierten oder als Prototypgebauten Smart Factories überschaubar ist, lassen sichohne konkreten Projektbezug nur generische Rat-schläge für die Gestaltung der Transformation bezie-hungsweise des Übergangs zur Smart Factory geben.Die Unternehmensleitung sollte vor allem ausreichendIT-Affinität und Prozessverständnis für eine Digitalisie-rungsstrategie und Ausdauer für eine Transformationvon traditionellen Unternehmen über eine Zeitspannevon sieben bis 15 Jahre einplanen. Denn so lange kannes dauern, bis ein Unternehmen mit mehreren Betrie-ben und einer herkömmlichen Infrastruktur auf einSmart-Factory-Niveau gehoben werden kann.

Zwei Voraussetzungen sind zwingend: IT ist die Seeleder Transformation; die IT-Kompetenz sollte daherauch im Vorstand vorhanden sein – CIOs im Top-Management sind bei Digitalisierungsprojekten unver-zichtbar. Zudem: Im Zuge einer digitalen Transforma-tion wird die Steuerung einer Vielzahl von beteiligtenTechnologiepartnern und IT-Dienstleistern erforderlich.Großskalierbares Projektmanagement ist daher eineFähigkeit, ohne die es nicht geht.

ACTION ITEMS FÜR DIE TRANSFORMATION ZURSMART FACTORYEin ganzheitliches Zielbild entwerfenEine ganzheitliche Sichtweise ist bereits bei der Trans-formation einer einzelnen Betriebsstätte in eine SmartFactory notwendig. Die Komplexität erhöht sich, wennverschiedene Betriebsstätten in Bezug auf Produkti-onsmittel, Arbeitsabläufe und Produkte transformiertwerden sollen. Im Grunde ist dann die Simulation

durch eine Digital Factory mit Echtzeitdaten notwendig,um eine Gesamtplanung durchführen zu können.

Die Transformationsstrategie entwickeln und revolvie-rend verfeinernVerfügt das Unternehmen über die Bausteine für dieTransformation in eine Smart Factory – oder über dieKenntnis der entsprechenden Provider, die ihm dabeiweiterhelfen – sollte es eine klare Strategie und Pla-nung entwickeln, wie und in welchen Bereichen diedigitale Transformation umgesetzt werden soll. Wäh-rend der Umsetzung sollte ständig überprüft werden,ob die durchgeführten Maßnahmen noch dem Zielentsprechen und die eingesetzten Technologien nochauf der Höhe der Zeit und der Konkurrenz ist.

Festlegung der Prioritäten für Organisation undChange ManagementDie Vernetzung von Maschinen, Applikationen undAbläufen ergibt nur Sinn, wenn die Belegschaft und dieOrganisation untereinander auch vernetzt sind. EineFertigung, die sich weitgehend dynamisch selbst steu-ert, erfordert eine ebenso dynamische und anpas-sungsfähige Organisation und Belegschaft. Die Kom-plexität besteht darin, dass alles miteinander vernetztist und Veränderungen sich simultan in der ganzenOrganisation auswirken.

Ein erster Schritt des Managements ist, die Belegschaftund das Mittelmanagement auf Aufgaben einzustim-men, die über ihre bisherigen Rollen hinausgehen. DieAnforderungen der Veränderung müssen skizziert unddie Belegschaft muss mit diesen Anforderungen all-mählich vertraut gemacht werden.


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Erst dann kann das Unternehmen damit beginnen,Produktionsprozesse und IT-Systeme miteinander zuverbinden und die Belegschaft mit den neuen Metho-den und Abläufen der Arbeit vertraut zu machen.

Inseln vermeiden – in der IT und auch bei den Arbeits-abläufenInsellösungen waren auch in der bisherigen IT-Landschaft in der Regel keine gute Option; ihre Ver-bindung miteinander, die Integration mit den anderenSystemen, hat Unternehmen eine Menge Lehrgeldgekostet. Quasi per Definition sind Insellösungen derSmart Factory schon gar nicht mehr vorzusehen. Den-noch finden sich in den alten Betriebsstrukturen, in denOrganisationen und in der technischen Ausstattungder Betriebe viele Insellösungen oder Einzelanwen-dungen; dies ist kontraproduktiv für eine dynamische,schnelle Fertigungsumgebung.

Produktionsunternehmen werden zudem Organisati-onsmodelle suchen müssen, die ein Zusammenarbei-ten ohne Grenzen der Hierarchie, der Funktion und derRollen von Arbeitnehmern ermöglichen und dieseZusammenarbeit so organisieren, dass die Kommuni-kation zwischen den Beteiligten sichergestellt ist. Einwesentlicher Aspekt dabei ist es zu regeln, welcheInformationen für welchen Akteur zu welchem Zeit-punkt zur Verfügung stehen müssen.

Innovation steht im Mittelpunkt – jedenfalls in derTransformationsphaseAuch wenn später mit einer Losgrößenfertigung her-unter bis zu einer (1) produzierten Einheit der Abneh-mer beziehungsweise Kunde im Mittelpunkt stehenwird, so ist es in der Phase des Übergangs die Innova-tion. Viele produktions- und IT-technische Neuerun-gen müssen erdacht, erprobt, eingeführt und erlerntwerden. Sowohl die Belegschaft, wie auch die Prozesseerreichen durch Trial and Error in der Erprobungspha-se ein höheres Niveau der digitalen Zusammenarbeit.

Prioritäten setzen: Zehn vorgeschlagene MaßnahmenNatürlich ist alle Theorie grau und Ratschläge sindwohlfeil. Dennoch gibt es eine Liste von Handlungs-anweisungen, die eine gewisse Struktur in die Planungeiner Transformation zur Smart Factory bringen kön-nen:Maßnahme 1: Einrichtung von Simulationsplattformenzum Entwerfen der Smart Factory, hier Technik und dieOrganisationMaßnahme 2: Entwicklung oder Beschaffung einerToolbox für Software und IT-Architektur für Produkti-onsunternehmenMaßnahme 3: Berücksichtigung des menschlichenFaktors und seiner Anforderungen an die Gestaltungvon Software zur Optimierung der Smart Factory sowiean die User InterfacesMaßnahme 4: Verfügbarkeit von branchenspezifischenProduktions- und Energie-Steuerungssystemen sichernfür die Sammlung der notwendigen Daten und dieSteuerungMaßnahme 5: Konsistente, effiziente branchenspezifi-sche Datenverarbeitungsmethoden entwickeln oderbereitstellenMaßnahme 6: Entwicklung eines verlässlichen Daten-sammlungssystems über das gesamte produzierendeUnternehmen hinweg (Sensordaten, Datennavigation,Datenauswertung, User Interfaces) zur unternehmens-übergreifenden Integration, gegebenenfalls unterBerücksichtigung der Schnittstellen zu Lieferanten,Logistikern und AbnehmernMaßnahme 7: Optimierung der Supply Chain auf derBasis verbindlicher Daten und BewertungenMaßnahme 8: Entwicklung einer offenen Plattform(Software und Hardware), um sowohl kleine und mitt-lere Lieferanten als auch große Hersteller nahtlos ein-zubindenMaßnahme 9: Integration von Produkt- und Produkti-onsmodellen sowie Ausbildung und Training in denAbläufen der Smart FactoryMaßnahme 10: Ausweitung von Ausbildung und Trai-ning für die Belegschaft, um die für die Smart Factorybenötigte Workforce zu formen

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konkrete Aussagen. Eine Studie der Unternehmensbe-ratung Strategy& unter 235 Industrieunternehmen inDeutschland hat hochgerechnet, dass bis 2020 jährlich40 Milliarden Euro in Industrie-4.0-Anwendungeninvestieren werden. Diese Investitionen entsprechendurchschnittlich 3,3 Prozent des Jahresumsatzes oderfast 50 Prozent der geplanten neuen Ausrüstungsin-vestitionen, bezogen auf die gesamte deutsche Indust-rie (Abbildung 17).

Diese Beträge werden entlang der gesamten Wert-schöpfungskette eingesetzt. Die hochgerechnetenWerte beziehen sich daher neben der Produkti-on/Fertigung – als unserem primären Betrachtungsbe-reich der Smart Factory – auch auf die Wertschöp-fungsstufen Supply Chain, Produktentwicklung/ Enginee-ring, Planung, Service und Vertrieb. Dennoch gibt dieseHochrechnung für die deutsche produzierende Indus-trie einen der derzeit aussagekräftigsten Anhaltspunktefür die notwenigen Anstrengungen zur Verwirklichungeiner Smart Factory.

DIE UNTERNEHMEN WERDEN IN DEN NÄCHSTEN FÜNF JAHREN 3,3% IHRES JAHRESUMSATZES ININDUSTRIE 4.0 INVESTIEREN

Übergangsszenarien zur Smart Factory

NOTWENDIGE INVESTITIONEN IN DIE SMARTFACTORYNicht nur nebenbei: Natürlich muss das „Business“ derIT ausreichend Mittel und Ressourcen zur Verfügungstellen, um Strukturen für die Smart Factory zu schaf-fen. Dies bedeutet nichts anderes, als dass die Finanz-mittel für die Investitionen und Veränderungen zurVerwirklichung der Smart Factory im laufenden Ge-schäft erwirtschaftet werden müssen. Es impliziert auch,dass die Altinvestitionen in die Informations- undProduktionstechnologie und in Fertigungsstraßenbetriebswirtschaftlich abgeschrieben sein sollten, bevordie Smart Factory in Angriff genommen werden kann.Dem Top Management muss dabei bewusst sein, dassInnovationen zunächst Geld kosten, bevor sie sichamortisieren.

Während viel von den möglichen Erträgen, den zusätz-lichen Umsätzen und den Kosteneinsparungen durcheine Smart Factory zu lesen ist, gibt es zu den notwen-digen Investitionen und Aufwendungen noch wenige

Abbildung 17: Durchschnittliche jährliche Investitionen in Industrie-4.0-Anwendungen. Anteil der befragten Unternehmen in Prozent

Quelle: Strategy&, Industrie 4.0: Chancen und Herausforderungen der vierten industriellen Revolution, 2014

25%

40%

22%

6%3%

0-1 Prozent 2-3 Prozent 4-6 Prozent 7-10 Prozent über 10 Prozent

H he der Investitionen in Prozent vom Jahresumsatz


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EXTERNE HILFE BEI UMSETZUNG?Ein Schwerpunktthema bei der Verwirklichung derSmart Factory wird die Adaption und die Orchestrie-rung der Technikoptionen in Produktionsunternehmensein. Verantwortliche für die Transformation sind der-zeit unsicher, wie sie sich richtig vorbereiten. WelchePlattformen sollen sie einsetzen? Wie können sie fle-xible Grundlagen legen, um eine zukunftssichere Ge-staltung der Technikbasis zu ermöglichen? Wie kanndie operative Gestaltung der Grundlagen für die SmartFactory erfolgen, ohne in eine – technische – Sackgas-

se zu geraten? Wie können später neue technischeFeatures sinnvoll eingebunden werden, um effektiv zuwirken?

Transformationsplanungen müssen erarbeitet werdenund eine Auswahl der notwendigen Komponenten fürdie Smart Factory bei gegebenem Maschinenparkmuss erfolgen – es sei denn, der Greenfield-Ansatzkommt zum Zuge. Die Zusammenhänge sind stetskomplex (Abb. 18).

Abbildung 18: Gesamtbild Smart Factory: „Officefloor“ und „Shopfloor”

Quelle: Plattform Industrie 4.0 (2013-2015), ein Projekt der Verbände BITKOM e. V., VDMA e. V. und ZVEI e.V, UmsetzungsstrategieIndustrie 4.0. Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0, 2015

Bei der Transformation von Produktionsunterneh-men in eine Digital Factory und bei der Orchestrie-rung der technischen Bausteine werden die Unter-nehmen auf externe Hilfe angewiesen sein.

In einer Umfrage unter 136 Unternehmen wurden inabsteigender Reihenfolge der geschätzten Unter-stützung als Anbieter genannt: Systemintegratoren,

Produktionsanlagenhersteller, Netzwerktechnolo-gieanbieter, IT-Service-Provider, Prozessberater,Anbieter von Automatisierungsleistungen und Robotik,IT-Berater, Hardwareanbieter, Applikationsanbieter,Security-Dienstleister.

Aufgrund der unterschiedlichen Ausgangssituatio-nen der derzeitigen Betriebe wird es keine einheitli-

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einheitliche Form der Einführung von Smart-Factory-Technologien geben.

Vielmehr spielt die individuelle Ausgangssituation inden Unternehmen und Branchen eine entscheidendeRolle bei der Bemessung des Umfangs und des Zeitho-rizonts für die Implementierung. Dies führt in derÜbergangszeit zu einer heterogenen Landschaft vonUnternehmen, die sich in verschiedenen Phasen desUmsetzungsprozesses befinden.

Ziel ist es langfristig, die Industrie 4.0, die über dieSmart Factory hinausreicht und Produktionsstätten,Logistik, Zulieferer und Abnehmer vollständig mitein-ander vernetzt, zu verwirklichen. Dies ist jedoch nochein langer Weg.

KLEINE ERFOLGE FÜHREN ZUM BIG BANGIn der aktuellen Phase bei Industrie 4.0 wird auf sehrviel auf dem experimentellen Ansatz in kleineren

Produktionsumgebungen entwickelt und probiert. DieKomplexität der industriellen Fertig bedingt, dass einbottom-up-Ansatz zielführender ist, als Industrie 4.0top-down durchzusetzen.

Die Vielzahl erfolgreicher Beispiele für Industrie-4.0-Anwendungen zeigt, dass Erfolge am besten zu erzie-len sind, wenn die Nutzer und vor allem das TopManagement Erfolge sieht, also eine digitale Lösung inder Fertigung zu schnell wirksamen und sichtbarenErfolgen führt. Wenn beispielsweise der Aufwand fürdas Engineering von Maschinen und Betriebsmittelndurch moderne PLM-Software reduziert werden kannoder in der Produktion der Ausschuss und die Fehler-quote signifikant gesenkt wird, wirken sich dieseErfolge sehr sichtbar auf das gesamte Unternehmenaus – auch mit dem durchaus wichtigen Effekt, dass derCFO für solche Projekte begeistert werden kann.


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Glossar

Cyber-physische Systeme (CPS): „Cyber-Physical Sys-tems (CPS) sind eine Verknüpfung von realen (physi-schen) Objekten und Prozessen mit informationsverar-beitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen überoffene, teilweise globale und jederzeit miteinanderverbundene Informationsnetze.“

Human Machine Interface (HMI): Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) oder das Man MachineInterface (MMI) ist die Benutzerschnittstelle. Der Facet-tenreichtum der HMI-Schnittstelle zeigt sich an denBeispielen Computer, Handy, Fernseher, Braille-Terminal oder numerische Steuerung, deren Benutzer-oberflächen vollkommen unterschiedlich sind. Nebenden visuellen HMI-Schnittstellen gibt es akustische. UmBarrierefreiheit zu gewährleisten, gibt es Benutzer-schnittstellen mit Sprach-, Gesten- und auch mit Ge-dankensteuerung: Brain Computer Interfaces (BCI).

Horizontale Integration: Die horizontale Integrationbeschreibt in der Produktions- und Automatisierungs-technik die Zusammenführung verschiedener IT-Systeme zu einer durchgängigen Lösung. Sie betrifftdie verschiedenen Prozessschritte der Produktion undUnternehmensplanung, zwischen denen ein Material-,Energie- und Informationsfluss verläuft, und findetsowohl innerhalb eines Unternehmens als auch übermehrere Unternehmen hinweg statt.

Industrie 4.0: Der Begriff Industrie 4.0 steht für dievierte industrielle Revolution, eine neue Stufe derOrganisation und Steuerung der gesamten Wert-schöpfungskette über den Lebenszyklus von Produk-ten. Dieser Zyklus orientiert sich an den zunehmendindividualisierten Kundenwünschen und erstreckt sichvon der Idee über den Auftrag, die Entwicklung, Ferti-gung und Auslieferung eines Produkts an den End-

kunden bis hin zum Recycling, einschließlich der damitverbundenen Dienstleistungen.

Internet der Dienste (Internet of Services): Teil desInternets, der Dienste und Funktionalitäten als granula-re, webbasierte Softwarekomponenten abbildet. Provi-der stellen diese im Internet zur Verfügung und bietendie Nutzung auf Anforderung an. Über Internetdienst-technologien sind die einzelnen Softwarebausteinebeziehungsweise Dienstleistungen miteinander integ-rierbar. Unternehmen können die einzelnen Software-komponenten zu komplexen und dennoch flexiblenLösungen orchestrieren (diensteorientierte Architektur).Das Internet entwickelt sich so zum Baukasten für IKT-Anwendungen, -Infrastrukturen und -Dienste.

Internet der Dinge (Internet of Things, IoT): Verknüp-fung physischer Objekte (Dinge) mit einer virtuellenRepräsentation im Internet oder einer internetähnli-chen Struktur. Die automatische Identifikation mittelsRFID ist eine mögliche Ausprägung des Internets derDinge; über Sensor- und Aktortechnologie kann dieseFunktionalität um die Erfassung von Zuständen bezie-hungsweise die Ausführung von Aktionen erweitertwerden.

Manufacturing Execution System (MES): Bildet dieprozessnah operierende Ebene eines mehrschichtigenFertigungsmanagementsystems. Es ist direkt an dieSysteme der Prozessautomatisierung angebunden.MES zeichnen sich im Gegensatz zu ERP-Systemendurch integrierte APS-Logiken aus, die eine präzisereund detailliertere Feinplanung und Steuerung erlauben,zudem eine bessere Echtzeitfähigkeit haben.

Smart Factory: Die intelligente, vernetzte Fabrik, die IKTzur Produktentwicklung, zum Engineering des Produk-


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tionssystems, zur Produktion, Logistik und Koordinati-on der Schnittstellen zu den Kunden nutzt, um flexiblerauf Anfragen zu reagieren. Die Smart Factory be-herrscht Komplexität, ist weniger störanfällig und stei-gert die Effizienz in der Produktion. In der Smart Fac-tory kommunizieren Menschen, Maschinen und Res-sourcen so selbstverständlich miteinander wie in einemsozialen sozialen Netzwerk.

Vertikale Integration: Die vertikale Integration be-schreibt in der Produktions- und Automatisierungs-technik die Integration verschiedener IT-Systeme aufden unterschiedlichen Hierarchieebenen der Produkti-on und Unternehmensplanung zu einer durchgängi-gen Lösung. Beispiele für solche Hierarchieebenen sinddie Aktor- und Sensorebene, die Steuerungsebeneoder die Produktionsleitebene.


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Interview und Fachbeitragzur Smart Factory

INTERVIEW MIT LUZ G. MAUCH UND DR. OLAF SAUER:„SCHRITT FÜR SCHRITT SMARTER PRODUZIEREN“

FACHBEITRAG VON T-SYSTEMS INTERNATIONAL:„DER INTELLIGENTE WEG ZUR SMART FACTORY“


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INTERVIEW

Schritt für Schritt smarter produzieren

Luz G. MauchT-Systems International GmbH

Lünendonk sprach mit Luz G. Mauch von T-Systems undDr. Olaf Sauer vom Fraunhofer Institut über die digitaleProduktion und darüber wie Unternehmen sich aufden digitalen Wandel in der Fertigung am besten einstellenkönnen, um digitale Technologien erfolgreich zuimplementieren.

LÜNENDONK: Warum sollten Fertigungsunternehmengerade jetzt darüber nachdenken, ihre Produktion zuvernetzen und intelligent zu machen?

SAUER: Smart Factory gehört auf die Tagesordnung.Will die deutsche Industrie ihre Wertschöpfung weiter-hin hochhalten, dann muss sie dieses Thema konse-quent spielen, besonders im Mittelstand. Viele großeUnternehmen arbeiten bereits mit Industrie-4.0-Technologien und probieren aus, was für sie sinnvollund machbar ist.

MAUCH: Richtig. Es gibt immer mehr Pilotprojekte, dienun Schritt für Schritt in die Umsetzung kommen.Smart Factory steht vordergründig für effiziente Abläu-

fe in der Lieferkette, Produktion und Logistik. Nochentscheidender aber ist, dass sich die Produkte verän-dern: Autos, Sportartikel, Haushaltsgeräte – wir bewe-gen uns weg von der industriellen Massenfertigungdes 20. Jahrhunderts und hin zu einer kundenindividu-ellen Produktion mit Losgröße 1. Das ist ein gewaltigerParadigmenwechsel: Künftig richtet sich die gesamteindustrielle Wertschöpfung an den Konsumentenwün-schen aus.

LÜNENDONK: Was sind die ersten wichtigen Schritteauf dem Weg zur Smart Factory?

SAUER: Die Frage ist genau richtig formuliert: Wirempfehlen ein schrittweises Vorgehen. Bevor ein Un-ternehmen in Richtung Smart Factory losläuft, sollte esseine Hausaufgaben machen und schlanke Produkti-onsprozesse einführen. Es ist sinnvoll, zuerst Lean-Production-Prinzipien zu etablieren, bevor man sichGedanken über Sensorik, selbstfahrende Flurförder-zeuge etc. macht. Bei einem Hersteller von Elektromo-toren hat das Fraunhofer IOSB auf Basis einer schlan-ken Produktion mit modularen Anlagen eine individu-ell abgestimmte Roadmap für eine Smart Factoryentwickelt. Danach folgte die Suche nach passendenTechnologien, beispielsweise zur Kommunikation derMaschinenmodule untereinander, und dann startetedas Umsetzungsprojekt.

MAUCH: Tatsächlich dürfen Geschäftsführer und Pro-duktionsleiter nicht glauben, dass nur ein Hebel umge-legt werden muss und schon ist die Fabrik smart. InTransformationsprojekten müssen Unternehmen überden Tellerrand der Produktion hinausblicken. VomÄnderungsdienst in der Entwicklung über die Auftrags-

Dr. Olaf SauerFraunhofer Institut

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verwaltung im ERP bis zum Tracking & Tracing desMaterialbestands – erst wenn eine Prozesskette durch-gängig optimiert ist, kann die Smart Factory ihre Intel-ligenz voll ausspielen.

Die Basis legen IT-Standards, die zuverlässig funktio-nieren müssen: sichere und schnelle Netzwerke, Ma-schinenanbindung und Datenmanagement aus derCloud sowie die Echtzeitanalyse großer Datenmengen,um eine vorausschauende Steuerung zu ermöglichen.Hier bietet T-Systems integrierte Lösungen aus hoch-sicheren Rechenzentren sowie ein einzigartigesCloudökosystem aus standardisierten Plattformen undglobalen Partnerschaften.

LÜNENDONK: Wie lassen sich die immensen Daten-ströme, die da anfallen, sinnvoll kanalisieren und aus-werten?

SAUER: Am Fraunhofer IOSB setzen wir einen Schwer-punkt auf maschinelles Lernen. Eine Arbeitsgruppeerforscht schon länger Verfahren, mit denen sich ingroßen Datentöpfen Muster erkennen lassen, umdamit einen optimalen Normalprozess zu beschreiben.Diese Prozesse kann man gegen bestehenden Ferti-gungsabläufe laufen lassen und so Anomalien aufspü-ren – ob die Anomalie aber tatsächlich aus einer Stö-rung resultiert, können nur die Mitarbeiter beurteilen.So lässt sich die Prozessqualität nach und nach anhe-ben. Bei einem Hersteller von Abfüllanlagen nutzen wirzielgerichtete Big-Data-Analysen, um Abgleiche aufKomponentenebene durchzuführen. Klingt stark tech-nisch, aber in diesem und in anderen Projekten habenwir immer wieder festgestellt, dass auch eine smarteProduktion sehr wohl geschulte und erfahrene Mitar-beiter braucht, die die Situation in der Fabrik beurtei-len und daraus Schlüsse ziehen können.

MAUCH: Eine Smart Factory wird immer nur so intelli-gent sein, wie es die Unternehmensprozesse zulassen.Ein möglicher Ansatz ist, Produktionsdaten feinkörnigherauszufiltern, zuzuordnen und für den jeweiligenEinsatzzweck nutzbar zu machen. Die Wertschöp-fungsprozesse aber sind momentan noch zu komplex,um sie 1:1 in einer umfassenden Referenzplattformabzubilden. Es gibt zwar große Automobilzulieferer,die an einer solchen Gesamtplattform arbeiten. Wirsind aber davon überzeugt, dass das von unten nachoben wachsen sollte. Die Prozesskette der Smart Fac-tory entwickelt sich über die miteinander verknüpftenAnwendungsfälle. Externe Partner mit universellemProzesswissen können helfen, die einzelnen Bereichezusammenzuführen.

LÜNENDONK: Also ist die Smart Factory ein Integrati-onsthema?

MAUCH: Exakt. Lassen Sie mich das an einem an-schaulichen Beispiel erläutern: dem vernetzten Fahr-zeug. OEMs und Zulieferer hatten zunächst jeder fürsich allein Kompetenzen aufgebaut und Technologienentwickelt. Später kamen ICT-Partner wie T-Systemshinzu, um diese Technologien zu integrieren und neueProzesse zu definieren. So haben sich mehrere Öko-systeme etabliert, parallel zu Konsortien und Standar-disierungsgremien auf deutscher, europäischer, welt-weiter Ebene. Eine ähnliche Entwicklung beobachtenwir bei der Smart Factory: Auch hier arbeiten vieleUnternehmen daran, ihre Produktion zu digitalisieren.Am Ende aber müssen sich die einzelnen Bausteine,die jetzt gerade entstehen, zu einem stimmigen Ge-samtbild zusammenfügen – nicht innerhalb isolierterSilos auf Firmenebene, sondern weit darüber hinaus.


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LÜNENDONK: Herr Sauer, welche Rolle spielen Stan-dards bei der Vernetzung der Produktion in Wert-schöpfungsnetzen? Werden Daten und IT zum viertenProduktionsfaktor?

SAUER: Man muss unterscheiden zwischen dem, waskommuniziert wird, und dem, wie das geschieht. Fürdas „Wie“ gibt es schon gute Antworten, zum Beispielden OPC UA-Standard, der gerade in Richtung Echt-zeitfähigkeit aufgebohrt wird. Beim „Was“ bestehtnoch Diskussionsbedarf. In den letzten Jahren habendie verschiedenen Industriegremien durchaus guteArbeit geleistet, da wurde nichts verschlafen. Einzig beider kreativen Entwicklung von Geschäftsmodellen sind

uns die US-Amerikaner noch immer voraus. Wir müs-sen das, was in Deutschland an Standards erarbeitetwird, endlich in die Breite tragen und internationaldurchsetzen. Dass IT als vierter Produktionsfaktorneben Arbeit, Boden und Kapital tritt, denke ich nicht.Einen Mangel an Fläche können Sie beispielsweisedurch Kapital wettmachen und in ein Hochregal inves-tieren statt in ein Bodenlager. Aber ob eine solcheSubstitution auch bei Daten und IT möglich ist – da-hinter mache ich ein Fragezeichen. Klar, ohne Datengibt es die Dienste nicht, die auf den Daten basieren.Insofern benötigt man die IT, aber nur in enger Symbi-ose mit den anderen drei Faktoren. IT als Selbstzwecknutzt niemandem.

LUZ G. MAUCHSenior Vice President Automotive & Manufacturing Industry, T-Systems International GmbH

DR. OLAF SAUERstellvertretender Institutsleiter, Fraunhofer-Institut fürOptronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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Die Vision der Smart Factory ist die autonome, sichselbst steuernde, lernende Fabrik. Der Weg dahin istaber so vielfältig, wie es die Unternehmen mit ihrengewachsenen Produktionsumgebungen sind. Es gibtnicht die Blaupause, der man nur folgen muss, um ausder Vision eine Realität erwachsen zu lassen. Vielmehrhandelt es sich bei der Einführung der Smart Factoryum ein schrittweises Vorgehen in Richtung einerimmer stärker vernetzten, hoch flexiblen Produktions-umgebung.

Es gibt aber einige Aspekte, die jedes Unternehmenberücksichtigen sollte, um in vollem Umfang von derintelligenten Fertigung zu profitieren. So müssensowohl unterschiedliche Basistechnologien als auchneue Prozesse implementiert und aufeinander abge-stimmt werden. Aus IT-Sicht sind dies modulare undskalierbare IT-Architekturen als Voraussetzung für eineeffiziente Einführung kommender Industrie-4.0-Stan-dards und -Protokolle in Bezug auf M2M-Kommunika-tion, auf die Anbindung von Werkzeugen, Anlagen,Sensoren und Aktoren oder für die Bereitstellung vonMassendaten aus der Fabrik und dem Feldbetrieb.Auch für hoch performante Infrastrukturlösungen, dieSimulationskomponenten aus der Cloud mit der Ferti-gungssteuerung zu einer hoch verfügbaren Echtzeit-plattform verbinden, ist eine flexible IT-Bebauung vonentscheidender Bedeutung.

Aus Prozesssicht muss neben der Wirtschaftlichkeitauch die Akzeptanz der betroffenen Menschen fürneue Arbeitsabläufe berücksichtigt werden. DasUmsetzungsrisiko kann durch Echtzeitsimulation unddie Fokussierung auf Teilprozesse wie die voraus-

schauende Wartung, die Einführung von Wearablesund Augmented Reality oder Änderungen in derEinplanung von Aufträgen und der Materialversorgungminimiert werden.

Ein weiterer Schritt ist die unternehmensübergreifendeVernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligtenRessourcen. Deshalb müssen Hersteller wie Zuliefer-partner bereit sein, die Produktion neu zu denken undHand an eingespielte Logistik- und Fertigungsabläufezu legen. Dabei steht ihnen T-Systems mit einemumfassenden Serviceportfolio und einem breiten Pra-xiswissen zur Seite. Speziell in der Automobil- undManufacturingbranche verfügt die Telekom-Tochterüber eine umfassende Prozess- und IT-Kompetenz, dieaus vielen Kundenprojekten gewonnen wurde: Aktuellarbeiten 160 Fabriken und mehr als 200 Produktlinienin 20 Ländern mit unternehmenskritischen MES-Lö-sungen, deren Betrieb T-Systems rund um die Uhrsicherstellt.

Der Aufbau einer Smart Factory sollte mit einer präzi-sen Positionsbestimmung beginnen. Wie weit ist einUnternehmen in der Digitalisierung und in welchemBereich sollte es starten? Hierbei kann der „DigitalNavigator“ von T-Systems unterstützen. Dieses Werk-zeug zur Entwicklung einer kundenspezifischen digi-talen Strategie setzt die vorhandenen Fähigkeiten inein Verhältnis zu den Zielen der digitalen Transforma-tion. Auf Basis einer systematischen Bewertungsme-thode bestimmt der Digital Navigator den Grad derDigitalisierung und gibt Empfehlungen zur Umsetzungentlang der Domänen Mitarbeiter, Prozesse und Tech-nologie.

FACHBEITRAG

Der intelligente Weg zur Smart Factory


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Bei einer digitalen Transformation kommen Unterneh-men zudem nicht umhin, sich mit Cloudcomputingauseinanderzusetzen. Nur so lässt sich der volleNutzen einer Smart Factory ausschöpfen. Für eineCloudinfrastruktur bietet T-Systems unterschiedlicheBetriebsformen an, die zuverlässig und sicher sind. Siewerden in deutschen Rechenzentren gehostet, die denstrengen nationalen Datenschutzrichtlinien folgen;erfahrene Experten entwickeln maßgeschneiderteSicherheitskonzepte mit durchgängiger End-to-End-Security.

Auch wenn die Smart Factory in letzter Konsequenzeine revolutionäre Veränderung der Produktionspro-zesse bedeuten wird, ist der Weg dahin evolutionär.Die Smart Factory entsteht Schritt für Schritt, indembereits digitalisierte Prozesse übernommen und neueBestandteile integriert werden. Damit einher geht dasAuflösen des Silodenkens zwischen Abteilungen undUnternehmenseinheiten. Die Transformationsteamshaben nicht allein einzelne Prozessabschnitte, sondernauch vor- und nachgelagerte Schnittstellen im Blick,die ein End-to-End-Zusammenspiel aller Abläufeermöglichen. Denn eine durchgängige Integrationfunktioniert nur dann, wenn von der Maschinenebenebis zur Cloud alle Layer integriert sind. BidirektionaleEchtzeitschnittstellen über die erforderlichen Systeme-benen hinweg – beispielsweise zwischen MES-, ERP-

oder PLM-Systemen – eröffnen schließlich eine ganzneue integrierte Steuerung von Produktion, Produkt-entwicklung und Betriebswirtschaft.

Die Vorteile der Smart Factory im Überblick:

Transparenz auf allen Ebenen: Prozesse werden vonder Produktionsstraße bis in die Managementetagedurchgängig erfasst und analysierbar.

Vorausschauende Steuerung: Die Analyse großerDatenmengen in Echtzeit ermöglicht es, schnell undflexibel auf Veränderungen zu reagieren.

Produktionsanlagen und Logistiksysteme steuernsich dank eines deutlich erhöhten Automatisie-rungsgrads weitgehend selbsttätig.

Individualisierte Produkte sind auch in der Serien-fertigung wirtschaftlich herstellbar (Losgröße 1).

Flexible Wertschöpfungsnetze mit internationalenPartnern treten an die Stelle sequenzieller Lieferket-ten.

Hersteller und Zulieferer können werksübergreifendihre Produktivität steigern und die Innovationsge-schwindigkeit erhöhen.


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UNTERNEHMENSPROFIL

T-Systems International GmbH

Mit einer weltumspannenden Infrastruktur aus Rechenzentren und Netzen betreibt T-Systems Informations- undKommunikationstechnik (engl. kurz ICT) für multinationale Konzerne und öffentliche Institutionen. Auf dieser Basisbietet das Tochterunternehmen der Deutschen Telekom Groß- und Geschäftskunden integrierte Lösungen für dievernetzte Wirtschaft und Gesellschaft. Mit Niederlassungen in über 20 Ländern und globaler Lieferfähigkeit betreutT-Systems Unternehmen aus allen Branchen

STARKER PARTNER FÜR DIE DIGITALE TRANSFORMATIONDer IT- und Telekommunikationsmarkt wandelt sich dramatisch: Geschäftsprozesse in Unternehmen laufen heutedigital und weltweit vernetzt ab. Eine unternehmensübergreifende Vernetzung aller Ressourcen im Wertschöp-fungsprozess liefert die Grundlage, um interne Abläufe zu verbessern. Sie hilft dabei, neue Geschäftsfelder zuerschließen – mit Angeboten und Services, an die zu Beginn des Jahrzehnts kaum jemand gedacht hat.

T-Systems unterstützt die digitale Transformation der Unternehmen und die Vernetzung der gesamten Wert-schöpfungskette mit sicheren, dynamischen Services und Schlüsseltechnologien wie Big Data, Cloud, M2M, Secu-rity und Collaboration. Dass sich die Transformation lohnt, belegen zahlreiche Studien, unter anderem vom re-nommierten Massachusetts Institute of Technology: Digital aufgestellte Unternehmen erzielen einen höherenUmsatz, sind profitabler und mehr wert.

INDUSTRIE 4.0 – PRODUKTION DER ZUKUNFTMaschinen, Werkstücke, Betriebsmittel erhalten zunehmend eigene Intelligenz, Warenwirtschaft und Produktions-steuerung, Lieferanten und Anlagen „reden“ miteinander. So entstehen intelligente Fabriken: Smart Factories mitneuartigen Prozessen, höherer Produktionsqualität und Flexibilität. Die Basis für eine erfolgreiche Industrie 4.0sind nicht nur End-to-End-Lösungen, die die einzelnen Komponenten und Technologien integrieren, sondernauch zuverlässige Kommunikationsdienste und Datensicherheit. Mit IoT-Plattformen sorgt T-Systems gleicherma-ßen für die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Produktions- und Unternehmensdaten.

CLOUD IM FOKUST-Systems bietet die gesamte Palette klassischer IT-Dienstleistungen und Cloud-Lösungen in unterschiedlichenBetriebsformen an. Bereits seit zehn Jahren gehören das Outsourcing und der Betrieb von IT-Systemen in eigenenzertifizierten Hochsicherheitsrechenzentren zum Kerngeschäft von T-Systems. Durch die umfassende Erfahrungim Cloud-Geschäft hat sich T-Systems in den vergangenen Jahren das Vertrauen zahlreicher namhafter Unter-nehmen erarbeitet. Konzerne wie Shell, Daimler und die spanische Post setzen heute auf die Kompetenz desCloud-Pioniers und beziehen Anwendungen, Rechen- und Speicherleistung aus dem Netz. Auch der Stahlriese


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ThyssenKrupp vertraut auf die Cloud-Kompetenz von T-Systems und wird künftig seine PC-Arbeitsplätze aus derTelekom-Cloud beziehen.

KAMPF GEGEN CYBER-ANGRIFFEOb Cloud Computing, mobile Lösungen oder Datenanalysen – all diese Technologien stellen völlig neue Anforde-rungen an die IT-Sicherheit. Dazu kommt, dass Cyberattacken auf Unternehmensnetze und IT-Systeme immerausgefeilter werden und sich inzwischen zu einer massiven Bedrohung für die Wirtschaft entwickelt haben. Daten-schutz und Datensicherheit sind daher bei allen technischen Entwicklungen ein entscheidendes Erfolgskriterium.T-Systems und der gesamte Telekom-Konzern setzen alles daran, die eigenen IT-Systeme und Netze sowie dieDaten von Unternehmens- und Privatkunden gegen jegliche Angriffe aus dem Netz zu schützen sowie neueSicherheitslösungen für die Kunden zu entwickeln und kontinuierlich an neue Anforderungen anzupassen.

KONTAKTT-Systems International GmbHHans-Georg LanderTelefon: +49 0171-575 4885E-Mail: [email protected]: www.t-systems.de


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UNTERNEHMENSPROFIL

Lünendonk GmbH

Die Lünendonk GmbH, Gesellschaft für Information und Kommunikation (Mindelheim), untersucht und beräteuropaweit Unternehmen aus der Informationstechnik-, Beratungs- und Dienstleistungsbranche. Mit dem Kon-zept Kompetenz3 bietet Lünendonk unabhängige Marktforschung, Marktanalyse und Marktberatung aus einerHand. Der Geschäftsbereich Marktanalysen betreut seit 1983 die als Marktbarometer geltenden Lünendonk®-Listen und -Studien sowie das gesamte Marktbeobachtungsprogramm.

Die Lünendonk®-Studien gehören als Teil des Leistungsportfolios der Lünendonk GmbH zum „Strategic DataResearch“ (SDR). In Verbindung mit den Leistungen in den Portfolioelementen „Strategic Roadmap Requirements“(SRR) und „Strategic Transformation Services“ (STS) ist Lünendonk in der Lage, ihre Beratungskunden von derEntwicklung der strategischen Fragen über die Gewinnung und Analyse der erforderlichen Informationen bis hinzur Aktivierung der Ergebnisse im operativen Tagesgeschäft zu unterstützen.

KONTAKTLünendonk GmbH –Gesellschaft für Information und KommunikationMario ZillmannAnschrift: Maximilianstraße 40, 87719 MindelheimTelefon: +49 8261 73140-0 Telefax: +49 8261 73140-66E-Mail: [email protected]: www.luenendonk.de


ÜBER LÜNENDONK

Seit 1983 ist die Lünendonk GmbH spezialisiert auf systematische Marktfor-schung, Branchen- und Unternehmensanalysen sowie Marktberatung fürInformationstechnik-, Beratungs- und weitere hoch qualifizierte Dienstleis-tungsunternehmen. Der Geschäftsbereich Marktforschung betreut die seit Jahr-zehnten als Marktbarometer geltenden Lünendonk®-Listen und -Studien sowiedas gesamte Marktbeobachtungsprogramm. Die Lünendonk®-Studien gehörenals Teil des Leistungsportfolios der Lünendonk GmbH zum „Strategic Data Rese-arch“ (SDR). In Verbindung mit den Leistungen in den Portfolio-Elementen „Stra-tegic Roadmap Requirements“ (SRR) und „Strategic Transformation Ser-vices“ (STS) ist die Lünendonk GmbH in der Lage, ihre Kunden von der Entwick-lung strategischer Fragen über die Gewinnung und Analyse der erforderlichenInformationen bis hin zur Aktivierung der Ergebnisse im operativen Tagesge-schäft zu unterstützen.

Erfahren Sie mehr unter

http://www.luenendonk.de

MARKTFORSCHUNG UND MARKTBERATUNG AUS EINER HAND

Facility Management /Industrieservice

Zeitarbeit /Personaldienstleistungen

Technologie-Beratung /Engineering Services

Wirtschaftsprüfung /Steuerberatung

Informations- undKommunikations-Technik

Managementberatung

Autor:Mario Zillmann, Lünendonk GmbH

Fotos: www.fotolia.com

Copyright © 2016 Lünendonk GmbH, MindelheimAlle Rechte vorbehalten

IMPRESSUMHerausgeber:Lünendonk GmbHMaximilianstraße 4087719 Mindelheim

Telefon: +49 (0) 82 61 731 40 - 0Telefax: +49 (0) 82 61 731 40 - 66E-Mail: [email protected]

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