Digitalisierung in Industrie und Fertigung

Die Digitalisierung der Industrie und Fertigung hat begonnen. Sie ist so umfassend und umwälzend, dass sie auch als „vierte industrielle Revolution“ bezeichnet wird: In der „Industrie 4.0“ sind Maschinen, Abläufe und unter Umständen sogar Produkte intelligent miteinander vernetzt, was Großunternehmen wie Kleinbetrieben völlig neue Möglichkeiten bietet und neue Geschäftsmodelle ermöglicht.

Die Digitalisierung stellt Industrie- und Fertigungsunternehmen vor große Herausforderungen, bietet aber gleichzeitig große Chancen. Dank der Skalierbarkeit der neuen digitalen Lösungen können auch und gerade kleinere Unternehmen von der Digitalisierung profitieren.

Nichts weniger als eine Revolution

Welch große Bedeutung die Digitalisierung in Industrie und Fertigung hat, zeigt sich daran, dass diese als die mittlerweile vierte industrielle Revolution angesehen wird. Sie steht damit auf einer Stufe mit der Einführung der Dampfmaschine, die den Beginn der Industrialisierung kennzeichnet, des Fließbands, die die Massenproduktion ermöglichte, und des Computers, die einen tiefgreifenden Wandel aller Wirtschafts- und Lebensbereiche bewirkte und die Grundlagen für die neue Phase der Digitalisierung schuf.

Das Neue und Revolutionäre der Digitalisierung in der Fertigung ist die Verzahnung und intelligente Vernetzung der Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik über lokale Netzwerke, das Internet und das Internet der Dinge (IoT, Internet of Things). Die zentrale Technologie dabei ist nicht der Computer, sondern das Internet. Durch die weltweite Vernetzung über Unternehmens- und Ländergrenzen hinweg bekommt die Digitalisierung der Produktion eine grundsätzlich neue Qualität: IoT, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und intelligente Produktionsstätten heben die Industrie auf eine neues Level, die Industrie wird zur „Industrie 4.0“.

Industrie 4.0: Definition und Beispiele

Industrie 4.0 ist also die intelligente Vernetzung von Maschinen, Produktionsabläufen und Produkten durch Informations- und Kommunikationstechnologie. Für Industrie- und Fertigungsunternehmen ergeben sich daraus viele neue Möglichkeiten und neue Geschäftsmodelle:

  • Sind mehrere Unternehmen und/oder Abteilungen an der Produktion beteiligt, lassen sich digital vernetzt einzelne Produktionsschritte besser aufeinander abstimmen und die Auslastung der Maschinen besser planen. Die Produktion wird insgesamt flexibler.
  • Produktionsstraßen können modular aufgebaut bedarfsweise schnell angepasst werden, sodass sich auch individualisierte Produkte in kleinen Stückzahlen preisgünstig herstellen lassen.
  • Kund:innen können Produkte mitgestalten und Produkte können Daten an das Produktionsunternehmen senden, das diese zur Produktoptimierung und für individuelle Serviceangebote nutzen kann.
  • Lieferwege und Lagerhaltung lassen sich ideal berechnen, da Zulieferer und Logistikunternehmen nahtlos in sämtliche Produktions- und Transportprozesse eingebunden werden können.
  • Maschinen melden rechtzeitig, wann sie wie viel Material benötigen, sodass der Warenfluss optimiert werden kann. Dadurch verringern sich der personelle Aufwand bei der Überwachung der Maschinen und die Gefahr unnötiger Standzeiten. Die Maschinenüberwachung und Materialversorgung kann problemlos auch von externen Serviceanbietern übernommen werden.
  • Die Datenanalyse der Produktions- und Zustandsdaten ermöglicht die Optimierung von Produktionsprozessen und eine vorausschauende Wartung der Endprodukte: Statt in festen Serviceintervallen kann die Wartung anlassbezogen erfolgen. Das spart Kund:innen Geld, da Wartungsarbeiten erst dann erfolgen, wenn sie wirklich notwendig sind, und erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit, da Probleme frühzeitig erkannt und behoben werden können.
  • Ähnlich wie beim Buildung Information Modeling (BIM) lassen sich Produkte über ihren gesamten Lebenszyklus betrachten und verfolgen. Bei größeren und komplexen Produkten kann dies auch in Form eines „digitalen Zwillings“ geschehen, der für die Planung und den Einsatz des Produkts verwendet wird. Der digitale Zwilling ist ein exaktes digitales Abbild, das den aktuellen Zustand des realen Produkts oder des Planungs- bzw. Produktionsprozesses zeigt und für Referenzzwecke und die Produktoptimierung verwendet werden kann. Hat das Produkt sein Lebensende erreicht, kann es dank der vorhandenen Daten gezielt recycelt und sachgerecht entsorgt werden.

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Weitere Informationen zu Industrie 4.0

Detailinformationen und weiterführende Links zum Thema Industrie 4.0 finden Sie auf der Internetseite Plattform Industrie 4.0.

Smart Manufactoring auch für KMU

Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 fällt oft auch der Begriff des Smart Manufactoring (intelligente Fertigung), der manchmal sogar synonym gebraucht wird. Streng genommen geht es bei Industrie 4.0 allerdings um den gesamten Bereich der industriellen Fertigung über die Grenzen einzelner Unternehmen hinaus, während Smart Manufactoring sich auf die eigentlichen Herstellungsprozesse bezieht. Bei der intelligenten Fertigung werden im Idealfall alle Aspekte und Komponenten des Herstellungsprozesses, wie etwa Maschinen, Materialien oder die Lieferkette, integriert und untereinander vernetzt. 

Dank skalierbarer Hard- und Softwarelösungen, die von allen namhaften Herstellern der Fertigungsbranche wie etwa von Siemens, Kuka oder ABB angeboten werden, bleibt die intelligente Fertigung nicht nur größeren Industrie- und Fertigungsunternehmen vorbehalten. Auch und gerade kleinere Unternehmen können von der Digitalisierung profitieren, wenn sie die Voraussetzungen dafür schaffen, dass sie in die intelligenten Produktionsprozesse größerer Unternehmen integriert werden können.

Hinzu kommt, dass nach den erforderlichen Anfangsinvestitionen in die intelligente Fertigung Kleinstserien und individualisierte Produkte deutlich kostengünstiger und damit konkurrenzfähiger hergestellt werden können. In einigen Industriezweigen kann die Digitalisierung helfen, den fortwährenden Fachkräftemangel auszugleichen und zusätzliche neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen.

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Interessante Praxisbeispiele

Praxisbeispiele für erfolgreiche Digitalisierungsprojekte in Industrie und Fertigung hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) auf seiner Homepage im Themenbereich „Digitale Transformation in der Industrie“ zusammengestellt, den Sie unter https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/industrie-40.html erreichen.

Dort können Sie zu einer interaktiven Landkarte wechseln, in der insgesamt 402 Digitalisierungsprojekte verzeichnet sind, die vom BMWi in den letzten Jahren gefördert wurden. Informationen zu den einzelnen Projekten erhalten Sie mit einen Klick auf den Projekteintrag oder über eine Auswahlliste.

Die Bandbreite der Projekte reicht von einem Palettentransportsystem für die vollautomatisierte Fertigung (LogiMover von Eisenmann) bis zur Simulation der Produktionsplanung und -steuerung kompletter Schiffe (Flensburger Schiffbau-Gesellschaft).

Fachverbände und Förderprogramme

Die Einführung von Digitalisierungsmaßnahmen in Industrie und Fertigung erfordert häufig eine externe Beratung. Konkrete Hilfestellungen gibt es bei den zuständigen Industrie- und Handelskammern und den einschlägigen Fachverbänden. Diese bieten regelmäßig Informationsveranstaltungen und Seminare zum Thema „Digitalisierung“ an, führen persönliche Beratungsgespräche durch und vermitteln Berater:innen, die die Digitalisierungsmaßnahmen planen und begleiten.

Wie in anderen Branchen auch, wird ein Großteil der Beratungskosten vom Förderprogramm „go-digital“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) übernommen. Zuschüsse für Investitionen in Hard- und Software gibt es über das Förderprogramm „Digital jetzt“, das ebenfalls vom BMWi angeboten wird.

Speziell für Industrie- und Fertigungsunternehmen gibt es zusätzlich bundesweit 26 „Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren“, die vom BMWi gefördert werden und mittelständischen Unternehmen Sensibilisierungs-, Informations-, Erprobungs- und Schulungsangebote zu Industrie 4.0-Anwendungen machen.  Die Kompetenzzentren informieren auch über aktuelle neue Förderprogramme, die im Zusammenhang der angekündigten Digitalisierungsoffensive der neuen Bundesregierung großzügig bemessen sein sollen.