Industrie 4.0

Aus den Trends zu kundenindividuelleren Produkten und kürzeren Produktlebenszyklen entstehen Herausforderungen, denen Unternehmen mit dem Einsatz von Industrie 4.0-Technologien zu begegnen versuchen. Die damit verbundene Digitalisierung und Automatisierung ruft bei Arbeitnehmern in der verarbeitenden Industrie insbesondere Ängste vor Veränderungen in den Arbeitsabläufen und -anforderungen hervor. In diesem Beitrag werden vier zentrale soziotechnische Gestaltungsmaßnahmen vorgeschlagen, mit denen sich Unternehmen in die Lage versetzen können, die neuen Anforderungen menschlicher Arbeit in der Industrie 4.0 bewältigen zu können - und somit den Ängsten entgegenwirken zu können. Im Mittelpunkt stehen die Steigerung der unternehmerischen Agilität sowie der Ausbau der Mitarbeiterkompetenzen.

In der deutschen Industrie kommt auf jeden dritten Betrieb, der Produktionsverlagerungen ins Ausland durchführt, ein Betrieb, der Rückverlagerungen zurück nach Deutschland vornimmt. Die wichtigsten Gründe für Rückverlagerungen sind Einbußen bei der Flexibilität und Lieferfähigkeit sowie Qualitätsprobleme. Die Ergebnisse einer großzahligen Betriebsbefragung im deutschen Verarbeitenden Gewerbe zeigen einen klaren, positiven Zusammenhang zwischen der Nutzung von Technologien zur digitalen Vernetzung der Produktion (Industrie 4.0) und der Rückverlagerungsneigung der Betriebe. Dies ebnet den Weg für stärker lokal orientierte Wertschöpfungsketten, um individuelle Kundenbedürfnisse flexibler bedienen zu können.

Die Ausgabe beleuchtet zukunftsweisende Energiekonzepte für Lehr- und Forschungseinrichtungen, die Bedeutung von Nachhaltigkeit in der Industrie und die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf Ökonomie, Ökologie und Gesellschaft. Die Beiträge untersuchen die Kreislaufwirtschaft, das Störungsmanagement, ökologische Potenziale digitaler Technologien sowie die Transformation der Arbeitswelt im digitalen Zeitalter.

Die Nutzung von Kennzahlen (engl. Key Perfomance Indicators - KPIs) erlaubt eine umfassende Betrachtung vielfältiger Leistungsmerkmale eines Unternehmens und dient als fundierte Grundlage für Entscheidungen und Steuerungsaufgaben. Durch die Abbildung von Produktionssystemen in einem System aus Kennzahlen als Digitaler Twin steigt nicht nur die Menge an Daten, sondern auch deren Verfügbarkeit und Aktualität. Im Folgenden wird ein ganzheitliches übertragbares Kennzahlennetzwerk, welches zur Steuerung von Unternehmen eingesetzt werden kann, beschrieben. Strategische Ziele lassen sich durch das Kennzahlennetzwerk einfach operationalisieren. Anhand eines Industriebeispiels werden die Vorteile und Möglichkeiten des Einsatzes eines solchen Netzwerks demonstriert.

Um dem starken Zeitdruck bei der Entwicklung eines Schiffs zu begegnen, werden Prozesse parallelisiert. Der eigentliche Fertigungsstart liegt aufgrund dessen, wie in der Unikatfertigung üblich, vor der finalisierten Produktdefinition und der Fertigstellung aller Produktionsinformationen. Simultaneous Engineering bedingt einen hohen Grad an Kommunikation und einen stetigen Informationsfluss. Diese Datenrückführung aus der laufenden Produktion gilt es durch eine kontinuierliche, produkt- sowie prozessbezogene Datenerfassung zu befriedigen. Es ist daher notwendig, eine Methode zu entwickeln, die trotz Losgröße 1 den Bedarf an prozessbegleitenden Daten deckt. Eine große Herausforderung stellen dabei gering automatisierte oder gänzlich manuelle Prozesse wie die Ausrüstung von Schiffen dar, die einen zeitlichen Mehraufwand bei der Datenerfassung bedingen.

Die Ausgabe beleuchtet zukunftsweisende Energiekonzepte für Lehr- und Forschungseinrichtungen, die Bedeutung von Nachhaltigkeit in der Industrie und die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf Ökonomie, Ökologie und Gesellschaft. Sie untersucht die Kreislaufwirtschaft, Störungsmanagement in Produktionssystemen, Rückverlagerungen von Produktionen und die Transformation der Arbeitswelt im digitalen Zeitalter.

Derzeit sind in ca. 90 % der produzierenden Unternehmen Ganzheitliche Produktionssysteme (GPS) eingeführt [1, 2] und haben sich in den letzten Jahren als Industriestandard etabliert [3]. Augenblicklich stehen Unternehmen vor den Herausforderungen der digitalen Transformation der Produktion, subsumiert unter dem Begriff „Industrie 4.0“. Die Industrie 4.0 soll weitere auf dem Ganzheitlichen Produktionssystem basierende Produktivitätssteigerungen erzielen. Um das Potenzial der Industrie 4.0 zu nutzen, müssen Unternehmen zunächst Lösungsalternativen und Handlungsräume durch die Industrie 4.0 identifizieren und anschließend das Potenzial anhand der individuellen Rahmenbedingungen aufzeigen und bewerten. Dieser Beitrag beschreibt eine retrospektivische, quantitative Analyse der Wechselwirkungen von GPS und Industrie 4.0, basierend auf 260 praxisorientierten Industrie 4.0 Use Cases, in denen erfolgreich Industrie 4.0 umgesetzt wurde. Somit werden Unternehmen dabei unterstützt, ...

Aufgrund des Wandels der Arbeit in der Produktion infolge der Einführung Cyber-Physischer Systeme besteht ein Bedarf an adäquaten Gestaltungsprinzipien für Benutzerschnittstellen zwischen Menschen und Maschinen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde eine Methode zur Bestimmung und Evaluation von derartigen Gestaltungsprinzipien entwickelt, die Gegenstand dieses Beitrags ist. Die Methode kann dazu verwendet werden, einen Regelkatalog für eine erfolgreiche Integration der Human Factors in Cyber-Physische Produktionssysteme zu erstellen sowie Gestaltungsprinzipien zu evaluieren.