Industrie 4.0

Was leisten neue Kommunikationstechnologien wie Blockchains, Cloud-Services und 5G? Die möglichen Einsatzfelder sind vielfältig, wobei jede neue Informatiktechnologie individuell auf ihre Eignung im eigenen Betrieb getestet werden muss. Diese Ausgabe von Industrie 4.0 Management liefert Ihnen Beispiele, um wichtige Zukunftstechnologien für mehr Wettbewerbsfähigkeit im Detail zu verstehen und ihre Anwendung zu prüfen.

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.

Angesichts der drei großen globalen Transformationswellen der Globalisierung, Digitalisierung und Sustainabilisierung steht die Industrie vor großen Herausforderungen im Modernisierungsprozess in Hinblick auf Industrie 4.0. Zum einen muss sie die neuen Signale einer protektionistischen Industriepolitik, die vor allem von den USA ausgehen, ins Kalkül ziehen, zum anderen die Forderungen nach nachhaltiger Produktion und Klimaschutz stärker beachten. Beide Voraussetzungen sind auf Lernprozesse angewiesen, die neben der notwendigen Effizienz auch die Sozialverträglichkeit der Transformationen und die Umwelt- und Klimaverträglichkeit gleichberechtigt ins das eigene Zielsystem integrieren.

Industrie 4.0 beschreibt die Digitalisierung sowie horizontale und vertikale Vernetzung der industriellen Wertschöpfung. Dieser Entwicklung wird eine Reihe von Potenzialen und Chancen für Unternehmen zugeschrieben. Bislang werden allerdings insbesondere ökonomische und technologische Potenziale betrachtet, während ökologische Chancen durch Industrie 4.0 bisher kaum Beachtung finden. Dieser Beitrag untersucht die ökologischen Potenziale im Kontext von Industrie 4.0, basierend auf qualitativ-empirischen Daten aus 26 Experteninterviews und einer Literaturanalyse. Die Ergebnisse zeigen, dass Industrie 4.0 Verbesserungspotenziale in Bezug auf Ressourcennutzung, Energieverbrauch, Logistik und Transporte, Abfall und Emissionen bietet, woraus mehrere Thesen abgeleitet werden. Die Studie möchte insgesamt dazu beitragen, die ökologischen Potenziale von Industrie 4.0 besser zu verstehen, um zu einer nachhaltigeren industriellen Wertschöpfung beizutragen.

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.

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.