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Strategisch auf IoT & Industrie 4.0 setzen

12.04.2021 16:51 PM

(I)IoT und Industrie 4.0 steht auf den Agenden der meisten mittelständischer Fertigungsunternehmen. Dabei ist die betriebliche Realität von den Visionen und Zielvorstellungen oft weit entfernt. Nicht zuletzt deshalb werden der Umgang mit IoT und Industrie 4.0 vielerorts immer mehr zur strategischen Frage. Aber was heißt das?

Die INDIVIDUELLE Ausgangsituation

Sich strategisch mit IoT auseinandersetzen, bedeutet beispielsweise zu evaluieren, ob ein Thema komplett in-house, gemeinsam mit Partnern oder vollständig über Dienstleister angegangen werden soll. Aber das wiederum ist keine IoT-spezifische Frage. Spezifisch ist die Frage, was man konkret mit IoT erreichen will, welches Kosten-/Nutzen Verhältnis man für seine Anstrengungen anstrebt und darauf aufbauend, in welchem Umfang man auf IoT setzen will. Dabei kommt es natürlich immer stark auf die jeweilige Ausgangssituation an.  

Wenn man sich den Status quo im deutschsprachigen Raum ansieht, ist klar, dass es bis zu komplexen IoT bzw. Industrie 4.0 Szenarien oftmals noch ein weiter Weg ist, insbesondere in vielen mittelständischen Betrieben: MES-Systeme zur flexiblen und effektiven Produktionssteuerung sind längst nicht überall im Einsatz. Und auch wenn es ein MES System gibt, wird es oftmals nicht vollumfänglich genutzt oder es gibt Schnittstellenprobleme mit Blick auf andere Systeme – insbesondere dem ERP.

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Insellösungen vs. Standards

Außerdem gibt es hinsichtlich Vernetzungen vielerorts Insellösungen, welche untereinander nicht kompatibel sind und nicht miteinander kommunizieren können: Etwa eine von einem Anlagenbetreiber realisierte Lösung, die jedoch nicht ohne Weiteres mit dem Anlagenhersteller Daten austauschen kann. Oder der Ansatz eines Herstellers, der nur seine eigenen Maschinen im Blick hat, während seine Kunden diese jedoch in Kombination mit anderen Anlagen einsetzen. Insellösungen sind somit ein Bremsklotz für die Entwicklung einer standardisierten, offenen Industrie 4.0 Umgebung. An solchen Standards führt jedoch kein Weg vorbei, wenn auch in mittelständischen Unternehmen der Weg zu einer vernetzten und intelligenten Produktion beschritten werden soll. Der Grund ist, dass Industrie 4.0 Standards wie OPC UA die Komplexität und den Aufwand für das einzelne Unternehmen dramatisch reduzieren.

Integrierte Szenarien

Grundsätzlich gilt: Industrie 4.0 macht sehr vieles möglich, aber nicht alles, was technologisch umsetzbar ist, macht im Kontext eines individuellen Unternehmens Sinn. Aus strategischer oder geschäftlicher Perspektive bringt einen die digitale Transformation von Anlagen per se erst einmal nur begrenzt weiter.

Condition Monitoring oder Predictive Maintenance Szenarien lassen sich voll funktional auf Basis von Maschinen- und IoT-Daten umsetzen. Fertigungsnahe Lösungen können Daten erfassen und mittels Analytic-Tools Muster erkennen. Allerdings werden ohne die Einbindung des ERPs die damit verbundenen Möglichkeiten nicht richtig ausgeschöpft. Denn erst wenn Echtzeitinformationen von Maschinen und Anlagen dazu genutzt werden, Geschäftsprozesse (welche im ERP liegen) intelligent zu machen, lassen sich große Optimierungspotentiale realisieren.

So ist es bspw. für einen Anlagenbauer dann besonders interessant, wenn er nicht nur erfährt, dass eine bei seinem Kunden stehende Maschine demnächst einen Wartungseingriff benötigt, sondern im gleichen Zug auch wo genau sie steht, wann sie gekauft wurde, welche Komponenten darin verbaut sind und insbesondere, welche davon gewartet oder ersetzt werden müssen. Diese Informationen können sinnvollerweise nur aus dem ERP kommen, welches in ein solches Szenario intergiert werden muss.

Noch interessanter wird es, wenn auf Basis von IoT-Daten im ERP Prozesse ausgelöst werden, das ERP also nicht nur als zusätzliche Datenquelle genutzt wird. Etwa wenn auf die Information eines demnächst anstehenden Wartungseingriffes automatisch ein Service-Fall eröffnet wird.

Die Strategische Ebene

Werden IoT-Szenarien mit dem ERP integriert, kann von der digitalen Transformation eines Unternehmens gesprochen werden, die Maschinen, Menschen und Geschäftsprozessen involviert. Dabei ist klar, dass das über einzelne Bereiche und Abteilungen – wie etwa die Produktion – hinausgeht und die strategische Ausrichtung eines Unternehmens im Ganzen betrifft. So wird eine Basis für durchgehende, optimierte End-to-End-Prozesse geschaffen. Damit einher gehen dann für viele Mitarbeiter auch neue Rollen und Veränderungen hinsichtlich Tätigkeiten und individueller Verantwortung, etwa wenn sich ein Hardware-Hersteller zum Service-Provider wandeln will. So etwas wiederum bedingt einen fundamentalen Wandel der Unternehmenskultur, der, damit er erfolgreich sein kann, von Anfang an durch einen professionellen Change Management Prozess begleitet werden sollte.

Die strategische Ebene ist auch dadurch berührt, dass fundamentale IT-Themen entschieden werden müssen – etwa die Frage, ob Systeme on-prem oder in der Cloud aufgesetzt werden sollen. Ein ERP, das heute größtenteils on-prem betrieben wird, ist für die digitale Transformation von Prozessen bzw. für transaktionale, prozessgetriebene Daten geeignet, aber nicht für die Verarbeitung von IoT-Daten. Dafür werden Werkzeuge und Methoden benötigt, die on-prem oftmals nicht verfügbar und für viele Vorhaben nur in Cloud-Umgebungen zu finden sind. IaaS (Flexible Bereitstellung und Nutzung von Infrastruktur), PaaS (z. B. passende Datenbanken und Entwicklungstools) und SaaS bieten hier die notwendigen Services. Im Gegensatz zu On-prem-Systemen lassen sich Cloud-Applikationen auch viel flexibler erweitern und werden kontinuierlich weiterentwickelt.

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Inwieweit ein Unternehmen sich im Bereich Cloud bewegen und öffnen will, ist eine langfristige strategische Entscheidung. Es bedarf der Analyse, welche Tools und Softwarelösungen in Zukunft benötigt werden und wo diese zur Verfügung stehen – all das nicht losgelöst von Überlegungen, wie man heute erste Schritte in diese Richtung gehen kann.

Langfristige Strategie vs. heute den richtigen Einstieg finden

Wie also soll Industrie 4.0 angegangen werden? Ein All-in-Szenario wie die vollumfängliche Integration des gesamten Maschinenparks über OPC UA ist aufgrund des damit verbundenen Aufwandes für die meisten Mittelständler wahrscheinlich kein geeigneter Einstieg.

Bildlich gesprochen, ist OPC UA erst einmal nur eine leere Hülle. Sie bietet große Chancen, aber letztendlich kommt es darauf an, wie sie gefüllt wird. Sprich: welche Paramater und Informationen wie und wo zur Verfügung gestellt werden müssen, damit sie einen vorher definierten Use Case möglich machen. Und das ist mit entsprechenden Aufwänden hinsichtlich Zeit und Ressourcen verbunden. OPC UA bzw. die OPC UA Companion Specifications werden dann relevant, wenn strategisch auf die Digitalisierung der Produktion gesetzt werden soll und wenn Interoperabilität und die schnelle Integration von Anlagen in eine vernetzte Produktionsumgebung eine große Rolle spielen. Ein Hersteller mag sich der Tatsache bewusst sein, dass seine Kunden in Zukunft Anlagen fordern werden, die sie im Bereich Industrie 4.0 voll unterstützen und diesen Weg gehen, ein klassisches Einstiegsszenario ist das aber eher nicht.

Für eine erfolgreichen Einstieg in IoT und Industrie 4.0 Szenarien ist das Sammeln eigener Erfahrung jedoch zwingend notwendig. Die Crux besteht deshalb darin, den scheinbaren Widerspruch – das proaktive Sammeln von Erfahrungen und die gleichzeitige Einbettung in strategische Zielsetzungen und Überlegungen – zu meistern.

Das gelingt aus unserer Erfahrung heraus dann am besten, wenn mit kleinen, klar abgegrenzten und auch klar kommunizierten Projekten gestartet wird. Diese sollten ein definiertes Ziel (Business-Case) haben und müssen ein belastbares Ergebnis erzielen. Damit lassen sich im Unternehmen hands-on Erfahrungen sammeln und sich auch die Akzeptanz für ein solches Unterfangen erhöhen.

Um in einem ersten Schritt Maschinenfehler auszulesen bzw. Produktionsprobleme zu analysieren, sie zu lösen und die Erkenntnisse in smarte Prozesse zu überführen, kann es bspw. ausreichend sein, Maschinen lediglich über Signallampen oder externe Sensorik anzubinden. So kann man mit überschaubarem Aufwand in das Thema hineinwachsen. Ganz im Sinne von: start small, think big.

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