Digitaler Wandel: Voraussetzungen für die Smart Factory

Der digitale Wandel und damit die Digitalisierung von Allem und jedem soll die Zukunft unserer Gesellschaft sichern.

In der Digitalisierungsstrategie der Bundesregierung sind fünf wesentliche Handlungsfelder benannt: Digitale Kompetenz, Infrastruktur und Ausstattung, Innovation und digitale Transformation, Gesellschaft im digitalen Wandel und nicht zuletzt auch der moderne Staat. Diese Themenkomplexe gliedern sich in eine Vielzahl von Einzelmaßnahmen.

Bei der Analyse der Themenbereiche wird sehr schnell klar, dass jeder Lebensbereich von der Arbeitswelt bis zur Zukunftssicherung unserer Gesellschaft betroffen ist.

Industrie 4.0 ist mehr als Technologie

Die Digitalisierung der Wertschöpfung ist dabei einer der wesentlichen Bereiche. Das wird an der Menge der Themenbereiche, die in der Digitalisierungsstrategie etwas mit materieller Produktion zu tun haben, deutlich. Beispielhaft genannt sei hier der Breitbandausbau als Grundlage der Vernetzung der Industrie; aber auch die gezielte Förderung (nicht nur) von Start-Ups zur Erhöhung der Innovationskraft der Industrie. Die Erhaltung und Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit des deutschen Mittelstandes ist nur einer der Antriebe. Es geht nicht zuletzt um die konsequente, breite und branchenübergreifende Umsetzung der Ideen „Industrie 4.0“.

Neben den technikgetriebenen Vorhaben geht es gleichermaßen auch um die Transformation der Arbeitswelt und somit primär um die Menschen in der Gesellschaft im Allgemeinen und in den betrieblichen Gegebenheiten im Besonderen. Es geht vor allem darum, den Wandel aktiv zu gestalten und nicht nur von außen passiv zuzusehen. Es muss Raum für Ideen und eine offene Innovationskultur geschaffen werden. Teil dieser Kultur muss auch die Akzeptanz eines möglichen Scheiterns sein.

Es kommt darauf an, sich der Risken bewusst zu werden und trotzdem Innovationen zu wagen.

Digitaler Zwilling, KI und Prozessintegration

Die industrielle Transformation in Richtung Fabrik der Zukunft bzw. Smart Factory kann nur gelingen, wenn entsprechende Innovationen bei der Fertigungstechnologie, aber auch bei den Prozessen greifen. Digitale Zwillinge für Produkt und Produktion über den gesamten Lebenszyklus liefern die Datenbasis für wissensgetriebene Verbesserungen in einer smarten Fabrik. Künstliche Intelligenz ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Vorhaben. Qualitativ hochwertige und dennoch kostengünstige Erzeugnisse aus deutscher Produktion können durch „closed loop manufacturing“ Konzepte sichergestellt werden. Auch das trägt zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit bei.

Das immer weitere Zusammenwachsen von operational Technology (OT) und Information Technology (IT) ist eine Möglichkeit der Steigerung der Effizienz in der Fertigung. Die Integration aller Prozesse von der Planung und Steuerung im Management (Top Floor) bis in den Fertigungsprozess (Shop Floor) ist ein wesentlicher Aspekt von Industrie 4.0.

Mehr als Software: Digitale Services und Vernetzung in der Smart Factory

Neue digitale Services und erweiterte Geschäftsmodelle können möglich werden. Dies bedarf einer Öffnung der Unternehmen zu Kooperationen. Schon lange gibt es den Begriff der Netzwerkökonomie. Die Nutzung digitaler Plattformen für die Informationsaustausch bis hin zur Geschäftsabwicklung ist ein nicht mehr aufzuhaltender Prozess. Die Nutzung des Industrial Internet of Things (IIoT) als Informationsträger und Vernetzungsmedium erscheint zwingend notwendig. Natürlich geht diese technische Öffnung der Unternehmen zur Kooperation einher mit Maßnahmen zur Erhaltung von Safety & Security.

Die vernetzte Wertschöpfung bedeutet auch, dass die einzelnen Partner eine große Autonomie bei der Planung und Durchführung der Produktion haben. Daher kommt es darauf an, das Wertschöpfungsnetz trotzdem synchron zu halten. Dazu müssen automatisch Informationen ausgetauscht werden und insbesondere Abweichungen frühzeitig (quasi in Echtzeit) kommuniziert werden. Das betrifft nicht nur die Softwaresysteme der Unternehmen, sondern zunehmend auch die Produktionstechnik selbst. Die Transparenz der Prozesse ist erfolgskritisch!

Kognitives Produktionssystem ermöglicht Industrial Intelligence

Die Planungsmethoden der eingesetzten betriebswirtschaftlichen Softwarelösungen müssen dem digitalen Wandel und den veränderten Umweltbedingungen Rechnung tragen. Die Individualisierung der Produkte (Stichwort: Stückzahl „1“) führt zu einer Erhöhung der Varianz bei gleichzeitig immer kürzeren Zykluszeiten von Bestellung bis zur Lieferung als Wettbewerbsfaktor. Ein Weg zur Lösung dieses Dilemmas sind moderne Planungsalgorithmen und die Nutzung künstlicher Intelligenz zur Optimierung der Ressourcennutzung und der Prognose des Kundenverhaltens. Eine Hürde dabei ist, dass oftmals nicht die notwendigen Mengen an zeitsynchronen und bewerteten Daten vorliegen. Unter den Bedingungen von „Small Data“ in der ERP-Welt müssen einige Besonderheiten für den Einsatz von KI berücksichtigt werden.

Die KI muss im Sinne von industrieller Intelligenz durch Mechanismen des supervised oder reinforced Learning bei der Erkennung (dem Lernen) von Zusammenhängen unterstützt werden.

Industrie kann wichtigen Beitrag zum gesellschaftlichen Wandel leisten

Innovationen in Technologien zur schrittweisen Wandlung der Produktionssysteme zu Smart Factories können nicht zuletzt auch einen Beitrag zur Entschärfung der Positionen in der aktuellen Klimadebatte leisten. Ressourcenschonende Prozesse und Technologien, Up- und Re-cycling und die breite Nutzung regenerativer Energien und gleichzeitig entsprechende Softwaresysteme, die derartige Initiativen unterstützen können den Weg in die Zukunft ebnen. Die Industrie wird Teil der Lösung und ist nicht primär ein Teil des Problems!