Die Digitalisierung der Produktion. Potential und Herausforderungen


Seminararbeit, 2016
20 Seiten, Note: 2,0

Leseprobe

Inhalt

1 Problemstellung

2 Grundlagen
2.1 Produktion
2.2 Digitalisierung der Produktion

3 Potential und Herausforderungen der Digitalisierung der Produktion
3.1 Potential der Digitalisierung der Produktion
3.1.1 Potential in Produktionsplanung und Bestandsmanagement
3.1.2 Flexibility durch Digitalisierung
3.1.3 Umsatz- und Kostenpotential der Digitalisierung
3.2 Herausforderungen der Digitalisierung der Produktion
3.2.1 Implementierung unterstutzender Systeme
3.2.2 Datenerfassung/ Datenverarbeitung / Datenschutz

4 Fazit

5 Literaturverzeichnis

1 Problemstellung

Im Rahmen der Industrie 4.0 steht die Digitalisierung der Industrie und damit inbegriffen die Digitalisierung der Produktion im Fokus der sogenannten vierten industriellen Revo­lution. Durch die fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsprozes- sen soll in der Zukunft ein disruptiver Wandel der Industriestrukturen vollzogen werden. Die Implementierung vernetzter und selbststandiger Produktionssysteme in kleinen und groBen Unternehmungen hat das Potential die gesamte Arbeitswelt neu zu strukturieren und der industriellen Arbeit einen zunehmend hohen Stellenwert zu verleihen. Anderer- seits ist dies keine kurzfristige und simple Umstellung, sondern ein sich uber einen sehr langen Zeitraum streckender Prozess der Digitalisierung, der nur durch das Uberwinden einiger Herausforderungen bewaltigt werden kann.

Blickt man nicht nach vorn oder zuruck, sondern betrachtet den aktuellen Stand der Ent- wicklung der Digitalisierung fallt auf, dass die heutigen Produktionssysteme den Anfor- derungen einer schnelllebigen Gesellschaft mit all ihren Trends und fluchtigen Verande- rungen in vielen Bereichen nicht gerecht werden. Das hat dazu gefuhrt, dass zahlreiche Untersuchungen und Forschungen angestellt wurden, um den Ubergang zu einer digitali- sierten Produktion so effizient wie moglich zu gestalten. Eines der Hauptprobleme besteht darin, dass den Unternehmungen die Bereitschaft fehlt ihre Prozesse transparent zu ge­stalten und Daten preiszugeben. In den letzten Jahren ist diese Bereitschaft aber bereits gestiegen. Damit einher geht in den letzten Jahren auch der vermehrte Einsatz von Cyber­Physical Systems, die als eine der Schlusseltechnologien der Industrie 4.0 gelten. Somit gilt es intelligente Produktionsanlagen und eine ubergreifend vernetzte Infrastruktur in- nerhalb einer Unternehmung zu schaffen und immer weiter auszubauen, um den Anfor- derungen einer dynamischen Gesellschaft und Industrie gerecht zu werden und nicht an Wettbewerbsfahigkeit zu verlieren.[1]

In der folgenden Arbeit werden zu allererst die Grundlagen geschaffen, indem die Be- griffe Produktion und Digitalisierung (in Bezug auf den Produktionsprozess) kurz defi- niert und dann weiter erlautert werden. Im Hauptteil werden dann schlieBlich die wesent- lichen Potentiale und Herausforderungen der Digitalisierung genauer ausgefuhrt. Dabei werden die verschiedenen Aspekte der Potentiale in drei Teile gegliedert. Zunachst wird auf die Moglichkeit zur Verbesserung der Produktionsplanung und des Bestandsmanage- ments eingegangen, bevor anschlieBend die mogliche Zunahme der Flexibilitat sowie

Umsatz- und Kostenpotentiale diskutiert werden. Im Hinblick auf die anstehenden Her- ausforderungen der Digitalisierung des Produktionsprozesses werden zuerst die unter Umstanden auftretenden Probleme der Implementierung vernetzter und intelligenter Pro- duktionssysteme fur eine Unternehmung dargestellt. Des Weiteren wirft man einen Blick auf den Umgang mit der Vielzahl an Daten, die der Unternehmung zwar einerseits behilf- lich sein konnen aber auch mit Vorsicht zu behandeln sind. Dabei geht es vor allem um die Datenerfassung, -verarbeitung und den Datenschutz.

Das Ziel der Arbeit ist die Darstellung der Potentiale und Herausforderungen der Digita­lisierung der Produktion aus betriebswirtschaftlicher und logistischer Sicht sowie die kri- tische Auseinandersetzung damit. Dabei soll einerseits deutlich werden, dass die Digita­lisierung des Produktionsprozesses alle Bereiche und Akteure einer Unternehmung be- trifft. Dazu gehoren auf Bereichsebene neben der Produktionsplanung auch das Bestands- management und der Service sowie bei den Akteuren neben der Fuhrungsetage auch die Mitarbeiter und Supply Chain Partner. Andererseits gilt es jedoch auch die Entwicklung der Digitalisierung vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 kritisch zu hinterfragen und einmal zu erlautern, ob diese Entwicklung tatsachlich einen wie oben beschriebenen dis- ruptiven Wandel, gar eine industrielle Revolution, darstellt oder die bisherigen Produkti- onsmechanismen lediglich ausgereifter und weiterentwickelt sind. AnschlieBend soll je- der in der Lage sein, die Potentiale und Herausforderungen gegeneinander abzuwagen um sich eine Meinung zu Frage der Existenz einer vierten industriellen Revolution zu bilden und sich ein Bild von der betriebswirtschaftlichen Reichweite der Digitalisierung der Produktion zu machen.

2 Grundlagen

2.1 Produktion

Der Begriff der Produktion umfasst allgemein einen Transformationsprozess, indem Ressourcen (Inputfaktoren) eingesetzt werden, um Produkte und Wertschopfung zu ge- nerieren (Output). Die Produktion nimmt den wertschaffenden Teil im Produktlebens- zyklus ein, dem eine Planungs- und Entwicklungsphase vorausgeht und die Distribu­tion, sowie der Endverbrauch folgen.[2] Die Entwicklung der Produktion ist schon seit ei- niger Zeit technologisch orientiert. Automatisierte Aufgabengestaltung, eine schlanke Produktion und das Just-in-Time-Prinzip stellen schon seit langerer Zeit tragenden Kon- zepte industrieller Arbeit dar. Durch diese Konzepte und eine zunehmende Massenpro- duktion, bei der die Produktion starker an die Bedurfnisse der Kunden angepasst ist und Masseneffekte genutzt werden konnen, konnten bereits Durchlaufzeiten in Produktions- prozessen reduziert und das Bestandsmanagement verbessert werden.[3] Der Trend geht hin zu immer mehr Automatisierung und dem Einsatz von intelligenter Kommunikati- ons- und Informationstechnologie, wie es im Rahmen der Industrie 4.0 angedacht ist. Die Digitalisierung der Produktion, um die es in dieser Arbeit gehen soll, ist also schon langst im Gange, weshalb man sich kritisch mit der Frage auseinandersetzen sollte, ob die angestrebte weitere Digitalisierung, um die es im nachsten Abschnitt gehen soll, wirklich eine weitere industrielle Revolution darstellt.

2.2 Digitalisierung der Produktion

Wenn man uber die Digitalisierung der Produktion spricht stoBt man auf ein breites Spektrum an Definitionen. Bereits in den 80er Jahren wurde mit dem Konzept des Com­puter Integrated Manufacturing (CIM) das Ziel verfolgt, den Prozess der Wertschopfung durch die Anwendung integrierter IT-Systeme ganzheitlich zu uberwachen, planen und zu steuern.[4] Aus heutiger Sicht und vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 geht die Di­gitalisierung der Produktion einen Schritt weiter. Neben der Unterstutzung der Produkti- onsprozesse durch IT-Systeme sollen nun auch alle Bereiche und Ebenen des Produkti- onsprozesses miteinander vernetzt und zentral gesteuert werden. Mit Hilfe von intelli- genten Geraten und Anlagen soll die Kommunikation innerhalb einer Unternehmung aber auch entlang der gesamten Supply Chain deutlich verbessert werden. Dabei spielt die intelligente Verarbeitung und Nutzung von groBen, mit Hilfe der digitalisierten Pro- duktionsprozesse gesammelten, Datenbestanden eine wichtige Rolle. In diesem Zusam- menhang ist auch immer wieder die Rede vom „Internet der Dinge“ und Cyber-Physical Systems. Mit diesen Cyber-Physical Systems sind eben genau diese intelligenten Gerate gemeint, die einerseits physische Gerate mit integrierter Software und andererseits glo- bale Datennetzwerke miteinander verknupfen, die dann fur jeden Benutzer sichtbare Daten erzeugen, welche wiederum neue Potenziale zur verbesserten Steuerung, Uber- wachung und Planung von Produktionsprozessen liefern.[5] Jedoch stellt sich auch hier wieder die Frage, ob diese Potenziale, welche im weiteren Verlauf der Arbeit dargestellt werden, wirklich bestehen und falls ja, ob sie wirklich ausgeschopft werden konnen.

3 Potential und Herausforderungen der Digitalisierung der Produktion

3.1 Potential der Digitalisierung der Produktion

3.1.1 Potential in Produktionsplanung und Bestandsmanagement

Durch die Verwendung von intelligenter Informations- und Kommunikationstechnologie und der damit einhergehenden Vernetzung von Mensch und Maschine ergeben sich in- nerhalb einer Unternehmung viele Vorteile im Bereich der Produktion. Wahrend des ge- samten Produktionsprozesses eines Werkstucks werden Echtzeit-Daten gesammelt, wel­che anschlieBend in einer zentralen Steuerungsstelle erfasst, in Produktionsdatenbanken gespeichert und analysiert werden.[6] Verwendung finden hier vor allem die angesproche- nen Cyber-Physical Systems, welche darauf abzielen rechnerische Leistungen mit physi- schen Geraten zu verknupfen. Dabei wird den Geraten innerhalb des Produktionsprozes­ses eine Koordinationsfunktion auf Gerateebene ubertragen, die im Anwendungsfall da- fur sorgt, die Produktion effizienter zu gestalten.[7] Mit Hilfe dieser Daten wird der Unter­nehmung ermoglicht wichtige Parameter des Produktionsprozesses wie den aktuellen Fortschritt der Produktion, die Produktionsgeschwindigkeit oder die Relation zwischen gewunschter und erreichter Qualitat in Echtzeit zu messen und die notigen Ruckschlusse daraus zu ziehen. Durch diese permanente und exakte Uberwachung jedes einzelnen Pro- dukts im Produktionsprozess gewinnt der gesamte Prozess in groBem MaBe an Transpa- renz wodurch sich die Entscheidungsfindung in der Produktionsplanung viel schneller und effizienter gestalten lasst.[8] Spater werden wir jedoch zudem darauf eingehen, dass die Verarbeitung und der Schutz der Daten eine wichtige Herausforderung darstellen.

Die Unternehmungen machen sich die genaue Datenerfassung wie folgt zu Nutze: Eine genaue Lokalisation und Verfolgung der eingesetzten Produktionsmittel bilden die Grundlage fur ein effizienteres Bestandsmanagement. Durch das beschriebene Echtzeit- Tracking konnen wichtige Entscheidungen in der Bestellmengenplanung genauer, effizi­enter und im Ergebnis kostengunstiger durchgefuhrt werden. Die Systeme gehen sogar so weit, dass die Bestellung neuer Materialien und die Bestandsaufnahme der aktuell im Lager verfugbaren Mittel vollautomatisch anhand der Daten ausgefuhrt werden, sodass der Mensch nur eine uberwachende Funktion einnimmt. Die fruhzeitige Erkennung von Materialbedarfen und eine optimale Hohe der bestellten Menge ist somit viel einfacher moglich, da die intelligenten Systeme die Verbrauchs- und Bedarfsdaten ohne Weiteres uberwachen und analysieren konnen, um anschlieBend passende Entscheidungen zu tref- fen. Damit werden zum Beispiel Lagerbestande minimiert und Lagerbestandsengpasse im Vorhinein vermieden. Als Resultat daraus konnen Kapazitaten eventuell abgebaut o­der anders genutzt und der Materialumschlag reduziert werden. Der Mensch wird dadurch stark in seiner Verantwortung entlastet und die Fehlerwahrscheinlichkeit deutlich redu- ziert.[9]

Innerhalb des eigentlichen Produktionsprozesses kann durch digitale Fertigungsanlagen die Maschinenauslastung optimiert werden, was den Produktionsstillstand verringern o­der sogar ganz vermeiden kann. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Vermeidung von Out-of-Stock-Situationen durch die intelligente Produktionsplanung, was zu einer hohe- ren Kundenzufriedenheit fuhren kann. AuBerdem fuhrt die Vernetzung der verschiedenen Produktionsstandorte dazu, die Produktionszykluszeit und Durchlaufzeiten pro Stuck zu senken, indem Rustvorgange minimiert werden oder ganz wegfallen.[10] Aus der Sicht ei­ner angestrebten nachhaltigen und ressourcenschonenden Produktion sind in jedem Fall der geringere Materialverlust und die deutlich verbesserte Abfallwirtschaft als groBe Po- tentiale zu nennen. Zudem sollte es moglich sein auch zunehmend die Energieeffizienz der Maschinen zu verbessern und eventuell bessere Sicherheitsbedingungen und somit weniger gefahrliche Arbeitsschritte in Produktionsprozessen zu integrieren, da der Mensch immer mehr von handwerklichen Aufgaben befreit und mit uberwachenden und steuernden Aufgaben vertraut wird.[11] Im weiteren Verlauf wird sich allerdings noch her- ausstellen, dass viele Unternehmungen den Nutzen dieser Potentiale geringer einschatzen oder sich bereits gut aufgestellt fuhlen.[12]

Neben dem Potential bei der Bestands- und Produktionsplanung verbirgt sich auch groBes Potential im Bereich der Lieferterminplanung.

[...]


[1] Vgl. Leitao/Colombo/Karnouskas (2016), S.llff.

[2] Westkamper et al. (2013), S.15

[3] Vgl. Spath etal. (2013), S.17

[4] Vgl. Bauernhansl/ten Hompel/Vogel-Heuser (2014), S.85

[5] Vgl. Hirsch-Kreinsen/Ittermann/Niehaus (2015), S.10ff.

[6] Vgl. Guoetal. (2015), S.20

[7] Vgl. Leitao/Colombo/Karnouskas (2015), S.18

[8] Vgl. Guo et. al. (2015), S.23ff.

[9] Vgl. Reyes/Li/Visich (2016), S.805

[10] Vgl. Zhong et al. (2015), S.261

[11] Vgl. Chen etal.(2015), S.621

[12] Vgl. Reyes/Li/Visich (2016), S.804

Ende der Leseprobe aus 20 Seiten

Details

Titel
Die Digitalisierung der Produktion. Potential und Herausforderungen
Hochschule
Technische Universität Dortmund
Note
2,0
Autor
Jahr
2016
Seiten
20
Katalognummer
V413596
ISBN (eBook)
9783668645585
ISBN (Buch)
9783668645592
Dateigröße
440 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Digitalisierung, Industrie 4.0, Internet of Things, IOT, CPS, Cyber-Physical-System, Produktion, Logistik
Arbeit zitieren
Jan Kotthoff (Autor), 2016, Die Digitalisierung der Produktion. Potential und Herausforderungen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/413596

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