Verbesserung des Lean Management Konzepts im besonderen Shop-Floor Management durch Einführung von Industrie 4.0

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Vorwort
1.2 Problemstellung
1.3 Aufbau und Zielsetzung

2. Industrie 4.0
2.1 Begriffsdefintion
2.1.1 Industrie
2.1.2 Digitalisierung
2.1.3 Automatisierung
2.2 Geschichte und Entwicklung
2.3 Kernpunkte
2.3.1 Cyber-physische Systeme
2.3.2 Manufacturing Execution System (MES)
2.3.3 Smart Factory
2.3.4 Digitalisierung in der Produktion
2.3.4.1 Digitaler Zwilling
2.3.4.2 Digitale Plantafeln
2.3.4.3 Predictive Maintenance
2.3.4.4 Augmented Reality
2.3.5 Digital Leadership
2.3.5.1 Risiken eines nichtanpassungsfähigen Managements
2.3.5.2 Richtig Führen im Zeitalter der Digitalisierung

3. Shop-Floor Management
3.1 Begriffsbestimmung
3.1.1 Lean Management
3.1.2 Shop-Floor Management
3.2 Geschichte und Entwicklung
3.2.1 Evolution durch das Lean Konzept
3.3 Kernpunkte
3.3.1 Vor Ort Führen
3.3.1.1 Shop-Floor Tafel
3.3.1.2 Strukturierter Tagesablauf
3.3.2 Abweichungen erkennen
3.3.3 Probleme nachhaltig lösen und vermeiden
3.3.4 Den Ressourceneinsatz optimieren

4. Verbesserung des SFM-Konzepts durch I4.0
4.1 Optimierungsmöglichkeiten des Kernpunktes Vor Ort Führen
4.1.1 Digitaler Zwilling
4.1.2 Technische Telekommunikationsmöglichkeiten und Digital Leadership
4.1.3 Digitale Shop-Floor Tafel
4.2 Optimierungsmöglichkeiten des Kernpunktes Abweichungen erkennen
4.2.1 Predictive maintenance
4.2.2 Augmented Reality
4.3 Optimierungsmöglichkeiten des Kernpunktes nachhaltiger Problemlösung
4.4 Optimierungsmöglichkeiten des Kernpunktes Ressorceneinsatz
4.4.1 Ressourceneinsatz optimieren mittels RFID
4.4.2 Zeitmanagement mittels digitaler Kalender
4.4.3 Virtuelle Planung der Mitarbeiterbelegung

5. Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Von Industrie 1.0 bis Industrie

Abb. 2: Plattformökonomie

Abb. 3: Funktionen der Vernetzung

Abb. 4: Manufacturing Execution Systeme in der IT-Gesamtarchitektur von Industriebe- trieben

Abb. 5: Digitaler Online-Bildschirm

Abb. 6: Shopfloor Management

Abb. 7: Produktentwicklungsperfomance

Abb. 8: Die vier zentralen Elemente

Abb. 9: Ergebnis einer Tätigkeitsstruktur-Analyse auf Meister-Ebene

Abb. 10: A3-Problemlöseblatt

Abb. 11: Elektronisches Lean Board

Abb. 12: Elektronisches Lean Board mit verschiedenen Kanälen

Abb. 13: Verschiedene Kommunikationsbereiche mit digitalen Bildschirmen

Abb. 14: Bereitstellung der Produktionsindikatoren im Konferenzraum

Abb. 15: Elektronisches Lean Board mit wichtigen Kennzahlen

Abb. 16: Bereitstellung der Indikatoren und der Ergebnisse der Woche in der Nähe der Produktionsbereiche

Abb. 17: EDV-Schrank

Abb. 18: Leitstandtafel im Ganntplan

Abb. 19: Lean Produktion der Zukunft

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

1.1 Vorwort

Das Zeitalter der vierten industriellen Revolution hat begonnen.

Cyber-physische Systeme gewinnen immer mehr überhand in Produktionsstätten, die Bundesregierung subventioniert diverse Forschungsprojekte in diesem Gebiet immens und ständig warnen Professorenschaften und Wirtschaftsfachleute vor einem Zurückblei- ben Deutschlands bei dieser Entwicklung.¹, ²

Doch was bedeutet eigentlich Industrie 4.0? Eine einheitliche standardisierte Definition des Begriffs ist nicht vorhanden. Einig sind sich jedoch alle Fachkräfte, dass Industrie 4.0 „durch Digitalisierung, Automatisierung sowie Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligter Akteure charakterisiert ist“ und auf verschiedenen Ebenen eines Industriebe- triebes stattfindet.³

Im Vorfeld zu betonen ist auf jeden Fall, dass die Umstrukturierung nicht nur in den Fer- tigungsstätten stattfindet, sondern dass sich alle Bereiche des Unternehmens einem radi- kalen Wandel unterziehen müssen, um effizient arbeiten und am Markt mithalten zu kön- nen.

Nicht nur Industriebetriebe und die klassische Fabrikation sind von der fortschreitenden Digitalisierung betroffen, auch Sektoren wie Mobilität, Gesundheit, Klima und Energie gehören zu den Anwendungsfeldern.⁴

Autonomes Fahren, die Vernetzung von Fahrzeugen und automatische Softwareupdates sind schon längst keine Zukunftsmusik mehr und werden die Mobilitätsbranche und ihre Marktteilnehmenden langfristig verändern.

Der Einsatz von Robotern ist nicht nur für Produktionsstätten interessant, auch in der Pflege werden zukünftig „Operations-, Pflege-, Therapie- und allgemein Serviceroboter“⁵ menschliche Fachkräfte ergänzen und ersetzen. Im militärischen Bereich werden Roboter schon seit Jahren für diverse Zwecke eingesetzt, meist in Bereichen, in denen menschli- ches Personal großen Gefahren ausgesetzt ist.

Im Energiesektor werden zukünftig unter dem Begriff „Smart Grid“ Stromnetze kommu- nikativ vernetzt und gesteuert, um eine maximale Effizienz dieser zu gewährleisten.⁶

Um sich den monetären Wert der vierten industriellen Revolution zu verdeutlichen, hat das Beratungsunternehmen McKinsey 2015 eine Studie in Auftrag gegeben, welche her- ausfand, dass der Wert der Technologien pro Jahr 3,9 Billionen – 11,1 Billionen USD im Jahre 2025 betragen wird. Dieser Wert wird selbstverständlich exponentiell mit Fort- schreitung der Revolution steigen.⁷

Die Umstrukturierung und der Wandel der vierten industriellen Revolution werden aber nicht nur die Dinge in unserem Umfeld verändern, vielmehr wird dieser Wandel auch auf unsere Wahrnehmung wirken.

Denn alle Kommunikationssysteme beeinflussen auf verschiedene Weise den menschli- chen Verstand. So entstand ein theologisches Bewusstsein durch Schriftkulturen, wäh- rend Printkulturen ein ideologisches Bewusstsein hervorbrachten.

Die vierte industrielle Revolution und die mit ihr einhergehende fortschreitende Digitali- sierung wird ein vollentwickeltes psychologisches Bewusstsein hervorbringen. Welche neuen Eigenschaften dieses aber charakterisieren, lässt sich nur im Nachhinein feststel- len.⁸

Die Beeinflussung des Verstands beschreibt Rifkin so:

„Jede Entwicklungsstufe des Bewusstseins stellt eine mentale Neuordnung menschlicher Wahrnehmung dar. Sie tritt auf, wenn eine Energie- und Kommunikationsrevolution neue gesellschaftliche Verhältnisse entstehen lässt. Die Menschen sehen Dinge anders, im buchstäblichen wie auch im übertragenen Sinn.”⁹

Wenn sich unsere Wahrnehmung durch die Energie- und Kommunikationsrevolution än- dern wird, inwieweit müssen wir vorhandene Kommunikations- und Führungskonzepte überdenken?

1.2 Problemstellung

Die vierte industrielle Revolution wird immensen Einfluss auf soziale, gesellschaftliche, ökologische und ökonomische Bereiche in unserer Welt nehmen. Aber nicht nur unser Umfeld, auch unsere Wahrnehmung und Kommunikationswege werden durch sie perma- nent geändert.¹⁰

Viele der Optimierungs- und Führungskonzepte in der Produktionswirtschaftslehre be- stehen schon seit Jahren, dies spricht für ihre Effektivität. Beispielhaft dafür ist das Shop- Floor Management Konzept, das in den 50er Jahren im Automobilkonzern Toyota, als Teil der Lean-Management Strategie entwickelt wurde und inzwischen weltweit in fast allen Branchen angewendet wird.¹¹

Seit der Entwicklung ist das Konzept in seinen Grundzügen nahezu unverändert geblie- ben. Änderungen wurden eher im kleinen Maße durchgeführt als eine Art Modifikation oder Verbesserung. Grundlegende Änderungen waren nicht notwendig, da die Umstände in der Produktion sich nicht gravierend gewandelt haben.¹²

Durch die vierte industrielle Revolution und die Digitalisierung wird die klassische Pro- duktion sowie die Wahrnehmung dieser komplett verändert– eine Entwicklung, die dazu führen muss, dass überprüft werden muss, wie weit das Shop-Floor Management Konzept an diese angepasst werden muss.

Essentielle Bestandteile wie Führen am Ort der Wertschöpfung können durch die neuen technologischen Errungenschaften so verändert werden, dass ein Führen vor Ort immer noch stattfindet, allerdings ohne das eine Führungskraft physisch vor Ort anwesend sein muss.

Aber auch andere Aspekte wie die Kommunikation muss unter völlig neuen Gesichts- punkten betrachtet werden, denn Kommunikation findet nicht mehr wie bisher nur zwi- schen Menschen statt, sondern auch zwischen Menschen und Maschinen und nur zwi- schen Maschinen.

Durch die digitalen Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich auch zahlreiche neue Optio- nen, um die Visualisierung in der Fertigung auf ein neues Level zu bringen.

Auch im Hinblick auf die beiden Aspekten, dem kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP) und der strukturierten Problemlösung, werden Möglichkeiten zur Modifikation dargestellt.

Durch die Einführung von Industrie 4.0 könnte das überaus erfolgreiche SFM Konzept bei Beibehaltung der Grundzüge und Kernideen perfekt ergänzt und verbessert werden, dies wird im Rahmen dieser Arbeit unter anderem an ausgewählten Beispielen und auf- gestellten Thesen aufgezeigt.¹³

Entsprechend dazu müssen auch andere klassische Optimierungs- und Führungskonzepte modifiziert und an die neuen Umstände angepasst werden.

Durch die neuen Möglichkeiten, die sich durch die vierte industrielle Revolution ergeben, sind zahlreiche Verbesserungen und Optimierungen dieser möglich.

Für Unternehmen ist es extrem wichtig, jetzt die Zusammenhänge und Wechselwirkun- gen dieser beiden Systeme zu erkennen und in der Produktion anzuwenden.

Andernfalls gehen mögliche Potenziale der Effizienzsteigerung in der Produktion verlo- ren und das Unternehmen wird langfristig am Markt nicht wettbewerbsfähig sein kön- nen.¹⁴

1.3 Aufbau und Zielsetzung

In der vorliegenden Thesis werden als erstes Industrie 4.0 definiert, Grundlagen erklärt und die wichtigsten Inhalte dargestellt. Hierbei ist es essentiell zu verstehen, welche Kernpunkte die vierte industrielle Revolution kennzeichnen und welche Möglichkeiten sich durch diese ergeben.

Anschließend wird das Lean-Management Konzept kurz erläutert, im besonderen aber Shop-Floor Management (SFM), welcher ein Teil von diesem ist. Der Fokus liegt hierbei auf den Kernpunkten sowie den Grundlagen, die verständlich erklärt werden sollen.

Aufbauend auf den vorangegangenen ersten beiden Teilen, wird im dritten Punkt meiner Thesis aufgezeigt, wie mit Hilfe der neuen Möglichkeiten, die sich durch die vierte in- dustrielle Revolution ergeben, das SFM-Konzept verändert und verbessert wird. Zu je- dem einzelnen der vier Kernelemente des SFM wird dazu aufzeigt, wie Industrie 4.0 die- ses optimieren kann.

Hierzu werden konkrete Vorgehensweisen erläutert, die schon von Unternehmen in der Praxis genutzt werden. Aber auch neue Möglichkeiten, die noch nicht konkret umgesetzt werden, werden genannt.

Als letzten Punkt werden die Ergebnisse in einem Fazit komprimiert und eine Empfeh- lung gegeben.

Das Ziel dieser Thesis ist es, einen Denkanstoß und einen Leitfaden zu geben, wie das Konzept des SFM durch die Einführung von Industrie 4.0 auf einen neuen, verbesserten Standard gebracht werden kann.

2. Industrie 4.0

2.1 Begriffsdefinition

2.1.1 Industrie 4.0

Der Begriff „Industrie 4.0“ geht ursprünglich auf ein Projekt der deutschen Bundesregie- rung zurück, mit dem die hiesige Wettbewerbsfähigkeit erhalten und ausgebaut werden soll.¹⁵

Im Rahmen der High-Tech Strategie wurden für das Projekt mittlerweile „einhundert grö- ßere Forschungsprojekte mit einem Fördervolumen von rund einer halben Milliarde Euro angestoßen“.¹⁶

Während in Deutschland mit dem Begriff Industrie 4.0 auf die vierte industrielle Revolu- tion angespielt wird, gibt es weltweit verschiedene Bezeichnungen für den sich ausbrei- tenden Wandel.

So wird auf europäischer Ebene von „Factories of the Future“ gesprochen, während in den USA von einem „Industrial Internet“ oder dem „Internet of Things“ gesprochen wird. Der letztere Begriff wird am häufigsten auf internationaler Ebene verwendet.¹⁷

Eine einheitlich standardisierte Definition des Wortes ist jedoch nicht vorhanden. Inhaltlich werden jedoch immer dieselben Eckpunkte genannt: So wird auf ein neues Zeitalter in der Produktion hingewiesen, welches durch „Digitalisierung, Automatisie- rung sowie Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligter Akteure charakterisiert ist“.¹⁸ Hierbei ist wichtig zu erwähnen, dass dies auf verschiedenen Ebenen eines Indust- riebetriebes geschieht und hauptsächlich mit Hilfe von cyber-physischen Systemen er- möglicht wird.¹⁹

2.1.2 Digitalisierung

Unter dem Begriff Digitalisierung wird der fortschreitende Wegfall von analogen Daten und die Umwandlung dieser in digitale Daten verstanden. Beispielhaft hierfür sind z.B. Fotos, Töne und Bilder, welche in digitale Form z.B. auf einem Massenspeichergerät ge- sichert werden.

Im weiteren Sinne kann unter Digitalisierung auch der Wegfall von örtlichen und zeitli- chen Beschränkungen verstanden werden. Durch das Internet können Daten an jedem Ort mit Internetzugang und zu jeder Zeit verarbeitet werden.²⁰

2.1.3 Automatisierung

Unter dem Begriff wird der Einsatz von Automaten verstanden, welche „selbsttätig ein Programm befolgen und dabei aufgrund des Programms Entscheidungen zur Steuerung und ggf. Regelung von Prozessen treffen“.²¹

Durch die Übernahme von Prozesssteuerungs- und Prozessregelungsaufgaben grenzen sich Automaten als künstliche Systeme von der Maschinisierung und Mechanisierung ab. Diese übernehmen zwar Funktionen im Produktionsprozesses, steuern diese jedoch nicht selbständig.

Bei einem hohen Umfang der Übernahme von Steuerungs- und Regelaufgaben wird von einer Vollautomatisierung gesprochen, während bei niedriger bis mittlerer Übernahme von Teilautomatisierung gesprochen wird.²²

Die Höhe des Automatisierungsgrads wird durch den Anteil bestimmt, „den die automa- tisierten Funktionen an der Gesamtfunktion eines Produktionssystems haben“.²³

2.2 Geschichte und Entwicklung

Der Begriff Industrie 4.0 impliziert schon, dass es noch vorangehende industrielle Revo- lutionen gab.

Als erste wird die Mechanisierung mit Dampfkraft und Eisenbahn bezeichnet, welche vom Jahre 1770 - 1840 stattfand. Diese legte den Grundstein für die Massenproduktion durch Maschinen.

Anschließend erfolgte die nächste Revolution, welche die klassische Massenfertigung, mit Hilfe von Fließbändern im Jahre 1880 hervorbrachte. Produktionshallen wurden ste- tig weiter automatisiert und so wurde in Rekordzeit produziert. Erfolgsfaktoren waren auch die sich entwickelnde Globalisierung und die hohe Nachfrage nach den ersten Au- tomobilen.

Schließlich wurde die Automatisierung der Produktion weiter durch den Einsatz von Elektronik, Großrechnern, Personal Computern und des Internets vorangetrieben, welche ihren Beginn im Jahre 1960 fand, und die dritte industrielle Revolution darstellte.

Die aktuelle vierte industrielle Revolution fand ihren Ursprung im Jahre 2000 mit der Einführung des Internets und den daraus resultierenden Möglichkeiten. Dadurch konnten auf einmal Produktionsprozesse digital geplant werden, künstliche Intelligenz für Ma- schinen entstehen, autonomes Fahren entwickelt werden usw.

Im Vordergrund steht die Verschmelzung zwischen physischen und digitalen Systemen, welche die sogenannten cyber-physischen Systeme entstehen lässt. Aber auch die Digi- talisierung von analogen Daten zu digitalen ist essentieller Bestandteil dieses Wandels.²⁴

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Von Industrie 1.0 bis Industrie 4.0 ²⁵

Die Frage, ob es sich bei der aktuellen vierten industriellen Revolution eher um eine Evo- lution handelt, ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich zu beantworten, da dies nur ex post sicher erkannt werden kann.

Auch Revolutionen können erst im Nachhinein als solche erkannt werden, weisen aber regelmäßig die Eigenschaften einer evolutionären Entwicklung auf.²⁶

So zeigten frühere industrielle Revolutionen auf, dass sie sich zum Teil langsam entwi- ckeln „aber mit einem Mal eine Dynamik erlangen können, die etablierte Produktions- weisen, Produkte und Geschäftsmodelle nachhaltig verändern, neue entstehen lassen und manche dafür auch auslöschen.“²⁷

Die folgenden drei Punkte bestärken die allgemeine Meinung, dass es sich um eine selb- ständige Revolution handelt:

- „Geschwindigkeit des Verlaufs,
-Breite und Tiefe mit vielfältigsten Technologien mit Einfluss auf alle Lebensbereiche und auf das Leben jeder Person
- Systemische Auswirkungen auf Unternehmen, Branchen, Staaten und die Gesell- schaft“²⁸

Die Geschwindigkeit der Ausbreitung der industriellen Revolution und die mit ihr ein- hergehende Digitalisierung, lässt sich sehr gut an der Gesamtnachfrage nach bestimmten Produkten erkennen. Ein Beispiel hierfür ist das Smartphone, so gab es im Jahre 2009 noch 6,31 Millionen Smartphone Nutzer in Deutschland, während es im Jahre 2018 57 Millionen sind, dies ist ein Anstieg von mehr als 900% über einen Zeitraum von neun Jahren.²⁹

Ein weiterer Punkt ist die rasante Ausbreitung der Roboter, die nicht nur in Produktions- stätten wieder zu finden sind, sondern die in diversen Branchen, wie der Haushalt-, Mili- tär- und Mobilitätsbranche, kontinuierlich wachsen.

Der rasanteste Nachfrageanstieg ist im Sektor der Haushaltsroboter zu finden, welche Arbeiten wie Rasenmähen, Staubsaugen und sogar Kochen erledigen. Hier ist der Bedarf im Jahre 2013 um 40% im Vergleich zum Vorjahr gestiegen und dies trotz der noch rela- tiv hohen Preise. Als Beispiel ist hier der sogenannte „Thermomix“ zu nennen, welcher eigenständig verschiedenste Gerichte zubereiten kann, trotz des stolzen Preises von 1000 Euro ist dieser überaus erfolgreich und erfreut sich stetig wachsender Beliebtheit. Nichtsdestotrotz führen beim Umsatz die Industrieroboter. Diese spielten den Unterneh- men im Jahre 2013 rund 30 Milliarden Dollar in die Kasse, während zum Vergleich die beliebten Serviceroboter dagegen auf einen Umsatz von 5,3 Milliarden kamen.

Fachleute sind sich jedoch sicher, dass auf Grund des Erfahrungskurvenkonzepts die Preise für Robotik, bei steigender Leistung und Funktionalität, im Allgemeinen sinken werden. Dadurch wird die Gesamtnachfrage nach Robotern im zweiten Jahrzehnt rasant ansteigen, was zu einer weiteren Ausbreitung dieser führt.³⁰

Die Breite und Tiefe der vierten industriellen Revolution hat immensen Einfluss auf alle Lebensbereiche und auf das Leben jeder Person. Dies lässt sich schon daran erkennen, dass nicht nur von Industrie 4.0, sondern auch von Wirtschaft 4.0, Arbeit 4.0, Mitarbeiten 4.0, Dienstleistung 4.0 usw. gesprochen wird.

In der Öffentlichkeit wird am meisten und mit großer Sorge der Wandel auf dem Arbeits- markt diskutiert. Viele Menschen befürchten, dass durch die industrielle Revolution und die neuen Technologien, wie z.B. Robotik, Arbeitsplätze verloren gehen.

Jedoch ist bei allen vorangegangenen Revolutionen auch kein massenhafter Verlust von Arbeitsplätzen entstanden, aber es war eine erhebliche Verschiebung zwischen einzelnen Branchen und Berufsfeldern zu beobachten.

So führte die Automatisierung und Rationalisierung von herkömmlicher Produktionsar- beit in den vergangenen Jahrzehnten zu einem massenhaften Wegfallen von geringquali- fizierten Tätigkeiten. Es entstanden aber als Kompensation dafür diverse neue Arbeits- plätze.

Zum jetzigen Zeitpunkt ist davon auszugehen, dass die vierte industrielle Revolution die- sen Effekt verstärken wird. Die Nachfrage nach Akademiker*innen wird weiter steigen, während parallel dazu mehr und mehr geringqualifizierte Tätigkeiten wegfallen werden. Die Frage, ob der Wandel im Ergebnis mehr Arbeitsplätze schaffen oder vernichten wird, lässt sich zum aktuellen Zeitpunkt nicht beantworten. Es gibt zwar mehrere Modelle, die versuchen die Auswirkungen vorauszusagen, aber diese können nicht alle Faktoren be- trachten, um eine genaue Prognose für die Zukunft aufzustellen. So werden durch die Digitalisierung viele Berufe verloren gehen, aber auch neue geschaffen.³¹

Die größten Gewinner dieser Entwicklung werden höchstwahrscheinlich IT- und natur- wissenschaftliche Berufe sein.³²

Die systemischen Auswirkungen auf Unternehmen, Branchen, Staaten und Gesellschaft durch die vierte industrielle Revolution sind immens und lassen sich am besten nachvoll- ziehen.

So vernichtete der Wandel einige alte Geschäftsmodelle und ließ parallel dazu neue un- bekannte entstehen. Ein Musterbeispiel hierfür ist die sogenannte Plattformökonomie. Bei dieser stellen die Unternehmen lediglich eine Plattform mit Daten zur Verfügung, ohne ein konkretes Produkt zu verkaufen.

Die untenstehenden Unternehmen dienen als Vermittler zwischen dem Anbieter und dem Nachfrager. Uber vermittelt zum Beispiel Personen, die ein Taxi benötigen an Personen, die diese Transportleistung anbieten. Booking vermittelt zwischen Hotelanbietern und Hotelnachfragern.

Gemeinsam haben all diese Unternehmen, dass sie keine Hard Assets, also feste Vermö- genswerte, wie Maschinen oder Fabriken haben.

Uber ist zum Beispiel der größte Anbieter von Taxis, ohne ein einziges zu besitzen. Boo- king ist weltweit der größte Anbieter für Hotels, hat aber selber kein einziges. Google ist der größte Datenanbieter, produziert aber selber keine.

Diese Unternehmen sind Intermediäre (Vermittler) geworden, in dem sie entweder je- mand anderen in diesem Bereich ersetzen (Reintermediation), oder eigenständig etwas Neues geschaffen haben (Transintermediation).³³

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Plattformökonomie ³⁴

Dafür, dass sie „nur“ Vermittler sind, ist die Gewinnspanne der Plattformunternehmen sehr hoch. Diese geschieht auf Kosten der Produzenten, da diese ohne die Vermittler nicht an die Nutzer rankommen. Deswegen wird auch von einer „Gatekeeper-Funktion“ ge- sprochen, da diese das „Tor“ für die Produzenten öffnen und schließen können.³⁵

Ein weiteres neues Geschäftsmodell, welches mit dem Wandel gekommen ist, ist das so- genannte Betreibermodell. Nach dem Muster „the product as a service“ betreiben Her- steller ihre Produkte selber, während der Kunde am Ende nur die empfangene Leistung bezahlt.

Dahinter steckt die Annahme, dass der Hersteller sein Produkt am effizientesten, unter den aktuellen Faktoren wie Digitalisierung und Vernetzung, einsetzen kann. Für den Kun- den ergibt sich daraus der Vorteil, dass er nicht mehr für ein Produkt, sondern nur noch für eine Dienstleistung bezahlt und dadurch seine Kapitalbindungskosten reduzieren kann.

Somit verkauft ein Hersteller von Bohrmaschinen dann gebohrte Löcher, statt seinen Ge- räten. Ein konkretes Beispiel zu diesem Modell liefert Rolls Royce. Früher verkaufte der Hersteller seine Triebwerke mit den Flugzeugen, heute werden diese mit den geflogenen Flugstunden abgerechnet, dafür werden Wartung, Instandhaltung und Reparatur über- nommen.³⁶

„Damit transformiert sich das Geschäftsmodell von Industriebetrieben weg vom Verkauf physischer Produkte hin zu einem Angebot entsprechender Dienstleistungen („Servitiza- tion“).“³⁷

Ein weiteres konkretes Beispiel vom Wandel einer Branche durch die vierte industrielle Revolution, ist in der Musikbranche zu finden. Hier wurden in den letzten Jahren die physischen Datenträger, wie Kassetten, Schallplatte oder Compact Discs nahezu ausge- löscht. Diese wurden von rein digitalen Plattformen, ohne Hard Assets, wie Apple iTunes oder Spotify abgelöst.

Ein ähnlicher Wandel war auch im Handel zu beobachten. So haben alteingesessene Un- ternehmen, wie Neckarmann oder Quelle immense Marktanteile an Plattformen wie Ebay oder Amazon abgeben müssen.

Unternehmen wie Google oder Wikipedia verdrängten sogar jahrzehntelang Monopolis- ten wie Brockhaus oder die Encyclopedia Britannica.

An Hand dieser Entwicklungen lässt sich eindeutig feststellen, dass wir uns mitten in einer industriellen Revolution befinden, da diese erhebliche Auswirkungen auf alle Un- ternehmen, Branchen, Staaten, die Gesellschaft und Lebensbereiche jeder einzelnen Per- son hat.³⁸

2.3 Kernpunkte

Im nachfolgenden Abschnitt werden die wesentlichen Kernpunkte und Technologietrei- ber von Industrie 4.0 dargestellt. Es wird auf alle für den Autor wichtigen Punkte dieser eingegangen, sowie auf die, die für das Verständnis für den dritten Teil essentiell sind.

2.3.1 Cyber-physische Systeme

Wie schon im oberen Teil der Entwicklung beschrieben, ist die Verschmelzung zwischen der physischen und der digitalen Welt die Hauptcharakteristik der vierten industriellen Revolution. Diese Fusion war Grund für die Entstehung der cyber-physischen Systeme, welche in gewisser Weise als eine Art Brücke in dieser Beziehung fungieren.

Der Begriff Cyber-Physical Systems (CPS) spielt eine zentrale Rolle bei diversen Umset- zungsempfehlungen für Industrie 4.0 und wird als Haupttechnologie für die technische Realisierbarkeit des Projektes gesehen.³⁹

CPS wurden jedoch nicht durch die vierte industrielle Revolution erfunden, bereits 2008 wurde diese von Edward Lee ausgiebig untersucht. Jedoch mit deutlich weiteren Anwen- dungsfeldern, wie z.B. im Medizin oder Mobilitätssektor. Durch die Vorteile und Pass- genauigkeit zu dem aktuellen Wandel, wurden diese für die Industrie entdeckt und er- freuen sich momentan starker Beliebtheit.

CPS zeichnen sich dadurch aus, dass sie intelligent (smart) sind. Diese werden als intel- ligent bezeichnet, da sie mit anderen Maschinen eigenständig kommunizieren, in Inter- aktion treten und sich selbständig steuern können.⁴⁰

Wenn eine Produktionshalle mit CPS oder zum Großteil von diesen betrieben wird, wird diese somit als Smart Factory bezeichnet. Somit sind die Produkte dieser Fabrik auch Smart Products, aber nur, wenn sie auch eine dieser Eigenschaften, wie z.B. Selbststeue- rung aufweisen können. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass nicht alle Produkte, die aus einer Smart Factory stammen, auch automatisch Smart Products sind.

Wie intelligent ein Produkt jedoch ist, hängt von der Menge an smarten Eigenschaften ab, die es aufweisen kann. Die oberste Stufe stellt die Autonomie dar, hierbei steuert, verbessert und kommuniziert das Produkt selbständig.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Funktionen der Vernetzung ⁴¹

Nicht nur Maschinen können aber zu den CPS gehören, auch Lagersysteme und Betriebs- mittel können dazu gezählt werden, wenn sie eine der smarten Eigenschaften aufweisen können.⁴²

Doch was sind Kerneigenschaften von CPS und wie funktionieren diese?

Wie schon oben genannt, ist eine der Haupteigenschaften von CPS die Kommunikation mit anderen Maschinen. Basis für die Vernetzung und Interaktion ist eine Dateninfra- struktur, wie z. B. das Internet. Dadurch können Kommunikation, Steuerung und Daten- transfer in Echtzeit (real-time) erfolgen.⁴³

Durch die einheitliche Dateninfrastruktur ergeben sich jedoch zahlreiche andere neue Vorteile, so können z.B. Systeme beliebig miteinander verkoppelt werden, ihre Verbin- dungen während der Betriebszeit verändert werden und Daten an beliebiger Stelle im CPS verwendet werden.⁴⁴

Um aber erfolgreich mit anderen Maschinen zu kommunizieren, muss die Maschine sich selbst und ihre Aufgaben kennen. Dafür wird sie mit verschiedensten technischen Hilfs- mitteln, wie z.B. RFID (Radio Frequency Identification) Chips ausgestattet.

Diese RFID Chips nehmen einen hohen Stellenwert bei CPS ein, aber auch allgemein im industriellen Wandel, diverse Experten sehen sie auch als Enabler für Industrie 4.0.

Sie bestehen aus einem Transponder (Träger) auf dem alle relevanten Informationen des Objektes eingespeichert sind. Dies können z.B. Herstellerdaten, Typenbezeichnung oder nächste Prozessschritte sein. Diese Informationen können dann mit Hilfe von einem Rea- der (Lesegerät) jederzeit abgerufen werden. Vorteil ist hierbei, dass Reader und Trans- ponder zum Kommunizieren weder Berührung noch Sichtkontakt benötigen. Dazu kann der Reader auch gleichzeitig mehrere Transponder lesen (Massenerkennung).

So kann z.B. ein Produkt, welches mit einem RFID Chip ausgestattet ist, durch die kon- taktlose Funkübertragung zu jeder Zeit verfolgt und überwacht werden. Dies führt zu ei- ner sinkenden Bearbeitungszeit sowie niedriger Fehleranfälligkeit.

Aber nicht nur eine konstante Überwachung eines Produktes ist dadurch möglich, auch eine automatische Steuerung durch CPS kann somit veranlasst werden.

Dies geschieht, indem auf den Transponder alle relevanten Informationen, die für die Be- arbeitung des Produktes notwendig sind, wie z.B. Ausstattungsmerkmale oder Prozess- schritte, eingespeichert werden. Anschließend werden diese Informationen von einer CPS, welche mit einem Reader ausgestattet ist, gelesen und daraufhin von dieser aus nächste Fertigungsschritte eingeleitet.

[...]

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¹ Vgl. BMBF, 2018

² Vgl. Tauber (die Welt), 2014

³ Obermaier, 2017, S. 31

⁴ Vgl. Wagener, Hochschule Hof, youtube (23:30)

⁵ Bendel (Wirtschaftslexikon), 2018

⁶ Vgl. Bendel (Wirtschaftslexikon), 2018

⁷ Vgl. Wagener, Hochschule Hof, youtube (23:30)

⁸ Vgl. Rifkin, 2010, S. 128

⁹ Rifkin, 2010, S. 128

¹⁰ Vgl. Bendel (Wirtschaftslexikon), 2018

¹¹ Vgl. Brunner, 2008, S. 62

¹² Vgl. Jung et al., 2018, S. 493 - 494

¹³ Vgl. Ellerkmann/Draude, (Werkstoffzeitschrift), 2016

¹⁴ Vgl. Brunner, 2008, S. 62 - 74

¹⁵ Vgl. Obermaier, 2017, S. X (Vorwort)

¹⁶ Obermaier, 2017, S. X (Vorwort)

¹⁷ Vgl. Obermaier, 2017, S. X - XI (Vorwort)

¹⁸ Obermaier, 2017, S. 31

¹⁹ Vgl. Obermaier, 2017, S. V-X (Vorwort)

²⁰ Vgl. Wagener, Hochschule Hof, youtube (9:00)

²¹ Voigt (Wirtschaftslexikon), 2018

²² Vgl. Voigt (Wirtschaftslexikon), 2018

²³ Voigt (Wirtschaftslexikon), 2018

²⁴ Vgl. Anderie, 2018, S. 26 - 41

²⁵ Porth et al., 2018

²⁶ Vgl. Obermaier, 2017, S. 3 - 7

²⁷ Obermaier, 2017, S. 4

²⁸ Schircks et al., 2017, S. 9

²⁹ Vgl. Statista, 2018

³⁰ Vgl. Trentmann (Die Welt), 2015

³¹ Vgl. Anderie, 2018, S. 26 - 41

³² Vgl. Weber (IAB-Forum), 2017

³³ Vgl. Seiter et al., 2017, S. 29 - 47

³⁴ Wagener, Hochschule Hof, youtube (36:00)

³⁵ Vgl. Wagener, Hochschule Hof, youtube (33:44)

³⁶ Vlg. Obermaier, 2017, S. 28

³⁷ Obermaier, 2017, S. 28

³⁸ Vgl. Obermaier, 2017, S. 4 - 7

³⁹ Vgl. Kagermann et al., 2012, S. 14 - 20

⁴⁰ Vgl. Reinheimer, 2017, S. 51

⁴¹ Obermaier, 2017, S. 25

⁴² Vgl. Obermaier, 2017, S. 23 - 26

⁴³ Vgl. Reinheimer, 2017, S. 50 - 52

⁴⁴ Vgl. VDI, 2013, S. 2