Logistik 4.0 und die Smart Factory. Trends und Herausforderungen der Digitalisierung

Inhaltsverzeichnis

1 Ausgangssituation

2 Untersuchungsziel

3 Entwicklung der Logistik von 1.0 zu 4.0

4 Herausforderungen der Logistik 4.0
4.1 Komplexitätsproblem
4.2 Logistik 4.0 benötigt einen Rahmen – technologische Voraussetzungen

5 Abgrenzungen und Überschneidungen von Industrie 4.0 und Logistik 4.0

6 Digitalisierung
6.1 Auswirkungen von Logistik 4.0 auf Logistiksysteme
6.2 Digitalisierung industrieller Arbeit: Entwicklungsperspektiven und Folgen

7 Applikationen und Trends
7.1 Anwendungsfälle im Transport und Lager
7.2 RFID – wichtiger Bausteine für Logistik 4.0

8 Fazit

9 Ausblick – Wo steht die Logistik in den nächsten 5 – 10 Jahren

10 Literaturverzeichnis

11 Quellenverzeichnis

1. Ausgangssituation

In den letzten Jahren ist die Logistik in Unternehmen immer essenzieller und umfassender geworden. Sie wird durch immer mehr komplexere Ereignisse beeinflusst. Diese Arbeit befasst sich mit dem Thema Logistik 4.0, welches im Rahmen der Veranstaltung Logistikinformationsmanagement behandelt wird. In der folgenden Arbeit wird auf verschiedene Themen, welche damit im Zusammenhang stehen, eingegangen.

2. Untersuchungsziel

Mit dieser Arbeit verfolgen wir mehrere Ziele. Wir möchten herausstellen, welche Herausforderungen und Applikationen es in der Logistik gibt. Weiterhin stellen wir uns die Frage, wie die Trends in der Logistik 4.0 aussehen und wie diese sich in den nächsten Jahren entwickeln werden. Wir möchten zeigen, welche Möglich-keiten es in der Logistik zukünftig geben wird und wie die Logistik dahin ge-kommen ist, wo sie jetzt steht. Andererseits möchten wir aber auch Probleme und Nachteile aufzeigen.

3. Entwicklung der Logistik von 1.0 zu 4.0

In der Vergangenheit gab es mehrere Ansätze in der Logistik. Zunächst den transferorientierten Ansatz, welcher aber nur einzelne Logistikfunktionen wie Beschaffung, Produktion oder Distribution berücksichtigt hat. Danach kam der prozesskettenorientierte Ansatz, welcher schon als Ziel hatte, die gesamte Prozesskette vom Lieferanten über Produktion bis zum Kunden bzw. Entsorger zu berücksichtigen.

Mehr Bedeutung bekam die Logistik in der Unternehmenspraxis aber erst in den 80er- und 90er Jahren. Es wurde erkannt, dass durch Logistik die Prozesse verbessert und rationalisiert werden können. Zu dieser Zeit entwickelten sich die Märkte zudem so, dass die Kundenbedürfnisse im Vordergrund standen. So wurden neben Produktmerkmalen auch Service und logistische Vorteile immer wichtiger, da diese nun auch als Wettbewerbsvorteil wichtig wurden. Es wurden erste digitale Technologien und Anwendungen genutzt, um die interne Prozesssteuerung zu verbessern. Dadurch entstanden Abteilungen wie Marketing, Logistikmanagement und es entstand der „Ganzheitlichkeitsanspruch“ an die Logistik. Das heißt, dass alle Material- und Warenflüsse funktions- sowie wertschöpfungskettenübergreifend zu einem optimalen Gesamtsystem zusammengeführt werden. Die Vernetzung und der Austausch von Daten mit anderen Beteiligten der Logistik wurde weiterhin verbessert. Die Logistik ist heutzutage als zentraler Unternehmensprozess nicht mehr wegzudenken.¹

In der Praxis werden in den Unternehmen drei große Planungsbereiche unterschieden, die Beschaffungslogistik, die Produktionslogistik und die Distributionslogistik. Diese integrierte Handhabung von den drei hochkomplexen Logistiksystemen wird auch Logistik 4.0 genannt. Die Verwendung des Begriffs „4.0“ wird momentan immer häufiger genutzt und soll die Integration komplexer Systeme und die rasante Digitalisierung in verschiedenen Branchen verdeutlichen. Als Oberbegriff steht „Industrie 4.0“ für all diese Branchen. Als Faktoren für diese rasante Digitalisierung gelten Leistungssteigerung bei der Speicherung von Daten, kostengünstige Produktion in der Elektronik und Datenübertragungstechnik z.B. bei RFID. Logistik 4.0 steht also für die umfassenden Digitalisierung der Logistikbranche mit all ihren Instrumenten und Objekten, sodass sie digital zur Verfügung stehen und alle miteinander vernetzt sind.²

4. Herausforderungen in der Logistik 4.0

4.1 Komplexitätsproblem

Das Komplexitätsproblem in der Logistik 4.0 ist schon länger bekannt und wird sich auch in Zukunft noch ausweiten. Durch verschiedene Faktoren wächst die Komplexität der Logistik in den Unternehmen stetig, da immer mehr Daten vorhanden sind, die verarbeitet werden müssen oder auf die reagiert werden muss. Der Koordinationsumfang für die Logistik steigt somit auch stetig an.

Ein Faktor für die steigende Komplexität ist die Digitalisierung, es gibt aber auch noch viele weitere Faktoren, wie z.B. Kundenservice, Nachhaltigkeit, Knappheit von Ressourcen, Probleme in den IT-Systemen, welche alles berücksichtigt werden müssen.

Durch die exponentiell wachsende Anzahl von Daten (Big Data) wird es auch immer zeitaufwändiger diese Daten zu analysieren und auf dieser Basis Entscheidungen zu treffen. Andererseits nimmt die Reaktionszeit des Logistikmanagements auf dieser Basis Entscheidungen zu treffen immer mehr ab, da diese immer schneller getroffen werden müssen. Daraus kann das Problem entstehen, dass aufgrund der vielen Verknüpfungen und der stetigen Erneuerungen ein Analysieren des Logistiksystems unmöglich ist.³

4.2 Logistik 4.0 benötigt einen Rahmen – technologische Voraussetzungen

Es gibt schon seit längerer Zeit Technologien, die für ein erfolgreiches „Internet der Dinge“ in Verbindung mit Logistik 4.0 notwendig sind. Unter dem Begriff „Internet der Dinge“, kurz „IOT“, versteht man eine Umgebung mit vernetzten „intelligenten“ und „smarten“ Gegenständen, welche miteinander und mit Menschen kommunizieren können.⁴ Diese sind allerdings noch nicht zuverlässig genug, um in der Praxis eingesetzt zu werden oder sie sind schlichtweg zu teuer.

So sind z.B. RFID und Cloud Computing mittlerweile im Einsatz, wohingegen autonome Fahrzeuge noch in der Entwicklungsphase stecken und aktuell noch nicht marktreif eingesetzt werden können. Eine Grundvoraussetzung für Logistik 4.0 ist die genaue Identifikation und Ortung eines Objekts. Aber um die Anwendungen im Logistik 4.0-Umfeld einsetzen zu können, ist nicht nur die Position des Objekts wichtig, sondern auch Zustände, wie z.B. Temperatur, Druck oder Füllmenge. Diese Daten müssen zuverlässig und schnell übertragen sowie gespeichert werden können. Ein weiteres Schlagwort bei der Digitalisierung, zusammenhängend bei Logistik 4.0 ist „Big Data“. Wichtig ist, dass es bei der Kommunikation mit den Daten einheitliche Standards gelten. Gerade heutzutage kann diese Menge an Daten auch hilfreich sein. Es können Datenquellen genau analysiert, Zusammenhänge herausgefunden und Prognosen aufgestellt werden. Als sich das Internet in den 90er Jahren immer mehr verbreitet hat, stand weltweit ein Standard zur Vernetzung zur Verfügung. Das Internet wurde hilfreich dabei, Geschäftspartner und Kunden zu finden, aber auch um IT-Dienstleistungen über das Netz zu beziehen (Cloud Computing). Mittlerweile existieren z.B. gesamte ERP-Systeme als „Saas“-Lösung (komplette Software kann vom Anwender über das Netz genutzt werden).⁵

5. Abgrenzungen und Überschneidungen von Industrie 4.0 und Logistik 4.0

Die Industrie 4.0 als vierte industrielle Revolution soll das produzierende Gewerbe in die Lage versetzen, um auf folgende marktseitig getriebene Trends zu antworten.

Zum einen soll dadurch die zunehmende Individualisierung der Produkte und die damit verbundene Flexibilisierung der Produktion bewältigt werden. Außerdem wird hierdurch die Interaktion mit dem Kunden gefördert und dieser in den Wertschöpfungsprozess integriert. Der weitumfassende Begriff Industrie 4.0 beinhaltet dabei im Gegenteil zur Logistik 4.0 vor allem Punkte, wie: intelligente Maschinenbedienoberflächen, digitale Abbildungen des Maschinenzustandes und Produktionsprozesses, werkstückgesteuerte Betriebsmittelanpassung und Fern-Wartung von Maschinen. Spezielle Logistik 4.0-Bereiche sind hingegen vor allem Bereiche, die man als Schnittstellen zwischen Produktion und Logistik bezeichnen könnten. Ausschlaggebend hierbei sind zum Beispiel Frachtenbörsen-Agenten, welche in Speditionen sehr gefragt sind, intelligente Behälter und Ladungsträger, autonome Fahrzeuge und RFID gestützte KANBAN-Kreisläufe.⁶ Auf diese Bereiche wird im Punkt 7.1 noch detaillierter eingegangen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich diese Abgrenzungen zwischen Industrie 4.0 und Logistik 4.0 in dem Punkt Informationsvernetzung zur Optimierung der Materialflüsse in der Produktion wieder vereinen.⁷

6. Digitalisierung

6.1 Auswirkungen von Logistik 4.0 auf Logistiksysteme

Da ein sehr wichtiger, vielleicht der entscheidende Faktor in der Logistik eine stimmige und leistungsfähige IT ist, möchte ich im nächsten Kapitel auf die Herausforderungen in der Zukunft für Logistik-Systeme eingehen. Besonders im Fokus steht dabei "die Flexibilität und Schnittstellenproblematik über die Integration dezentraler Steuerung“.⁸

Das Kernziel der Industrie 4.0 ist die Smart Factory, welche durch „ein Höchstmaß an Flexibilität, vernetzte, wandelbare Systeme und Ressourceneffizienz“⁹ definiert wird. Diese Definition kann nur durch einen Datenaustausch in Echtzeit und direkter Integration der Geschäftspartner bzw. Kunden mit einzelnen Systemkomponenten entlang der gesamten Supply Chain erreicht werden. Ausgangspunkte für diese Verwirklichung sind zum einen das Internet der Dinge und zusätzlich die Cyber-Physische Systeme, welche die Möglichkeiten haben Selbstdiagnosen und Optimierungen zu erstellen. Zentraler Faktor dabei ist, dass einzelne Komponenten miteinander kommunizieren und dadurch operative Prozesse eigenständig organisiert und koordiniert werden. Kernpunkt hierfür ist, dass die IT den Datenaustausch und Materialfluss der Produktion und Logistik miteinander verbindet, was zur nächsten Herausforderung, nämlich der Schnittstellenproblematik führt. Da durch die Verbindung und dem Kommunikationsaustausch sämtlicher Komponenten die Anzahl der Schnittstellen enorm zunehmen würde, wird dies zwangsläufig dazu führen, dass von den Herstellern der Systeme und Komponenten Standardschnittstellen eingeführt werden müssen, um so die Integration der Systeme gewährleisten zu können. Dies betrifft sowohl Hardware- als auch Software-Komponente. Zusammenfassend sind die 3 Herausforderungen für IT-Entwickler also die dezentrale Intelligenz, Schnittstellenproblematik und die Verarbeitung der großen Datenmengen.

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¹ Götz G. Wehberg – Logistik 4.0 – Komplexität managen, S.31 ff

² Thomas Bousonville – Logistik 4.0 – Die digitale Transformation der Wertschöpfungskette, S.3 ff

³ Götz G. Wehberg – Logistik 4.0 – Komplexität managen, S. 19 ff

⁴ Wirtschaftsinformatik, 3. Auflage 2016, Kenneth C. Laudon, Jane P. Laudon, Detlef Schröder, S. 235 ff

⁵ Thomas Bousonville – Logistik 4.0 – Die digitale Transformation der Wertschöpfungskette, S.15 ff

⁶ Thomas Bousonville: Logistik 4.0 – die digitale Transformation der Wertschöpfungskette, S.12 ff

⁷ Thomas Bousonville: Logistik 4.0 – die digitale Transformation der Wertschöpfungskette, S.12 ff

⁸ Birgit Vogel-Heuser: Handbuch Industrie 4.0 BD3, S.219

⁹ Birgit Vogel-Heuser: Handbuch Industrie 4.0 BD3, S.219