Die Vernetzung intelligenter Anlagen wird zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil – besonders für deutsche Unternehmen

Illustration: Picfour

Die Fabrik denkt mit

Die industrielle Revolution erreicht eine neue Stufe: Industrie 4.0 heißt der wegweisende Trend für die produzierende Wirtschaft. Die Vernetzung intelligenter Anlagen wird zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil – besonders für deutsche Unternehmen

Text: Thomas Mersch

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Innovationskraft ist keine Frage der Größe. Sondern eine des Anspruchs. Selbstbewusst geht Bihler, ein mittelständischer Maschinenbauer aus dem Allgäu, hier voraus. „Dem Markt die Richtung vorgeben“ – so lautet die Vorgabe, die das Unternehmen mit Sitz in Halblech für sich formuliert hat. „GRM-NC, RM-NC und BIMERIC“ heißen die neuesten Produkte von Bihler –futuristisch anmutende Stanzbiege- und Fertigungssysteme. Nicht irgendwelche, sondern die effizientesten der Welt.

Das verspricht die Eigenwerbung. Dort heißt es auch: „Willkommen in der Zukunft“. Unternehmen etwa in der Autoindustrie bringen mit diesen Anlagen Metallteile in die gewünschte Form. Doch es geht um viel mehr als die bloße Herstellung von Werkstücken. „Moderne Maschinen müssen intelligent sein“, sagt Ludwig Mayer, Bereichsleiter Vertrieb und Marketing und Mitglied der Geschäftsführung bei Bihler. „Sie sind in der Lage, sich selbst zu überwachen und mit dem übergeordneten Rechnersystem zu kommunizieren.“ So warnen sie vor Störungen und berichten über drohende Qualitätsschwankungen, die etwa mit dem verarbeiteten Stahl zusammenhängen. Zusammen mit dem IT-System für Produktionsplanung legt die Anlage zudem fest, wann welcher Auftrag abgearbeitet wird – und stellt die Anlagenprozesse nahezu automatisch darauf ein.

Die Zukunft, an der Bihler mitarbeitet, ist entscheidend für den Erfolg der deutschen Wirtschaft. Industrie 4.0 heißt das Leitbild, das nicht weniger verspricht als eine vierte industrielle Revolution. Maschinen tauschen Daten, auch über Firmengrenzen hinaus. Und die Fabrik optimiert sich selbst in Eigenregie. „Das Ziel ist die maximale Flexibilisierung, auch Einzelstücke können kostengünstig gefertigt werden“, sagt Stefan Heng, Experte bei Deutsche Bank Research. Damit verbunden sind große Hoffnungen, so Heng: „Industrie 4.0 bietet deutschen Unternehmen die große Chance, die führende Position im globalen Wettbewerb zu sichern – auch gegenüber den aufstrebenden Schwellenländern.“

Nach der Erfindung des Webstuhls Ende des 18. Jahrhunderts und des Fließbands 100 Jahre darauf, nach dem Aufbau automatisierter Fertigungslinien seit den 1970er Jahren geht es wieder um eine neue Dimension in der Produktion. In einer gerade veröffentlichten Studie hat Deutsche Bank Research das Phänomen Industrie 4.0 untersucht. Am Ende steht die intelligente Fabrik, in der nich nur die Maschinen mitdenken. „Jedes einzelne Teil findet ganz allein den besten Weg durch die gesamte Wertschöpfungskette“, erläutert Heng.

Information wird breiter verteilt

Es startet ein Verbesserungsprozess in Echtzeit. „Die Optimierung wird im laufenden Betrieb ständig und über die gesamte Wertschöpfung vorgenommen“, sagt Heng. Dazu würden Produktion, Marketing und Logistik über die IT-Systeme miteinander verknüpft – und dabei alle Betriebsmittel, Produktionsstätten und Lagersysteme erfasst. Industrie 4.0 beginnt also, weit bevor Werkstücke in der Fabrikhalle in Form gebracht werden. Ein neues Denken hält Einzug: „Die Intelligenz liegt heute nicht mehr in einem Zentralrechner, sie wird verteilt“, sagt Philipp Hahn-Woernle, geschäftsführender Gesellschafter von Viastore, einem Spezialisten für automatisierte Intralogistik in Stuttgart. „Ein Stück Blech weiß nun, dass es zu einem Nudelsieb wird.“ Es gibt dazu den Maschinen selbst die nötigen Anweisungen: „Das Werkstück teilt eigenständig mit: Bring mich zur Station, die mich schneidet. Dann zu der, die mich stanzt, und schließlich zur Maschine, die mich falzt“, sagt Hahn-Woernle. Auch die Überholspur ist offen: „Ein Teil kann dafür sorgen, dass es schneller bearbeitet wird, weil es einen frühen Liefertermin hat.“

Thesen

Internet der Dinge: Zunehmende Vernetzung, RFID-Chips und Sensoren werden die Industrieproduktion in den kommenden Jahren radikal verändern.

Vorteile: Die intelligente Fabrik bringt Kostenvorteile und höhere Flexibilität. Die Zahl maßgeschneiderter Produkte nimmt zu.

Sicherheit: Industrie 4.0. funktioniert nur, wenn Unternehmen ihre IT-Systeme für andere Firmen öffnen. Das könnte in Zukunft Sicherheitsprobleme schaffen.

Bihler: Intelligente Maschinen

Die effizientesten Fertigungssysteme warnen vor Problemen und gewährleisten konstant hohe Prozessqualität. Sie kommen aus Halblech, dem Hauptsitz der Bihler-Gruppe mit weltweit rund 900 Mitarbeitern. Schritt für Schritt will der Maschinenbauer Kunden die Welt der Industrie 4.0 näherbringen. „Die Vision“, sagt Ludwig Mayer (Foto), Mitglied der Geschäftsführung, „ist die intelligente und vernetzte Fabrik.“

Grafik:
Vom Webstuhl zum "Web der Dinge"

Vom Webstuhl zum "Web der Dinge"

Vom Webstuhl zum "Web der Dinge"

Der Blick der Produktionsverantwortlichen wird breiter, er geht über den Maschinenpark hinaus. „Die Intralogistik steuert immer mehr Montageprozesse“, sagt Hahn-Woernle. Als Hersteller von Aufzügen gestartet, stieg Viastore ab den 1970er Jahren in die Lagertechnik ein. Schon in dieser Zeit wurden die Grundlagen für das gelegt, was heute Industrie 4.0 heißt. „Es hat nun etwas einen Namen bekommen, das sich schon länger entwickelt“, sagt Hahn-Woernle. Schon Ende der Siebziger wurden softwaregesteuerte Managementsysteme für Lagerhäuser genutzt. Und Waren wurden mit Informationen versehen – etwa über Barcodes.

„Der große Unterschied ist nun die enorm gewachsene Komplexität“, sagt Hahn-Woernle. „Denn das Ziel ist die völlige Vernetzung – von Menschen, Prozessen, Produkten, Waren und Transport wegen.“ Riesige Datenmengen entstehen – erst nach und nach sind Softwarehersteller in der Lage, diese mit ihren sogenannten Big-Data-Programmen auch auszuwerten. Nur konsequent, dass die Verbände Bitkom für den IT-Sektor, VDMA für die Maschinenbauer und ZVEI für die Elektrotechnik näher zusammenrücken. Vor gut einem Jahr gründeten sie eine gemeinsame Geschäftsstelle mit dem Ziel, die Umsetzung von Industrie 4.0 voranzutreiben.

„Der industrielle Sektor steht vor einem massiven Umbruch, die nächste industrielle Revolution wird durch Vernetzung und das Internet geprägt sein“, sagte Bitkom-Präsident Dieter Kempf anlässlich der Vorstellung der gemeinsamen Plattform. Ideale Voraussetzungen für eine weltweite Führungsrolle in Sachen Industrie 4.0 wurden den deutschen Unternehmen bescheinigt. Allerdings ist es ein Projekt, das Geduld erfordert. „Industrie 4.0 wird kommen, allerdings nicht vor 2025“ – so lautet das Fazit einer Studie des IT- und Elektronikverbands VDE aus dem vergangenen Jahr. Nach Ansicht der befragten Unternehmen bremsen noch Sicherheitsprobleme, fehlende Standards und ein hoher Qualifizierungsbedarf für Mitarbeiter. Die Erwartungen jedoch sind hoch: So rechnen 75 Prozent der Firmen durch die Umsetzung von Industrie 4.0 mit mehr Flexibilität, 60 Prozent hoffen, dass sie ihren Energieverbrauch senken können, und 45 Prozent gehen von Kostenvorteilen aus.

Viastore: Ausgefeilte Lagertechnik

Menschen, Prozesse, Produkte, Waren und Transportwege – der Intralogistikspezialist Viastore will sie alle vernetzen. „Die Intelligenz liegt heute nicht mehr in einem Zentralrechner, sie wird verteilt“, sagt Geschäftsführer Philipp Hahn-Woernle (Foto). „Ein Stück Blech weiß nun, dass es zu einem Nudelsieb wird.“ Um die Kunden zu unterstützen, setzt Viastore auf IT-Know-how – 30 Prozent der Mitarbeiter sind Software-Experten.

Die aktuelle Zurückhaltung der deutschen Industrie belegt eine Anfang 2014 veröffentlichte Studie der Universität Potsdam und des Softwareherstellers SAS. Zwar sei einem großen Teil der Fertigungsunternehmen die Bedeutung der Datenanalyse für die Steuerung und Optimierung der Produktion bewusst. Doch nur 37 Prozent der befragten Unternehmen werteten ihre Maschinendaten überhaupt aus – dabei ist dies eine Basis für den Aufbau einer intelligenten Fabrik. Fazit der Autoren: „Ein Großteil der Fertigungsbetriebe ist derzeit noch nicht fit für Industrie 4.0.“

Die Idee Schritt für Schritt in die Praxis bringen – dieses Ziel verfolgt der Sensorhersteller Balluff im schwäbischen Neuhausen. „An mancher Stelle wird noch relativ akademisch diskutiert“, sagt Michael Unger, Sprecher der Geschäftsleitung. „Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, konkret und mit einfachen Begrifflichkeiten aufzuzeigen, was möglich ist.“ Vor etwa drei Jahren habe sein Unternehmen die Weichen für den neuen Industrietrend gestellt – mit dem Aufbau eines neuen Geschäftsbereichs.

Unterstützt von der Funktechnik RFID, sorgen intelligente Sensoren für den lückenlosen Datenaustausch. „Das ermöglicht die Verfolgbarkeit auch einzelner Werkstücke in der gesamten Produktion“, ergänzt Jürgen Gutekunst, Geschäftsbereichsleiter Systeme und Networking bei Balluff. Noch während der Fertigungsphase ist es so möglich, auf veränderte Anforderungen zu reagieren. Und die Vernetzung endet nicht am Werktor. „Lieferanten können die Ware schon mit den Daten anliefern, die in der Produktion benötigt werden“, sagt Gutekunst. „Das sind Prozesse, die wir gerade aufsetzen. Wesentliche Bausteine dabei sind intelligente Sensoren, Netzwerktechnik und Datenbanksysteme, die in dem neuen Geschäftsbereich zu einem Ganzen zusammengeführt werden.“

Doch die dazu erforderliche Öffnung der eigenen IT-Landschaft bereitet vielen Managern Sorgen, die von den Enthüllungen über die Datenspionage de US-Geheimdienstes NSA geschürt wurden. „Der mit Industrie 4.0 einhergehende intensive Datenaustausch lässt die Anwender auch zum attraktiven Ziel für Hacker-Attacken werden“, heißt es in der Studie von Deutsche Bank Research. „Dabei kann der Diebstahl relevanter Daten, aber auch die Sabotage der Produktion insgesamt beabsichtigt sein.“ Es bestünden also „durchaus relevante Risiken mit gesamtwirtschaftlicher Dimension“.

„Es gibt ein gewisses Unbehagen, auch in Bezug auf Know-how und Schutzrechte, die die Unternehmen haben“, bestätigt Unger. „Doch Industrie 4.0 ist ein langfristiges Thema. Wenn es tatsächlich firmenübergreifend umgesetzt wird, dann wird es auch Mechanismen geben, die Attacken verhindern.“ Auch Bihler-Vertriebschef Mayer berichtet von Bedenken: „Sicherheit ist eine hochbedeutende Frage für die Industrie.“ Um sensible Bereiche zu schützen, werde etwa der Aufbau eigener Produktionsnetzwerke erwogen, die zwar auch andere Unternehmen umfassen können. Bereiche mit sensiblen strategischen Daten jedoch werden ausgeklinkt. Zudem soll der Zugriff nur nach speziellen Sicherheitsüberprüfungen möglich sein. Noch aber fragen sich gerade kleinere Betriebe, wie sie den Einstieg überhaupt schaffen sollen. Müssen Unternehmen ihren Maschinenpark und ihre IT-Systeme mit enormen Investitionen komplett umbauen? „Das sind die Ängste, mit denen man kämpft, es geht ja um erhebliche Summen“, sagt Deutsche Bank Research Experte Heng. Es bestehe angesichts des globalen Wettbewerbs Druck zu handeln – bei gleichzeitiger Unsicherheit, was das richtige Vorgehen ist. „Umso wichtiger ist es, dass Verbände die Unternehmen begleiten. Und auch mit ihnen definieren, was etwa in Zukunft Anforderungen sind, die an die Mitarbeiter gestellt werden.“

Balluff: Vernetzte Information

Mit einer neuen Business Unit will Sensorhersteller Balluff den Wandel zu Industrie 4.0 vorantreiben und andere Unternehmen unterstützen „Es braucht intelligente Sensoren plus innovative Konzepte, wie die Information durch Vernetzung verfügbar gemacht werden kann. Wir zeigen konkret und mit einfachen Begrifflichkeiten auf, was möglich ist“, sagt Michael Unger (Foto), Sprecher der Geschäftsleitung.

Um die Investitionskosten im Griff zu halten, schlagen Experten ein behutsames Vorgehen vor. „Auch eine langsame Annäherung verspricht Erfolge“, sagt Bihler-Vertriebschef Mayer. „Unternehmen,die noch mit älterer Technik produzieren, können durchaus eine Vernetzung auf die Beine stellen und so beispielsweise ermitteln, ob die Anlagen gut laufen.“ Jede neue Investition ermöglicht dann einen weiteren Schritt in Richtung Industrie 4.0. Zudem sind Unternehmen etwa in der Automobilindustrie ohnehin schon auf dem Weg zur vernetzten Produktion. „Automatisierung findet hier schon über die gesamte Wertschöpfungskette statt – vom kleinen Zulieferer bis zum Hersteller“, sagt Heng.

Am Ende entsteht erkennbarer Nutzen

Ein Zögern freilich können sich die Manager nicht erlauben. Denn die internationale Konkurrenz ist entschlossen, den Vorsprung der Deutschen zu verkürzen. Und das nicht nur in anderen Industrienationen. „Chinas Unternehmen sind zwar noch ein Stück weg von Industrie 4.0“, sagt Mayer. „Doch es werden große Innovationsschritte gemacht, man wird sehr schnell auf dieser Schiene sein.“ Für Bihler ist China ein wichtiger Auslandsmarkt – und die Ansprüche steigen. „Die Unternehmen dort wollen heute die neueste Technologie.“ Damit sei China nur Vorreiter für andere aufstrebende Schwellenländer.

Fühlen sich die deutschen Unternehmen also dazu gedrängt, trotz Sicherheitsbedenken auf Industrie-4.0-Technik umzuschwenken? „Das ist nicht der Fall“, sagt Mayer. „Am Ende steht ein erkennbarer Nutzen. Das Management sieht: Was läuft wo in der Produktion ab, es lassen sich Schwachstellen mit Optimierungspotenzial sofort erkennen. Das macht ein Unter nehmen stärker.“ Auch Viastore-Geschäftsführer Hahn-Woernle beobachtet, dass sich die Wettbewerber der Deutschen mit den neuen Technologien fit machen. „China ist inzwischen sehr weit bei der Automatisierung von intralogistischen Prozessen.

Auch in den USA gibt es starke Bestrebungen zu folgen. Deutschland ist zwar Wegbereiter. Aber wir müssen alles daransetzen, vorn zu bleiben.“ Wie stark werden die Veränderungen sein, die den Unternehmen bevorstehen? Ist wirklich eine vierte industrielle Revolution im Gange? „Die Frage sollten wir in 30 Jahren noch einmal stellen“, sagt Hahn-Woernle. „Es ist aktuell ein Prozess, der plötzlich mit einem Begriff belegt wird. Er beschreibt zwar sehr gut die neue Verbindung von Software, Automatisierung und dem Internet. Als die ersten Webstühle gebaut wurden, hat auch niemand gesagt: Jetzt machen wir mal eine Revolution.“


„Evolutionärer Prozess“

Deutsche Bank Research untersucht die Industrie 4.0 in einer neuen Studie
Rund ein Drittel beträgt der Anteil Deutschlands an der industriellen Wertschöpfung in der EU – und der Vorsprung vor Italien, Frankreich und England wächst. Deutsche Betriebe können ihre Position mithilfe von Industrie-4.0-Technologien langfristig sichern – sie vernetzen Maschinen und auch Betriebe und sorgen so für mehr Effizienz und Flexibilität. In einer Studie hat Deutsche Bank Research dieses Phänomen untersucht. Das wirtschaftliche Potenzial scheint enorm. Dennoch plädiert Studienautor und Deutsche Bank Research. „Evolutionärer Prozess“: Deutsche Bank Research untersucht die Industrie 4.0 in einer neuen Studie Experte Stefan Heng für Geduld. „In der Praxis bleiben manche der mit Industrie 4.0 in der ersten Euphorie verbundenen Hoffnungen heute noch unerfüllt“, heißt es in der Studie. „Die Unsicherheit in diesem neuen Feld ist groß – und damit auch die Notwendigkeit, die Prozesse und notwendigen Schritte genauer zu hinterfragen.“ Der Gesamteffekt auf die Kosten werde nur schwer und sicherlich erst in vielen Jahren empirisch belastbar abzuschätzen sein. Industrie 4.0 sei ein „evolutionärer Prozess“, dessen Auswirkungen erst ab 2025 vollständig spürbar würden. Doch der generelle Nutzen bleibt unbestritten. Erkannt haben dies laut der Studie von Deutsche Bank Research zunächst vor allem Großunter nehmen. „Aber auch für kleine und mittlere Unternehmen wird vertikale und horizontale Integration im internationalen Wettbewerb immer wichtiger.“

Deutsche Bank Research:

„Industrie 4.0: Upgrade des Industrie standorts Deutschland steht bevor“.
Kostenlos downloadbar unter www.dbresearch.de/results_industriestandort
„Industrie 4.0: Enorme Wertschöpfungspotenziale wollen gehoben werden“.
Kostenlos downloadbar unter www.dbresearch.de/results_industrie4_0

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