- Rückblick und Zusammenfassung -

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1 Foto: fotohansel - fotolia.com Lebensmittelindustrie 4.0 umfasst ein komplexes Zusammenspiel von der Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik bis hin zum fertigen Produkt. Ihr Ziel ist die vierte industrielle Revolution und die smarte Fabrik, also eine sich selbst organisierende Produktion über digital vernetzte Systeme. Mensch, Produktionsanlagen, Logistik und Produkte kommunizieren und kooperieren direkt miteinander. Die Produktion wird flexibler und effizienter. Gleichzeitig können personalisierte Produkte erzeugt werden. Auch auf Bedarfsschwankungen kann sich eingestellt werden und dies bei sinkenden Kosten. Komplett neue Geschäftsmodelle werden denkbar und Grenzen zwischen den einzelnen Produktionsabschnitten verschwimmen. In der Wertschöpfungskette fallen große 1

2 Datenmengen (Big Data) an, die mittels Cloud Computing gesammelt, analysiert und aufbereitet als Rohstoff genutzt werden können (Data Management). Das DLG-Forum Innovation zeigte den heutigen Stand der Lebensmittelindustrie 4.0 anhand von Beispielen der Wertschöpfungskette auf und gab Einblicke in die Themenbereiche New Business und Data Management in der Lebensmittelindustrie Industrie 4.0: Chance und Risiko, eine Ortsbestimmung Dr. Markus Gaaß, VDI/VDE Innovation + Technik GmbH, München Bei der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH handelt es sich um ein unabhängiges, mittelständisches Beratungsunternehmen, zu dessen Gesellschaftern der VDI und VDE gehören. Es arbeitet vor allem für den Mittelstand und konzentriert sich auf eine technologieneutrale Umsetzungsberatung etwa zu Themen der IT-Sicherheit, Smart Data, Cloud Computing und digitale Transformation. Das Transportunternehmen Uber befördert Personen, ohne eigene Taxis zu besitzen, Facebook präsentiert Content, ohne eigenen Inhalt zu generieren, und airbnb bietet Übernachtungen, ohne ein einziges Hotel zu besitzen diese Beispiele zeigen, wie sich die Unternehmenswelt revolutioniert. Doch keines dieser Unternehmen ist ein deutsches. Wo steht Deutschland in Sachen Industrie 4.0? Deutschland ist zwar in vielen Bereichen Automatisierungs-Champion, doch basiert dies bisher auf Robotisierung, die bereits weitgehend ausgeschöpft ist. Hier ist kein exponentielles Wachstum mehr 2

3 zu erwarten. Was fehlt, ist eine durchgängige Vernetzung der Robotertechnik, eine Kommunikation zwischen Mensch und Maschine über die gesamte Prozesskette hinweg. Eine solche Fortentwicklung würde weitere Leistungssteigerungen ermöglichen. Die Motivation des Mittelstands, hier etwas zu bewegen, ist noch gering. Eine Umfrage zeigte, dass 60 Prozent der befragten mittelständischen Unternehmen keine Umsetzung der Industrie 4.0 planen. Es wurden Unternehmen aller Branchen befragt. 40 Prozent der Mittelständler aus der Lebensmittelbranche hatten sich noch nicht mit dem Thema befasst. Genauso wenig Interesse äußerten nur die Befragten aus der Branche Herstellung von Gummi und Kunststoffwaren. Insbesondere fehlt es noch an: - Vernetzung, - Verschmelzen von Fertigungsketten mit der IT und - einer Digitalisierung und Verknüpfung der Wertschöpfungsketten der einzelnen Branchen. Dies würde ermöglichen, dass Produktionszyklen verkürzt, Kundenbedürfnisse in Echtzeit umgesetzt werden und sich die Instandhaltung eigenständig regelt die Smart Factory wäre geschaffen. Die Nutzung von Big Data (große Datenmengen) und Smart Data (Erkennen von Mustern und Zusammenhängen zwischen Daten) sind die Voraussetzungen dafür. Ist der strenge Datenschutz in Deutschland dafür ein Hindernis? Nein, denn die Herausforderung Datenschutz kann zum Innovationstreiber werden. 3

4 Immer wieder wird die Digitalisierung der Arbeitswelt als Schreckensszenario dargestellt. Der schwedische Ökonom Carl Benedikt Frey und der Informatiker Michael Osborne haben in ihrer Studie The Future of Employment: How susceptible are jobs to computerisation? von 2013 postuliert, dass die Digitalisierung 47 Prozent aller Arbeitsplätze in den USA gefährdet, ähnliche Studien nehmen vergleichbare Zahlen für europäische Länder an. Aber diese Studien trafen gewisse Vereinfachungen: Klassifikation anhand von Berufen und nicht Tätigkeiten wird zugrunde gelegt, Anpassungen der Tätigkeitsprofile werden nicht betrachtet, Innovationen durch Digitalisierung werden nicht betrachtet. Andere Untersuchungen haben ergeben, dass durch Digitalisierung auch neue Arbeitsplätze entstehen. Allerdings wird sich die Lohnspreizung verstärken. Die Zahl der Arbeitsstunden wird jedoch trotz der Robotisierung unverändert bleiben. Es wird also nicht zu nachhaltigen Beschäftigungsverlusten kommen. Der Prozess der digitalen Transformation ist längst im Gange. Der Wettbewerb verändert sich dadurch. Die Anforderungen an die Fachkräfte der Zukunft sind derzeit schwer vorhersehbar. Doch die Arbeitswelt der Zukunft kann gestaltet werden. Dafür ist es nötig, jetzt Kompetenz aufzubauen. Die Digitalisierung kann sogar dazu beitragen, dass Arbeitszufriedenheit und das Qualifikationsniveau der Beschäftigten zunehmen. 4

5 2. Wirtschaftlichkeit und Geschäftsmodelle: Was macht ein Maschinenbauer in Zeiten von Digitalisierung? Matthias Heinrich, GEA Group AG, Oelde Die GEA Group fertigt Produkte vom Ventil bis hin zur kompletten Fertigungsstraße oder Fabrik. Sie beliefert verschiedene Branchen, von der pharmazeutischen Industrie bis hin zur Milchverarbeitung, der Schwerpunkt liegt mit etwa 70 Prozent des Umsatzes auf der Lebensmittelbranche. Die Digitalisierung schreitet voran: Die Kosten für Rechenleistung, Sensorik und Datenübertragung per Breitbandnetz sind stark gesunken, auch genügend IP- Adressen sind vorhanden, um eine rasante Entwicklung zu ermöglichen. Das künftige Wirtschaftswachstum wird nicht mehr aus herkömmlichen Quellen stammen, sondern vor allem durch intelligente Datennutzung angeschoben. Bisher wird nur ein Teil der vorhandenen Daten genutzt, vor allem die internen und bereits strukturiert vorliegenden Daten. Für eine effektive Datenanalyse müssen zunächst genügend Daten in entsprechender Qualität vorliegen. Maschinenbauunternehmen sind häufig Quellen zahlreicher Daten. Um die Daten der Zukunft angemessen zu interpretieren, wird eine neue Denkweise benötigt. Der Trend geht von einer verteilten zu einer zentralen Intelligenz, nämlich 5

6 der Datenbearbeitung in einer Cloud oder einer internen Fog-Lösung. Dabei werden die Informationen nicht wie bislang unbearbeitet komplett in die Cloud geladen, sondern bereits in vorgelagerten Server-Systemen, Storage- und Netzwerkkomponenten verarbeitet. Hier spielt natürlich das Thema Cybersicherheit eine große Rolle. Die Herausforderung liegt darin, eine Software zu schaffen, die in der Cloud lauffähig ist, aber auch offline vor Ort beim Kunden, wenn dieser etwa in einem Land ohne ausreichenden Datenanschluss angesiedelt ist. Die Nutzung von Daten ermöglicht ein besseres Kundenverständnis. Außerdem können schnellere und bessere Entscheidungen getroffen werden. Damit Kunden die Daten auch nutzen, ist eine gute Visualisierung Voraussetzung. Daten ermöglichen eine intelligente Hülle rund um das Produkt oder die Dienstleistung, so dass eine zusätzliche Wertschöpfung möglich ist. Ein Beispiel, um den Kundennutzen durch Daten zu verbessern: Wenn bei einer Störung die Maschine die Ursache selbst erkennt und den einschlägigen Auszug aus ihrer Bedienungsanleitung anzeigt, damit der Bediener sofort eingreifen kann. Digitale Lösungen der GEA Group müssen flexibel sein und dynamisch skalierbar, weil sie verschiedene Branchen bedient und verschiedene Komponenten herstellt. In diesem B2B-Geschäft erwarten die Kunden: - mechanische Verlässlichkeit, - Prozessrobustheit (z. B. durch Datennutzung Schwankungsbreiten reduzieren), - Produktqualität (z. B. Kundenmeinungen nutzen), 6

7 - Produkt- und Prozessmodulierung (z. B. virtuelles Abbild einer Fabrik zu Simulationszwecken). Die GEA Group nutzt digitale Lösungen auch dazu, strategisch neue Produkte zu entwickeln und Märkte zu erschließen, also neue Nutzer zu generieren. Derzeit liegen die Schwerpunkte der GEA Group auf: - Condition Monitoring (z. B. um Vibrationen in einer Anlage zu mindern), - Prozessoptimierung (Effizienzgewinne durch moderne Sensortechnik), - Transparenz und Handlungsempfehlungen (anhand von Daten Fehlerquellen identifizieren und die Assistenz durch den Menschen im Produktionsprozess optimieren). Die Geschäftsmodelle der Zukunft werden sich verändern, da die Hardware immer kleiner und günstiger wird, hingegen die Bedeutung der Dienstleistung zunimmt. Im Extremfall werden Dienste angeboten, ohne eigene Produkte herzustellen ( The Power of Zero ). Die Angreifbarkeit durch alte und auch durch neue Wettbewerber, wie etwa Start-ups, steigt. Die Digitalisierung öffnet neue Möglichkeiten für Lösungen, die bisher nicht realisierbar waren. Daher ist es extrem wichtig, die eigene Technologie weiterzuentwickeln. Die GEA Group realisiert das gemeinsam mit ihren Kunden, um deren Anforderungen noch stärker einfließen zu lassen. In der anschließenden Diskussion wurde problematisiert, wem überhaupt die generierten Daten gehören dem Maschinenbauer oder dem Kunden? Hier blieb die Frage unbeantwortet. 7

8 Außerdem wurde in Frage gestellt, ob kleine und mittlere Unternehmen über das nötige Investitionsvolumen verfügen, um die Digitalisierung umzusetzen. Der Referent betonte, dass auch der Mittelstand die Digitalisierung nutzen könne, es komme auf den Willen der Führungskräfte an, dies durchzusetzen. Start-ups zeigten, wie es gehe. Manchmal genügten schon fünf engagierte Menschen, um ein Projekt der Industrie 4.0 anzugehen. 8

9 3. Entwicklung neuer Geschäftsmodelle im Business Ecosystem Veränderungen in der Wertschöpfung im Maschinen- und Anlagenbau David Maximilian Dörr, Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart Das Fraunhofer IPA beschäftigt Mitarbeiter, die sich mit Themen von Fertigungstechnik bis Strategieentwicklung befassen. Es finanziert sich hauptsächlich über Forschungsprojekte, etwa ein Drittel der Mittel stammt aus Projekten, finanziert von der Industrie. Das Schlagwort von der Industrie 4.0 ist ein Hype, aber die Idee der digitalen Transformation ist bereits alt. Die Digitalisierung bringt eine Visualisierung, etwa durch die Simulation von Modellen, eine Vernetzung und eine Autonomisierung mit sich. Prozesse, die derzeit noch mit Hilfe menschlicher Interaktion ablaufen, werden in Zukunft autonom funktionieren. Ein Beispiel dafür ist wiederum Uber, das die Abrechnung so organisiert, dass autonom eine Rechnung erstellt und der Betrag von der Kreditkarte des Kunden abgebucht wird. Der Betrag errechnet sich aus der gefahrenen Strecke, die wiederum mit Hilfe von GPS erfasst wird. In Zukunft geht es nicht mehr darum, immer mehr Geräte zu bauen, sondern die Geräte miteinander zu vernetzen. Die Geschäftsmodelle der Industrie 4.0 erwachsen aus der Strategie und Vision eines Unternehmens. Was wird unter Geschäftsmodell verstanden? Die Auffassungen sind unterschiedlich, daher bemüht sich das IPA darum, zunächst ein gemeinsames 9

10 Verständnis mit dem Kunden zu entwickeln. Dazu wird das Schema des Business Modell Canvas genutzt, der zwischen internen Prozessen (Back End) und den Kunden zugewandten Prozessen (Front End) unterscheidet. Bei der strategischen Entwicklung eines Geschäftsmodells wird zunächst erhoben, welche Aufgaben der Kunde lösen will, welche ihm Probleme bereiten (customer pains) und wo er Vorteile (customer gains) sieht. Dieses Geschäftsmodell wird dann bewertet: Was kann ein Unternehmen dem Kunden bieten? Abschließend werden die Kernkompetenzen ermittelt. Was benötigt das Unternehmen, um dem Kunden einen Nutzen zu bringen? Ein weiterer Trend liegt darin, einzelne Schritte eines Prozesses an den Kunden zu verlagern. Dieser wandelt sich vom Consumer zum Prosumer. Ein Beispiel aus dem Lebensmittelbereich: Der Online-Anbieter mymuesli überlässt dem Kunden die Zusammenstellung der Müslimischung. Ein Vorreiter ist das Möbelhaus Ikea, das den Schritt der Montage an den Kunden verlagert hat. Ein weiteres Beispiel sind Scannerkassen, die vom Kunden selbst bedient werden. Und ein letztes: Das Startup Local Motors in den USA stellt nach Anforderungen der Kunden 3D-gedruckte Autos her. Durch solche Entwicklungen lösen sich die klassischen Branchengrenzen auf. Es kommt zur stärkeren Vernetzung von Unternehmen bis hin zur Partnerschaft. Es entstehen neue Mitbewerber am Markt, etwa in Form von Start-ups. Ein weiteres Beispiel ist die Plattform Farmnet 365 für den Landmaschinenbau. Sie bildet den Prozess der Bewirtschaftung einer landwirtschaftlichen Nutzfläche online ab. Mehrere Hersteller von Landmaschinen, Saatgut, Dünger etc. sind beteiligt. Der Landwirt kann online erfahren, welche Mengen an Saatgut, Dünger etc. wann 10

11 aufgebracht werden sollen. Auch Risiken wie Dürren lassen sich mit dem Modell vorhersagen, was die Daten für Versicherer interessant macht. Digitale Geschäftsmodelle erfordern ein Denken in Ökosystemen. Die Plattform Farmnet 365 wäre nicht erfolgreich, wenn nicht mehrere Hersteller und Unternehmen verschiedener Branchen mitziehen würden. Inzwischen ist sogar der Nachahmer Trecker24 entstanden. Das Unternehmen Schunk stellt individualisierte Greifarme für die Industrie her. Hier können Kunden inzwischen ein Modell ihres Produkts auf eine Online-Plattform laden. Ein 3D-Unternehmen druckt dann das Gegenstück als Greifarm aus, das Schunk dann vertreibt. In Zukunft wird ein Großteil des Kundennutzens durch Software abgedeckt. Daher sollte man bei der Entwicklung von Geschäftsmodellen bedenken, ob der Kunde ein Produkt benötigt oder vielleicht nur dessen Nutzen. Der Leuchtmittelhersteller Philips etwa verkauft inzwischen keine Leuchten mehr, sondern Licht. Er sorgt dafür, dass der Flughafen Amsterdam Schiphol erleuchtet ist, und zwar immer dann, wenn Licht benötigt wird. Auch in der Pharmaindustrie entstehen neue Geschäftsmodelle. Ein Alzheimer- Medikament wird mit einem Pflaster gekoppelt, das der Patient auf seinen Körper klebt. Das Pflaster erkennt, ob die Tablette gegen die Demenzerkrankung regelmäßig eingenommen wird. Dazu ist die Tablette mit einem winzigen Sensor versehen. Auf diese Weise wird die Compliance des Patienten sichergestellt. 11

12 4. Ideen in die Realität verwandelt: Wie die Digitalisierung und IoT die Automatisierung verändern Hans-Michael Krause, Bosch Rexroth AG, Lohr am Main Die Bosch Rexroth AG ist einer der weltweit führenden Spezialisten von Antriebsund Steuerungstechnologie, der Automatisierer der BOSCH-Gruppe. Zur Bosch- Gruppe gehört auch Bosch Packaging Technology, der Weltmarktführer für Maschinen für die Verpackungs- und Abfüllindustrie, die eng mit Bosch Rexroth zusammen arbeiten. Bosch Rexroth hat früher Hardware geliefert und wandelt sich immer mehr zum Softwareanbieter. Es beliefert rund 20 verschiedene Branchen. Nach Auffassung von Bosch Rexroth ist die Industrie 4.0 durch folgende Charakteristika gekennzeichnet: verteilte Intelligenz, offene Standards, kompatible Anlagen, plattformunabhängige Schnittstellen, Mensch als Akteur weiterhin wichtig (Entscheidungen treffen, Komplexität beherrschen), virtuelles Echtzeitabbild ( digitaler Zwilling ) von Objekten und deren Zuständen. Sie bietet ein hohes Geschäftspotential, das jedoch heute bisher vor allem in den USA ausgeschöpft wird. Auch China ist bereits in einigen Bereichen führend. Entwickelt sich Deutschland zum Technikmuseum? Nur neun von 100 der wichtigsten IT-Unternehmen kommen aus Europa. Die Digitalisierung in der Breite kommt in Deutschland eher langsam voran, aber bei der Industrie 4.0 spielt die Geschwindigkeit im Wettbewerb eine entscheidende Rolle. 12

13 Die Bosch Rexroth AG hat schon frühzeitig auf Industrie 4.0 gesetzt, sich an Forschungsprojekten beteiligt, eigene interdisziplinäre Start-up-Projektteams im Unternehmen gegründet und die Ergebnisse im eigenen Haus umgesetzt. Damit verfolgt das Unternehmen eine Doppelstrategie. Es ist zum einen Leitanbieter mit über 70 eigenen Lösungen und zum anderen Leitanwender in den über 270 Bosch- Werken weltweit. Wie wurde Industrie 4.0 bei Bosch Rexroth umgesetzt? Zunächst wurde ein Netzwerk der Enthusiasten mit nur 20 begeisterten Interessenten gegründet, die aus allen Bereichen des Unternehmens kamen. Dann wurde ein gemeinsames Cluster-Projekt gebildet, Lösungen wurden kreiert. Aus den 20 Interessierten sind inzwischen über 200 Beteiligte geworden, die im kommenden Jahr eine eigene Business Unit bilden werden. Die Umsetzung von Industrie 4.0 bei Bosch begann mit etwa 150 Pilotprojekten vor drei Jahren. In seiner Rolle als Leitanwender setzt das Unternehmen einen dreistufigen Plan um. Im ersten Schritt werden einzelne Industrie 4.0-Lösungen gesucht und umgesetzt, die in der Produktion Zeit und Energie sparen oder die Qualität steigern. Im zweiten Schritt kombiniert Bosch mehrere einzelne Industrie 4.0- Lösungen zu einem vernetzten Wertstrom. Im dritten und aufwendigsten Schritt vernetzt Bosch mehrere seiner Industrie 4.0-Werke zu einem internationalen Produktionsnetzwerk. Ein Beispiel von Bosch Rexroth Homburg: Hier wurde das Prinzip von Industrie 4.0 in einer kompletten Produktionslinie eingeführt. Das Werk produzierte Ventilblöcke für Traktoren auf insgesamt sieben Linien, die gebraucht wurden, um zahlreiche Varianten zu produzieren. Inzwischen wurde umgestellt auf eine einzige, aber flexible 13

14 Fertigungslinie. Dadurch wurden Rüstzeiten und Lagerbestände minimalisiert. Die Multiproduktionslinie in Homburg hat neun Arbeitsstationen. Bildschirme zeigen die einzelnen Arbeitsschritte je nach zu fertigender Variante. Die Stationen werden durch RFID-Chips im Produkt gesteuert. Eine App übernimmt das Management von Störfällen. Die Modernisierung einer solchen Anlage sichert auch Arbeitsplätze in Deutschland, denn ohne die Umstellung wäre das Werk nicht mehr rentabel gewesen. Inzwischen arbeiten in elf Werken der Bosch-Gruppe über vernetzte Maschinen. Tipps und Tricks werden zwischen den Werken ausgetauscht. Dadurch konnte die Produktivität um bis zu 25 Prozent gesteigert werden. Hinzu kommt eine verbesserte Ressourcennutzung. Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von Industrie 4.0 ist die Modernisierung einer Abfüllmaschine für Bierflaschen in Six-Packs. Aus CAD-Daten wurde ein digitaler Zwilling generiert, der mit der echten Maschine gekoppelt wurde. Dies führte zu einer dramatischen Verkürzung der Zeit für die Inbetriebnahme der Maschine. Hier kooperiert Bosch Rexroth als Hardwareanbieter der Kontrollstation mit dem Verpackungsunternehmen WestRock. Ein weiteres Beispiel: In einer Ausstellung für die Messe Interpack wurden vier Maschinen der Schokoladenproduktion, die an verschiedenen Orten der Messehalle standen, miteinander vernetzt. Sie informierten sich gegenseitig über ihre Zustände. Bosch Rexroth sieht sich heute als Serviceentwickler, auch um bestehende Maschinen zu optimieren. Das Unternehmen wertet Daten aus und gibt Empfehlungen an Kunden, wie diese ihre Abläufe verbessern können. Abgerechnet wird per Mietmodell. Der Kunde kann sechs Monate lang den Service nutzen, Bosch 14

15 Rexroth stellt die Hardware. Die Dauer der Vermietung für sechs Monate ist ausreichend, dass in diesem Zeitraum bereits deutliche Verbesserungen für den Bosch Rexroth-Kunden gefunden und umgesetzt werden. Insofern entwickelt das Unternehmen neue Geschäftsmodelle auch für den eigenen Zweck. 15

16 5. Future Work Trends Wie die Digitalisierung die Industriearbeit in der Smart Factory verändert Dr.-Ing. Moritz Hämmerle, Leiter Competence Center Produktionsmanagement, Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart Das Fraunhofer IAO arbeitet in vielfältigen Projekten daran, die Digitalisierung im Fabrikumfeld greifbar und vor allem auch für den Mittelstand nutzbar zu machen. Aktuelle Themen sind z. B.: - Arbeitsplatz 4.0: Wie sehen Arbeitsplätze im Kontext von Industrie 4.0 zukünftig aus? (vernetzt, kontextadaptiv, intuitiv, assistierend, vernetzt) und welcher Mehrwert kann durch Industrie 4.0 realisiert werden? - Arbeitsorganisation 4.0: Wie werden Prozesse wie Personaleinsatzplanung, Störungsmanagement, Kontinuierlicher Verbesserungsprozess (KVP) etc. zukünftig aussehen? - Führerschein 4.0: Erarbeitung eines Schulungskonzeptes zum Thema Industrie Bewertung von Anwendungsfällen hinsichtlich Kosten/Nutzen und arbeitswissenschaftlicher Kriterien. - Strategien zur Einführung von Industrie 4.0. Die Arbeitswelt der Zukunft stellt Unternehmen vor interne wie externe Herausforderungen. Dabei werden je nach Branche verschieden starke Verschiebungen eintreten. Es wird unterschieden zwischen Branchen, in denen sich die Transformation schnell, aber mit geringen Auswirkungen, schnell mit hohen Auswirkungen sowie langsam mit geringen und langsam mit hohen Auswirkungen durchsetzen wird. Beispiele für Branchen, die in naher Zukunft hohen Verwerfungen 16

17 unterliegen werden, sind etwa der Einzelhandel, Banken und Versicherungen. Hingegen wird etwa die Gas-, Öl- und Chemieindustrie wenig Transformation und dies erst nach längerer Zeit erleben. Die großen Potentiale dieser Verwerfungen werden bisher nur teilweise genutzt: - Datenaustausch nur punktuell, - mobile Endgeräte privat vorhanden, doch beruflich besitzt es nur jeder Fünfte, - Cloud Computing eher selten, - Social Media lediglich für Marketing angewandt. Woran liegt das? Welche Hindernisse stellen sich der Digitalisierung entgegen? - Mangel an Fachkräften wie Data Scientists, - hohe Investitionskosten und Dauer der Umsetzung, - Anpassung der Unternehmens- und Arbeitsorganisation nötig. Die Aufzählung zeigt, dass vieles noch zu unbekannt ist. Es fehlen Informationen über Anwendungen und Nutzen der Digitalisierung. Die Arbeit der Zukunft wird auch eine Umgestaltung der Produktion bringen. Dazu gehören zunehmende Individualisierbarkeit, neue Interaktionsformen und die steigende Bedeutung von Echtzeitabbildungen. Vernetzte Arbeitsplätze ermöglichen Produktionskonzepte über Lean Production hinaus. Wenn Transparenz gelebt wird, steigt auch die Akzeptanz der Mitarbeiter. Es gibt Chancen zur Qualifizierung für vernetzte Arbeit. Die Digitalisierung erfordert eine Kontextsensitivität, das heißt, auf die Unterschiedlichkeit der Menschen und Produkte kann und muss mittels 17

18 Digitalisierung eingegangen werden. Eine Personalisierung der Arbeitsbereiche wird möglich sein, etwa durch Anleitungen in der Muttersprache des Bedieners. Außerdem ist die Gestaltung von Regeln für die Nutzung personenbezogener Daten erforderlich. Assistenz wird hinzukommen: Arbeitsplätze unterstützen den Mitarbeiter aktiv, vor allem bei Arbeitsplätzen, an denen viele Varianten eines Produkts gefertigt werden. Solche Systeme sind auch zum Anlernen oder Training von Mitarbeitern geeignet. So kann etwa zu Übungszwecken die Fertigung eines Produkts simuliert werden, das nur selten hergestellt wird. Der Trend geht zu einer Digitalisierung der Arbeitsorganisation. Derzeit wird noch viel mit Papier gearbeitet. Das Papier zu ersetzen ist aber nur ein erster Schritt. In Zukunft können Produktionslinien vernetzt und die Mitarbeiter getrackt werden. Dann stellt die Linie eigenständig fest, wo ein Springer gebraucht wird, um den Arbeitsablauf reibungslos zu gestalten (prädiktive Erkennung). Weiterhin wird es möglich sein, Vitaldaten der Mitarbeiter zu erfassen, etwa die Herzfrequenz. Dies kann dazu dienen, dass einzelne Mitarbeiter weder unter- noch überlastet werden. Mikropausen können individuell verschieden eingelegt werden. Dies setzt jedoch voraus, dass die Mitarbeiter mit der Datenerfassung einverstanden sind. Eine eigene Firewall und betriebsinterne Regelungen über den Gebrauch der Daten kann die Akzeptanz erhöhen. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Flexibilisierung der Arbeitszeit. Die App KapaflexCy etwa kombiniert WhatsApp und Doodle mit den Anforderungen der Schichtarbeit. Mitarbeiter werden per Smartphone gefragt, ob sie eine Sonderschicht übernehmen möchten. Solche Systeme könnten in Zukunft Gleitzeit auch in der 18

19 Fabrik ermöglichen. Statt starrer Schichten würden flexible Arbeitsübergaben ermöglicht. Das Fraunhofer IAO hat ein eigenes Future Work Lab eingerichtet, ein Demonstrationszentrum für die Arbeit der Zukunft. Das Ideenzentrum für die Arbeitsforschung zeigt z. B.: - Mensch-Roboter-Interaktion, - 60 Demonstrationen von Anwendungen, - assistierte Montage, - Entlastung des menschlichen Körpers bei Hebetätigkeiten durch ein Exoskelett. Alle dargestellten Demonstrationen sind auch am Markt verfügbar und können in Unternehmen bereits heute eingesetzt werden. 19

20 6. Betriebsdatenerfassung, Prozessoptimierung, Produktionsplanung Produktionsbetriebe auf dem Weg zu Industrie 4.0 Andreas Heckenberger, Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Bieberach/Riss Die Handtmann Maschinenfabrik ist ein Global Player für Abfüllmaschinen und kann als Qualitätsführer seiner Branche bezeichnet werden. Damit behauptet sie sich vor allem in der Fleischverarbeitung, einer traditionell konservativen Branche. Das familiengeführte Unternehmen wurde 1873 in Biberach gegründet und hat heute Mitarbeiter. Mit HCU (Handtmann Communication Unit) hat Handtmann eine eigene Softwarelösung für Abfüllmaschinen entwickelt. Die Herausforderungen beim Abfüllen von Fleisch liegen darin, dass etwa Aufträge in einer Produktionslinie zu spät erledigt werden, das Produkt unpräzise portioniert oder nicht richtig, etwa in falscher Variante, produziert wurde. Auch der Aufwand für die Dokumentation nimmt laufend zu. HCU erlaubt im Sinne von Industrie 4.0 die Steuerung von Material, Maschine und Mitarbeiter. HCU hilft bei der Erfassung und Dokumentation, beim Steuern, Optimieren und Analysieren. Durch die Reduktion von Überfüllung können Kosten eingespart werden. Gewichtsschwankungen werden reduziert. Auch die Planung wird erleichtert. Auf einen Blick ist sichtbar, wie viel Maschinenkapazität und wie viele Mitarbeiter derzeit verfügbar sind. So lässt sich abschätzen, ob kurzfristige Aufträge zusätzlich übernommen werden können. 20

21 Die Vorteile des Einsatzes von HCU liegen also in der Kostensenkung, einer konstanten Qualität der Produktion und der erleichterten Planung. Alle Maschinen von Handtmann ab Entstehungsjahr 1995 können mit HCU nachgerüstet werden. Die Daten, die HCU erhebt, verbleiben beim Kunden. Handtmann greift nicht darauf zu. 21

22 7. Sammeln Sie noch oder analysieren Sie schon? Datenwertschöpfung Industrie 4.0 Dr. Michael Wolff, thaltegos Management Consulting, München thaltegos Management Consulting wurde 2011 gegründet, berät Kunden vor allem aus dem Bereich Automotive und Maschinenbau und hat inzwischen 20 Mitarbeiter. Ihr Alleinstellungsmerkmal ist die Managementberatung kombiniert mit analytischen Methoden. Die Datenmenge, -vielfalt und -geschwindigkeit nimmt immer weiter zu. Technologische Innovation und Sharing-Kultur verändern die Unternehmenswelt. Die Speichertechnologie wächst rasant. Derzeit verbirgt sich Potential für Big Data-Gewinnung in allen Teilen der Wertschöpfungskette. Die intelligente Gewinnung und Analyse von Daten kann helfen, statt zu reagieren, Fehler von vornherein zu vermeiden und Zukunftstrends zu nutzen. Die Gewinnung von Daten an sich ist nicht automatisch mit Nutzen verbunden. Wichtig ist es, dass Unternehmen eine eigene Datenstrategie entwickeln. Wo soll es losgehen, wo soll es hingehen? Erst dann macht es Sinn, operative Anwendungen zu entwickeln. Noch bestehen Herausforderungen: - es mangelt an Expertise, vor allem im Mittelstand, - starre Unternehmenskulturen, Datenwertschöpfung ist ein noch unbekanntes Terrain, - IT-Infrastruktur, 22

23 - Fragen der Legalität/Ethik. Veränderungen im Unternehmen erfordern eine interdisziplinäre Aufstellung. An Arbeitsgruppen zur Datenwertschöpfung sollten die IT-Abteilung, Informatiker, Manager und Berater sowie Data Scientists teilnehmen. Ein Ziel muss vorgegeben werden. Es geht nicht einfach darum, als Selbstzweck Daten zu analysieren. Treiber für die Veränderungen sind Effizienz und Profitabilität. Ein Beispiel: Bei der Produktion von Kotflügeln bei einem Autohersteller kam es zu starken Abweichungen der Spaltmaße. Diese waren so groß, dass teilweise die Produktion gestoppt werden musste. thaltegos Management Consulting hat daraufhin im Auftrag des Unternehmens die Daten erhoben, zusammengeführt und in Bezug zu den Ausstattungsmerkmalen der einzelnen Automodelle gesetzt, um die Ursache für die Abweichung der Spaltmaße zu finden. Eine Optimierung über einzelne Produktionsprozesse hinweg war das Ziel. Die Beratung erfolgte in drei Bereichen: o Daten erheben, bereinigen und aufbereiten (welche Daten sind relevant, um das Problem zu lösen?), o Infrastruktur (werden die Daten korrekt verarbeitet?), o interdisziplinäre Herangehensweise (Einbeziehen des Fachwissens der Mitarbeiter und Ingenieure). Es stellte sich heraus, dass Messpunkte für die Fertigung der Kotflügel in verschiedenen Produktionsschritten nicht miteinander übereinstimmten. Einzelne Messroboter waren falsch kalibriert, was zur Abweichung der Spaltmaße führte. 23

24 Nachdem das Problem behoben war, lief die Produktion wieder kontinuierlich und es ergab sich sogar ein Zusatznutzen, nämlich eine bessere Aussteuerung der Maschinen. Wie war das Consulting vorgegangen, um dieses Ergebnis zu erzielen? Zunächst wurden die Daten in Echtzeit visualisiert und durch Entscheidungsbäume analysiert. Vor dem Einsatz der Consultants hatten Qualitätsingenieure lange an dem Problem getüftelt, sie hatten aus Erfahrungswissen heraus agiert. Dies war zeit- und kostenintensiv. Der Anwendungsfall zeigt das Potential der Industrie 4.0: - Optimierung der Messzahlen, - konstante Qualitätsüberwachung, - schnelle Fehleridentifikation und - Verbesserungen im Produktionsprozess. 24

25 8. Wer profitiert von Traceability? ftrace mit Einblicken und Ausblicken aus der Lebensmittelbranche Mark Zeller, ftrace GmbH, Köln GS1 (Global Standards One) ist eine weltweite, privatwirtschaftlich aufgestellte Organisation, die globale Standards zur Verbesserung von Wertschöpfungsketten gestaltet und umsetzt, sowie weltweit für die Vergabe der Global Trade Item Number (GTIN) für Produkte zur Kennzeichnung von Anlagen, Behältern, Dokumenten und anderen Geschäftsobjekten zuständig ist. Kennen Sie Ihre Lieferkette? Welcher Hersteller könnte die Frage guten Gewissens mit ja beantworten? In der Regel kennen Unternehmen ihre Lieferkette, zumindest die erste Stufe der Lieferanten, nicht aber deren Lieferanten und Sublieferanten. Diese fehlende Kenntnis kann gefährlich werden, etwa wenn Nichtregierungsorganisationen das Thema Kinderarbeit in Verbindung mit einem Produkt des Unternehmens bringen oder verunreinigte Rohstoffe dem Lebensmittelverarbeiter geliefert wurden. Außerdem geht es um Glaubwürdigkeit: Wenn eine Pizza mit Belag aus italienischen Tomaten beworben wird, müssen wirklich alle Tomaten aus Italien stammen, es dürfen keine aus Spanien verwendet werden. Je komplexer und je globaler eine Lieferkette wird, desto schwieriger ist eine Rückverfolgbarkeit der Produkte. In einem Krisenfall sind Unternehmen im Vorteil, die in Sekundenschnelle Informationen über die Herkunft der Zutaten beschaffen können. Es kann leicht festgestellt werden, ob noch andere Produkte aus der 25

26 gleichen Quelle stammen und eventuell ebenfalls betroffen sein könnten. Dann kann eine Krise schnell eingegrenzt werden. Nicht jede Lieferkette ist technisch so ausgereift, dass diese Informationen überhaupt bereitstehen. Die gesetzlichen Vorgaben für die Rückverfolgbarkeit nehmen stetig zu. Derzeit ist eine Rückverfolgbarkeit der Zutaten in der Tabakindustrie in der Diskussion. Um solchen Ansprüchen zu genügen, sind Digitalisierung, Standardisierung und Kooperation gefragt. Transparenz hat verschiedene Dimensionen: - relativ einfach ist die Kenntnis der Zutaten und Beschaffungswege - schwieriger wird es bei der Frage nach der Serialisierung: Welche Produkte gehören zu welcher Serie? In der Tabakindustrie können Milliarden Schachteln Zigaretten zu einer einzigen Serie gehören. Für umfassende Transparenz müssen nicht nur die Stammdaten eines Produkts, sondern auch seine Bewegungsdaten erfasst werden. Rückverfolgbarkeit bedeutet das kontinuierliche Senden und Erfassen von Produktdaten über einen längeren Zeitraum. Eine Unterbrechung oder ein Fehler in der Datenkette können Probleme verursachen. Gefragt ist eine durchgängige Rückverfolgbarkeit from farm to fork. Ziel ist es nicht nur, den gesetzlichen Anforderungen zu entsprechen, sondern auch Nachhaltigkeit und Qualität beweisbar zu machen. Dieser Herausforderung kann sich nicht ein Unternehmen alleine stellen. Die Branchen müssen sich auf Standardlösungen einigen. In der Fleischbranche ist die Rückverfolgbarkeit bereits weit ausgebaut. Dies ist auf die Anforderungen im Anschluss an den BSE-Skandal zurückzuführen. Die Fleischbranche setzt auf eine B2B2C-Lösung beim Rindfleisch. Das heißt nicht nur Unternehmen können ihre 26

27 Lieferkette zurückverfolgen, sondern auch Verbraucher. Jeder Verbraucher kann erkennen, in welchem Land das Rind, dessen Steak er gekauft hat, geboren, gemästet, geschlachtet und zerlegt worden ist. Dazu genügt ein Smartphone mit einem Scanner für Bar-Codes. Die Verordnung (EG) Nr. 1760/2000 hat alle Marktteilnehmer verbindlich verpflichtet, ein Etikettierungssystem für Rindfleisch einzuführen. Dieses muss den Kunden lückenlos Auskunft über die Herkunft (Geburt, Mast, Schlachtung) eines Rindes und seine anschließende Verarbeitung bis zur Fleischtheke geben können. Das Unternehmen GS1 bietet mit ftrace eine Lösung für die Rückverfolgbarkeit, die auf die Lösung der Fleischbranche aufbaut. Im Aufsichtsrat von GS1 sind hälftig die Industrie und der Handel vertreten. Wer mit regionaler Ware wirbt, muss im Zweifelsfall nachweisen können, dass die Ware auch dem Standard regionales Produkt entspricht. Bei Prüfungen durch Behörden müssen die entsprechenden Daten vorgelegt werden. Eine Anwendung, die das ermöglicht, sichert: - Rechtssicherheit, - Transparenz und Effizienz, - Qualität und Vertrauen, - Risikomanagement. Die GS1-Lösung ftrace bietet: - Endkundenausgabe: Sammeln von chargenbezogenen Herkunftsdaten entlang der Lieferkette und Ausgabe an Konsumenten, angereichert mit Bildern, Videos, Marketingtexten, Rezepten etc. 27

28 - Visualisierung der Lieferkette: Möglichkeit der Datenanalyse der chargenbasierten Herkunftsdaten über direkte Vorstufen und Kunden hinaus - Datentransport entlang der Lieferkette: Mitliefern von statischen und dynamischen Daten über das Förderband der chargenbasierten Lieferkette (z. B.: Zertifikate, Gütesiegel, Laborwerte, Allergene etc.) - Standardnetz für Rückverfolgbarkeitsdatum: Datenformate und Schnittstellen sind mit ftrace branchenweit standardisiert. Anbindung an ftrace System nur einmal über Standardschnittstelle notwendig - Prozessoptimierung an der Bedientheke (Digitalisierung bisher manueller Prozesse). Derzeit nutzen mehr als 370 Lieferanten in 25 Ländern bereits ftrace. Die Lösung ermöglicht zu wissen, was wann wo passiert und aus welchem Grund. ftrace verknüpft alle Daten und gibt ein Rechtesystem aus, wer welche Daten erhalten darf. In der Praxis kann nachvollzogen werden, ob die Daten vollständig sind, wer die Daten für seinen Produktionsschritt eingegeben hat und ob die vereinbarten Liefermengen eingehalten werden. An der Frischetheke ergibt sich ein Zusatznutzen: Hier werden mit ftrace alle Warenbewegungen digitalisiert und papierlos dokumentiert. Die Zeit für die Vorbereitung einer Bedientheke reduziert sich auf eine Stunde. Außerdem sind die Daten prüfungssicher, ein Kontrollbericht lässt sich auf Knopfdruck erzeugen. Zusammenfassend ist zu sagen: - die Komplexität des Themas sollte nicht unterschätzt werden - das Thema gewinnt rasant an Bedeutung - alle brauchen die Transparenz 28

29 - es kommen mehr Akteure auf den Markt. Ziel ist es, die Wertschöpfungskette zu digitalisieren und das geht nur gemeinsam. Autorin: Dr. Charlotte Schmitz, freie Journalistin, Frankfurt am Main Kontakt: Carola K. Herbst DLG e. V., Fachzentrum Lebensmittel 29

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