Industrie 4.0 – eine Business-Entscheidung

Ein wichtiges Merkmal der 'vierten industriellen Revolution' ist die Durchgängigkeit von der Entwicklung über die Inbetriebnahme bis zur Produktion. Die Stolpersteine auf dem Weg dorthin sind vielfach nicht technologischer, sondern organisatorischer Natur. Dabei steht vor allem die Frage nach passenden Geschäfts- und Managementkonzepten im Raum.

Bild: Universität Stuttgart

Nicht wenige Menschen assoziieren mit dem Begriff ‚Industrie 4.0‘ menschenleere Fabriken, in denen Maschinen und Roboter Produkte autonom herstellen. In der Tat reizt der Gedanke, dass nach der modellierten ‚Digitalen Fabrik‘ und der selbststeuernden ‚Smart Factory‘ nun durch massiven Einsatz von Sensorik und Aktuatorik cyberphysische Systeme (CPS) entstehen, durch welche die digitalen Modelle und smarten Objekte zu autonomen Einheiten heranwachsen können. Diese Entwicklung, die in den Fabrikhallen voranschreitet, scheint das Potenzial einer neuen industriellen Revolution zu haben. Dabei stellt sich jedoch die Frage, ob eine industrielle Revolution allein durch die Existenz neuer Techniken initiiert wird – oder letztere eher als Befähiger innovativer Geschäftsmodelle und -prozesse ihren Beitrag zu sprunghaften industriellen Fortschritten gebracht haben.

Technologieorientierung: Nicht immer der Königsweg

Der Anstoß zur erfolgreichen Implementierung von Industrie 4.0 muss daher auch über ‚revolutionäre‘ Unternehmensvisionen und -strategien auf Managementebenen getragen werden, aus denen neue, CPS-basierte Geschäftsmodelle und -prozesse abgeleitet werden können. Wie aktuelle Untersuchungen des Lehrstuhls für allgemeine Betriebswirtschaftslehre (ABWL) und Wirtschaftsinformatik I der Universität Stuttgart verdeutlichen, ist dazu in der Praxis meist das Bottom-up-Verfahren für die Implementierung durchgängiger Engineering-Prozesse vorzufinden. So betreiben Unternehmen unter dem Schlagwort der ‚integrierten Fabrik‘ häufig einen hohen Aufwand, um IT-Systemlandschaften mittels Schnittstellen zu verbinden und fehlende Funktionalitäten auf der Basis neuer Systeme zu ergänzen. Hierbei werden nicht selten zusätzliche Techniken eingeführt. Dieser Ansatz, der zunächst vielversprechend zu sein scheint, führt nach aktuellen Erkenntnissen jedoch häufig zu unbefriedigenden Lösungen.

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Die Gründe hierfür sind vielschichtig, wie das Beispiel der Bereiche Konstruktion und Arbeitsvorbereitung zeigt: Zum einen herrscht in vielen Unternehmen nach wie vor eine funktional geprägte Organisationsstruktur vor. Das zeigen auch abgegrenzte organisatorische Einheiten, etwa Konstruktion und Produktion inklusive Arbeitsvorbereitung. Aus diesen Strukturen ergeben sich Grenzen für durchgängige Prozesse sowie deren Unterstützung durch IT-Systeme, die in der Hoheit von Fachbereichen betrieben werden, führen zu isolierten Dateninseln. Der zweite, für die Beschränkung von Integrationsansätzen wesentliche Einflussfaktor, ist die flächendeckende Verwendung von Spreadsheet-Lösungen. So pflegt beispielsweise der Konstrukteur seine Teileliste oder seine Festigkeitsberechnungsformeln gerne in einer Office-Tabelle. Auch von Produktionsplanern und mit der Arbeitsvorbereitung betrauten Mitarbeitern werden diese Hilfsmittel weitgehend als zwingend erforderlich eingestuft. Dies führt in dazu, dass bottom-up-orientierte Industrie 4.0-Ansätze teils hohe Kosten verursachen und vielfach hinter den Erwartungen zurück bleiben.

Enterprise Architecture Management als Alternative

Außerhalb des Industrie-4.0-Kontexts erfahren Top-down-Ansätze unter dem Begriff des Enterprise Architecture Management (EAM) zunehmend Aufmerksamkeit. Unternehmen versprechen sich hierdurch, neue Geschäftsmodelle und -prozesse zu identifizieren sowie eine bessere Ausrichtung der IT auf die Geschäftsziele zu erreichen. Erste Erfahrungen legen nahe, dass eine Portierung von EAM-Ansätzen wie ‚The Open Group Architecture Framework‘ (TOGAF) in den industriellen Kontext sehr vielversprechend ist. Diese Methodik ließe sich auch zur Unterstützung in Konstruktion und Arbeitsvorbereitung einsetzen. Dazu werden zuerst sogenannte Geschäftsfähigkeiten oder ‚Business Capabilities‘ identifiziert. Im Kontext von Industrie 4.0 würde ein Unternehmen dazu etwa festlegen, welchen ‚Fähigkeiten‘ zur Umsetzung der Geschäftsstrategie besondere Bedeutung zukommt. Dies kann etwa die wirtschaftliche Erstellung einer neuen Produktvariante sein. In einem nächsten Schritt können Anforderungen an Produktions- und Unternehmensprozesse, Mitarbeiter-Skills und IT-Unterstützung formuliert werden. Eine Anforderung kann dabei lauten, dass die an Konstruktion und Arbeitsvorbereitung beteiligten Mitarbeiter Informationen über die Auswirkungen ihrer Entscheidungen auf den Produktlebenszyklus erhalten.

In einem weiteren Schritt werden die Anforderungen in Anwendungs- und schließlich Datenarchitekturen überführt. Auf diese Weise könnte eine Architektur erstellt werden, welche die benötigten IT-Systeme enthält und spezifiziert, welche Daten in welcher Form zur Unterstützung der Konstruktion und Arbeitsvorbereitung zur Verfügung gestellt werden müssen. Diese Ziel-Architekturen können anschließend mit den Ist-Architekturen abgeglichen werden. Daraus ergeben sich dann Ansätze für IT-Projekte. Im Unterschied zur Bottom-up-Vorgehensweise können so Gesamtkonzepte ausgehend von der Unternehmensstrategie erstellt werden. Davon lassen sich Maßnahmen ableiten, die schrittweise umgesetzt werden können. Hierdurch wird unter anderem sichergestellt, dass der Einsatz neuer Technologien zielgerichtet und wirtschaftlich erfolgt. Beispielsweise lässt sich über die Geschäftsfähigkeiten prüfen, inwieweit CPS im Kontext der Konstruktion und Arbeitsvorbereitung einen Wertbeitrag liefern können und wie diese in die Anwendungs- und Datenarchitektur implementiert werden sollten. Als Resümee der Untersuchungen kann festgehalten werden, dass eine vierte industrielle Revolution mit Bottom-up-Vorgehensweisen eher nicht umsetzbar ist.

Unternehmen benötigen demnach Managementkonzepte, die ausgehend von der Geschäftsstrategie Geschäftsfähigkeiten identifizieren und diese mittels gezielter IT-Unterstützung aufbauen. Weiter ist davon auszugehen, dass diese Vorgehensweise Unternehmen davor bewahren kann, Technologien und Systeme einzuführen, welche die Kosten von Technologieprojekten mit IT-Fokus ‚explodieren‘ lassen – während gleichzeitig für die Gesamtperformance nur ein überschaubarer Nutzen gestiftet wird.

Datum:15. Januar 2014

Autoren:

Themen: Fertigungsnahe IT, Industrie 4.0 / IoT, Industrielle IT, Manufacturing IT

Schlagwörter: Enterprise Architectur Management (EAM), Industrie 4.0, Produktionsdaten-Integration, Produktionsdatenintegration

Webseite: www.wi.uni-stuttgart.de

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