- IT&Production - https://www.it-production.com -

Der lange Marsch zur vierten Revolution

Liegt China vorn?

Der lange Marsch zur vierten Revolution

Der Umsetzung von Industrie 4.0-Ansätzen werden massive Potenziale zur Steigerung der Effizienz im Betrieb des Maschinen- und Anlagenparks beigemessen. Eine Studie des FIR zeigt, dass die wenigsten Unternehmen die verschiedenen Elemente von Industrie 4.0 bereits systematisch eingeführt haben. Dabei stehen insbesondere europäische Unternehmen vor der Herausforderung, geeignete Umsetzungsstrategien zu entwerfen, um sich gegenüber der schnell entwickelnden Konkurrenz in Asien zu behaupten.

Bild: FIR e. V. an der RWTH Aachen

Steigender Wettbewerbsdruck zwingt fertigende Unternehmen, sowohl die Effizienz der einzelnen Anlagen als auch im gesamten Produktionssystem kontinuierlich zu verbessern. Große Potenziale werden in der Digitalisierung sämtlicher Abläufe in der Wertschöpfungskette gesehen. Das nahtlose Inein-andergreifen der digitalen Welt der IT-Systeme und der physischen Welt der Fabrikanlagen wird als cyber-physisches System bezeichnet. Diese Verbindung zwischen der virtuellen und physikalischen Welt bildet einen komplexen, geschlossenen Regelkreis, bestehend aus Datenaufnahmen, -speicherung -analyse und der automatisierten Initiierung von Aktionen im entsprechenden physischen Prozess. Eine jüngst vom FIR an der RWTH Aachen durchgeführte, internationale Studie hatte zum Ziel, den Umsetzungsgrad des Konzepts Industrie 4.0 bezogen auf die Effizienz im Betrieb von Anlagen in verschiedenen Branchen und Ländern zu erheben.

Die Ergebnisse zeigen, dass ein großer Teil der befragten Unternehmen das Potenzial von Industrie 4.0 zumindest erkennt (85 Prozent), jedoch nur 15 Prozent es heute schon systematisch ausschöpfen. Die Befragten wollen allerdings in den nächsten fünf Jahren deutlich investieren. 48 Prozent haben angegeben, dass sie im Jahr 2020 das Konzept Industrie 4.0 bezogen auf ihren Fabrikbetrieb systematisch implementiert haben wollen. Die teilnehmenden Unternehmen wurden in der Auswertung in zwei Gruppen geteilt: Der Gruppe der Early Adopters wurden alle Unternehmen zugeordnet, die bei einer Auswahl von Kernelementen von Industrie 4.0 bereits heute schon sehr weit in der Umsetzung sind. Der Gruppe der Followers wurden alle anderen Unternehmen zugeordnet. Hierbei wurde deutlich, dass die Prozess- und die Elektronikindustrie einen vergleichsweise hohen Anteil an Early Adopters von 40 Prozent beziehungsweise 36 Prozent haben. Luft- und Raumfahrtindustrie weisen mit 25 Prozent den geringsten Anteil auf. Maschinenbau und Automobilindustrie sind mit je 31 Prozent im Mittelfeld. Diese Verteilung ist durchaus plausibel. Die Prozessindustrie ist seit jeher auf verstärken Einsatz von Sensorik und Steuerungstechnik angewiesen, um die komplexen Prozesse überhaupt beherrschen zu können. Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist insbesondere durch regulatorische Bestimmungen eingeschränkt in der Einführung neuer Technologien.

China mit Vorsprung

Neben den verschiedenen Branchen wurden auch Unternehmen diverser Länder befragt. Im Ländervergleich schneiden die chinesischen Unternehmen besonders gut ab. Mit einem Anteil von 57 Prozent Early Adopters liegen sie deutlich vor den USA mit 32 Prozent und Großbritannien. Die deutschen (21 Prozent) und französischen Teilnehmer (14 Prozent) haben vergleichsweise wenige Early Adopters in ihren Reihen. Die Zahlen legen nahe, dass die chinesischen Unternehmen den anderen Teilnehmern einen Schritt voraus sind. Dieses Ergebnis ist zwar auf den ersten Blick überraschend. Bei näherer Betrachtung ist es aber durchaus plausibel. Schließlich wird ein wesentlicher Anteil der neu gebauten Fabriken in China errichtet und mit dem neuesten Stand der Technik ausgestattet.

Standards sind Befähiger

Über alle Branchen hinweg kommt dem Bereich des effektiven Informationsmanagements eine wichtige Rolle zu. Die Studie zeigt, dass die Unternehmen in den kommenden fünf Jahren deutliche Verbesserungen in den Feldern Dateninteroperabilität und Datenstandards anstreben. Diese bilden die Basis für eine erhöhte Datenqualität, die wiederum bessere Entscheidungen in der Instandhaltungsplanung und Betriebsoptimierung der Anlagen bewirkt. Darüber hinaus planen die teilnehmenden Unternehmen, sich im Bereich der systematischen Ursachenanalyse auf Basis von Mustererkennung entscheidend zu verbessern. Dies markiert auch den nächsten logischen Schritt. Aufbauend auf qualitativ hochwertigen Daten, die in einer hinreichenden Aktualität vorliegen, können fortlaufend Analysen durchgeführt werden, die helfen, neue Einsichten über die Prozesse und das Anlagenverhalten zu gewinnen.

Schrittweise und systematisch

Digitaltechnologien können unabhängig vom Alter der Anlage die Produktivität steigern. Insbesondere in der produzierenden Industrie ist die Fähigkeit, sich über einen Effizienzvorsprung vom Wettbewerb abzusetzen, entscheidend. Bei allen Potenzialen des Technologieeinsatzes sollte bei der Einführung des Industrie 4.0-Ansatzes allerdings auf die Abhängigkeiten der verschiedenen Technologien geachtet werden. Diese befinden sich auf verschiedenen Ebenen, die aufeinander aufsetzen. Der erste Schritt besteht in der Schaffung von Transparenz über sämtliche Abläufe, indem an allen wichtigen Punkten im Prozess Daten automatisiert abgegriffen und bereitgestellt werden. Erst wenn ein Unternehmen diesen Schritt umgesetzt und den Mehrwert hieraus realisiert hat, kann es sich weiterentwickeln und diese Daten für eine Selbstregelung der Produktionsabläufe heranziehen. Zur kontinuierlichen Verbesserung der Anlageneffizienz wendet das FIR ein Drei-Phasen-Konzept an.

Grundlage bildet hierfür zunächst eine detaillierte Aufnahme der bestehenden Prozesse mitsamt einer Schwachstellenanalyse. Hieraus lassen sich dann zum Teil betrieblich-organisatorische wie auch technische Lösungsansätze zur optimierten Prozessverfolgung ableiten. In Abhängigkeit der geforderten Genauigkeit und der gewünschten Automatisierungsstufe lässt sich ein Grobkonzept erstellen. Über einen individuell erstellten Entscheidungskatalog lässt sich benötigte Technologie auswählen. Mit dem dargestellten Vorgehen lassen sich mit technologischen Investitionsprojekten finanzielle und wettbewerbliche Risiken minimieren. Die Motivation der Studie bestand in der Identifikation des Status quo zum Umsetzungsgrad von Industrie 4.0-Ansätzen im Kontext eines effizienten Anlagenmanagements.

Mit der Studie wurde ebenfalls untersucht, in welchen Bereichen Unternehmen ihre Weiterentwicklung im Bereich der Anlageneffizienz bis zum Jahre 2020 planen. Dabei wurden 432 industriell produzierende Unternehmen in fünf Regionen – China, Frankreich, deutschsprachige Länder, Großbritannien und den USA – befragt. Die Studie richtete sich an Unternehmen der Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Elektronik- und Prozessindustrie sowie den Maschinen- und Anlagenbau. Die Erhebung wurde im Auftrag des indischen Technologiekonzerns Infosys Ltd. durchgeführt. Fokussiert wurden vier Dimensionen der Anlageneffizienz: Instandhaltungseffizienz, Betriebseffizienz, Informationseffizienz und Energieeffizienz.