Neue Geschäftsmodelle in Smart Industry & Logistics

Neue Geschäftsmodelle in Smart Industry & Logistics

von Bernhard Steimel 24. Juli 2017

Ein Auszug aus dem neuen Praxisleitfaden „Internet der Dinge“, der kostenlos zum Download zur Verfügung steht.


Arbeit und Wohlstand in Deutschland beruhen nach wie vor auf einem leistungsstarken Industriesektor. So kommen fast die Hälfte der deutschen Exporte aus dem produzierenden Gewerbe. Deutsche Hersteller werden jedoch in Zukunft ihren Wettbewerbsvorsprung gegen neue Konkurrenz aus Amerika und Asien verteidigen müssen. Hierbei geht es nicht nur darum, die internationalen Wettbewerber hinsichtlich von Qualitätskriterien zu schlagen, sie müssen sich auf die digitale Transformation ihrer Branche in einer „Smart Industry“ einstellen.

Die Wertschöpfung in der herstellenden Industrie hat in der IoT-Welt eine Vielzahl an Namen, z.B. Smart Manufacturing, Smart Factory, Industrie 4.0 oder Industrial IoT.

Trends und Potenziale

Vor allem hinsichtlich der operativen Effizienz wird das Internet der Dinge einen bedeutenden Einfluss auf die Industrie haben. McKinsey prognostiziert, dass die Produktivität in der herstellenden Industrie um 2,5 bis 5 Prozent durch das IoT steigt, was zu einem wirtschaftlichen Potenzial von 900 Milliarden bis 2,3 Billionen Dollar bis zum Jahr 2025 führen wird.

Bitkom erwartet für Deutschland und hinsichtlich der sechs Branchen Maschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik, Automobilbau, chemische Industrie, Landwirtschaft und Informations- sowie Kommunikationstechnologie bis 2025 ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial von 78 Milliarden Euro (jährlich 1,7 Prozent Wachstum) durch Smart-Industry-Technologien. Um das Potenzial voll auszuschöpfen, bedarf es hinsichtlich der digitalen Transformation der Industrie jedoch eines einheitlichen politischen Rahmens in Europa sowie der Schaffung einer flächendeckenden Informations- und Kommunikationsinfrastruktur, um die Wettbewerbsfähigkeit der EU-Länder im internationalen Vergleich zu wahren.

Auch hier sehen wir die Gefährdung wieder einmal durch (branchenfremde) Disruptoren, die über herausragende digitale Kompetenzen verfügen.

In der Industrie werden IoT-Technologien – allen voran Sensoren – zu einer erhöhten (Ressourcen-)Effizienz führen. Sensoren können beispielsweise genutzt werden, um Maschinen und Lagerbestände zu kontrollieren. Daraufhin können die Anlagen in einer Smart Factory mit Real-Time-Updates versorgt werden. Auch die Zusammenarbeit zwischen Arbeitern kann im IoT verbessert werden. Wartezeiten können verringert, der Ausfall von Maschinen und somit das Risiko von Lieferschwierigkeiten kann minimiert werden. Vor allem die Hersteller von Waren werden Effizienzsteigerungen in der IoT-Welt realisieren, da sie hinsichtlich Lagerhaltung und Kundenwünschen in Echtzeit auf die Änderungen des Marktes eingehen können.

Die Optimierung des Produktionsprozesses erfolgt hierbei unter Berücksichtigung mehrerer Kennziffern gleichzeitig, wobei Zeit, Qualität, Kosten, Ressourceneinsatz oder Energiekosten nur die wichtigsten darstellen. Das Streben nach Skaleneffekten wird also unbedeutender, während die kostengünstige individualisierte Produktion zunehmend in den Vordergrund rückt.

DHL: Augmented Reality im Lagerbetrieb

Die Beschäftigten werden mit Datenbrillen ausgestattet, die schrittweise Arbeitsanweisungen einblenden, um den Kommissionierungsprozess zu beschleunigen und Fehler zu reduzieren. In den Displays werden Hinweise eingeblendet, zum Beispiel wo sich der gesuchte Artikel in welchem Gang befindet und in welcher Menge er benötigt wird. Das Ergebnis: AR-Anwendungen können Logistikprozesse messbar optimieren. In diesem Fall wurde eine 25-prozentige Effizienzsteigerung in der Kommissionierung erzielt.

Eine disruptive Innovation im Bereich der Smart Industry wird mit Sicherheit der 3D-Druck (3D-Printing) sein. Beim 3D-Druck erfolgt eine computergesteuerte Fertigung aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen (bspw. Kunststoffe oder Metalle) nach zuvor definierten Maßen und Formen. Professionelle Drucker sind heutzutage bereits in der Lage, komplexe Objekte herzustellen. Dies wird in Zukunft verstärkt die „Mass Customization“ ermöglichen. Daher wird der 3D-Druck – sobald er wirtschaftlich tragbar und somit für die Massenadaption bereit ist – zukünftig eine dominante Rolle in der Smart Industrie einnehmen. Fraglich ist noch, ob sich ein bestimmter Industrie-Standard in Zukunft durchsetzen wird.

In der Smart Industry werden Produktionsprozesse situationsbezogen und über das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk inklusive der Logistik optimiert. Die Smart Factory ist ein wichtiger Bestandteil intelligenter Industrie- Infrastrukturen. Folglich tauschen in Smart Factories intelligente Maschinen in Verbindung mit ebenso intelligenten Objekten Informationen über Aufträge und Zustände aus, um gemeinsam Abläufe zu koordinieren.

Der Industrieroboter LBR iiwa

Kuka hat den Leichtbauroboter „LBR iiwa“ entwickelt, eine smarte Roboter-Automatisierungslösung. „LBR iiwa eignet sich für. Er eignet sich für den industriellen Einsatz und ist mit der Microsoft-Plattform Azure verbunden. Der Roboter kann somit jederzeit Statusmeldungen in die Cloud schicken. Diese Daten werden automatisch an Mitarbeiter im Unternehmen, an das Management oder an Zulieferer geschickt, sodass bei Problemen schnell reagiert werden kann.

Ziel dieses Netzwerks aus Maschinen und Objekten ist das Erreichen eines Gesamtoptimums bezüglich Durchlaufzeit, Qualität und Auslastung. Es handelt sich also um eine Automatisierung der Prozesse. In der Smart Factory kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen so selbstverständlich wie in einem sozialen Netzwerk. Die intelligenten Produktionsgüter kennen den Herstellungsprozess und wissen, an welchem Punkt desselben sie sich gerade befinden. Sie unterstützen somit aktiv den Fertigungsprozess. Im Zuge einer zunehmend stärkeren Ausrichtung der Produktion an einzelnen Kundenwünschen (Mass Customization) organisiert die Smart Factory unzählige Lieferketten parallel und gleicht ihr Angebot in Echtzeit mit sich entwickelnden Trends ab. Bei einer Smart Factory handelt es sich also zusammenfassend um ein autonomes, situatives und wissensbasiertes Planungs- und Steuerungssystem.

Das intelligente Lager

Moderne Lagerlogistik bedeutet, dass alle beteiligten Komponenten von den Fahrzeugen der Speditionen bis zu den Gabelstaplern im Lager miteinander vernetzt sind und in Echtzeit Daten austauschen. Dadurch gibt es weniger Leerfahrten und mehr Kapazität.

Auch wenn viele Prozesse in der Smart Factory automatisiert sind, werden menschliche Arbeiter nicht überflüssig. Vielmehr entlastet die Smart Factory die Angestellten durch eben jene automatisierten Prozesse oder auch durch Montage-Assistenz. Das Thema Augmented Reality kann ebenso den Umgang mit komplexen Fertigungsanlagen vereinfachen. Die Smart Factory kann den Menschen auch mithilfe von Robotertechnik und intelligenten Assistenzsystemen unterstützen.

Echtzeit-Tracking von Warentransporten

Das US-Unternehmen Roambee kombiniert Daten aus einer eigenen Sensor-Box („Bee“ genannt) mit Informationen aus anderen Systemen. Es bietet dadurch ein Echtzeit-Tracking von Objekten, etwa Warenpaketen oder Containern. Damit lässt sich beispielsweise der Versand von empfindlichen Medizin-Produkten verfolgen und der Nutzer kann jederzeit Daten zum Standort, zur Temperatur sowie über den Zustand der Ware abrufen.

Hinsichtlich des Austausches von Informationen in einer Smart Factory bzw. der Smart Industry kann zwischen drei verschiedenen Kategorien unterschieden werden:

Machine-to-Machine (M2M)Kommunikation der mit Sensoren ausgestatteten Maschinen untereinander
Führt zu Automatisierung der Produktionsprozesse
Machine-to-People (M2P)Maschinen analysieren und senden Daten an Personen
People-to-People (P2P)Digitale Technologien unterstützen den Austausch zwischen Mitarbeitern und Entscheidungsträgern
Führen zur Verbesserung des kollektiven Zusammenhalts im Unternehmen

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