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Industrie 4.0

Industrie 4.0, Digitalisierung, vernetzte Produktion – diese Trends beschäftigen heute die meisten Unternehmen. Doch welche Industrie-4.0-Anwendungen sind im Einzelfall sinnvoll? Wo sollten die Prioritäten liegen?

Mit neuer Hard- und Software ist es nicht getan. Ein neuer Index hilft, den Stand der Dinge im eigenen Unternehmen zu beurteilen. 

Der erste Schritt in Richtung Zukunft ist das Wissen: das Wissen darum, wie das eigene Unternehmen in diesem Bereich dasteht. Darüber gibt der Industrie 4.0 Maturity Index Aufschluss, den die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. gemeinsam mit Universitäten und Industriepartnern wie TÜV SÜD entwickelt hat. Dabei steht der Begriff „Maturity“ für „Reife“. Diese wird anfangs sowohl für das Gesamtunternehmen als auch für einzelne Bereiche ermittelt, um dann in den nächsten Schritten kontinuierlich erhöht zu werden.

Mehr als Technologie

Der Maturity-Index beschreibt Industrie 4.0 als „weitreichende Integration von Informations- und Kommunikationstechnologien im industriellen Umfeld“. Entscheidend ist dabei die Erkenntnis, dass dahinter – entgegen einer weit verbreiteten Ansicht – weit mehr steckt als die Implementierung dieser Technologien. Es geht nicht nur darum, so viel Digitalisierung in ein Unternehmen einzuführen wie möglich: Zwar ist die Technologie wichtig, um eine Datenbasis als Grundlage der Industrie 4.0 zu generieren. Zugleich jedoch muss das Unternehmen fähig sein, diese Daten auch effektiv zu nutzen. Dazu benötigt es die Kultur und die organisatorischen Strukturen, um schnelle, flexible Entscheidungen zu treffen, die sich aus den Daten ergeben, und sich ständig neu an eine sich verändernde Umwelt anzupassen.


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Entscheidungswege müssen in vielen Fällen verkürzt werden, die Verantwortung muss neu geregelt und ein Bewusst sein etabliert werden, das stetige Veränderungen möglich macht. Das bedeutet, dass Unternehmenskultur und -struktur vielen Fällen deutlich umgestaltet werden müssen, wenn das Industrie 4.0-Konzept zum Erfolg werden soll. Diese notwendige digitale Transformation des Unternehmens in eine agile und lernende Organisation muss sowohl auf Führungs- als auch auf Mitarbeiterebene mitgetragen werden.

Eine Industrie 4.0-Implementierung muss also grundsätzlich einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen. Daher fokussiert der Maturity-Index nicht nur auf die Technologie, sondern vielmehr auf vier verschiedene Gestaltungsfelder:

  • Ressourcen: Mitarbeiter und ihre Kompetenzen, Maschinen und Anlagen, Werkzeuge, Produkte
  • Informationssysteme: soziotechnische Systeme, in denen Menschen und Informations- und Kommunikationstechnologien Daten bereitstellen und verarbeiten
  • Organisationsstruktur: Regeln und Strukturen, die die Beziehungen innerhalb des Unternehmens, aber auch des Unternehmens mit seinem Umfeld leiten
  • Kultur: Wertesystem innerhalb des Unternehmens, etwa die Bereitschaft der Mitarbeiter, sich auf Veränderungen einzulassen und ihr Verhalten zu überprüfen

Für jedes der vier Gestaltungsfelder wird der jeweilige Reifegrad bestimmt

Bild 1: Für jedes der vier Gestaltungsfelder wird der jeweilige Reifegrad bestimmt
(Quelle: Industrie 4.0 Maturity Index (acatech STUDIE))

Bestandsaufnahme als Basis

Wenn sich ein Unternehmen zu einer Analyse auf Basis des Maturity-Indexes entschließt, durchläuft es drei Phasen. Zunächst wird die aktuelle Entwicklungsstufe bestimmt, also der Reifegrad – und zwar jeweils separat in den vier genannten Gestaltungsfeldern sowie in fünf Funktionsbereichen: Entwicklung, Produktion, Logistik, Service, Marketing und Vertrieb. Dies erfolgt mit Hilfe eines Fragebogens, einer Werksbegehung und Expertenworkshops. Als Ergebnis wird für jedes Gestaltungsfeld, jeden Funktionsbereich sowie das gesamte Unternehmen eine von sechs Entwicklungsstufen festgehalten.

Beispielhafte Reifegrad-Bestimmung im Funktionsbereich Produktion

Bild 2: Beispielhafte Reifegrad-Bestimmung im Funktionsbereich Produktion
(Quelle: Darstellung aus der beispielhaften Validierung des Projektes)

Defizite und Potenzial erkennen

Die Ergebnisse dieser Ist-Analyse dienen als Basis, um in der zweiten Phase unternehmensspezifische Entwicklungsziele zu definieren. Welche Entwicklungsstufe wird in welchem Bereich angestrebt? Eine Gap-Analyse zeigt auf, wo Nachholbedarf besteht, damit die Ziele realisiert werden können. Die dritte Phase schließlich besteht darin, konkrete Maßnahmen festzulegen, um die Ziele zu erreichen. Dabei entsteht eine Roadmap mit konkreten Einzelmaßnahmen. Welche davon priorisiert werden sollten, können die Experten auf der Grundlage eines Kennzahlensystems und einer Kosten-Nutzen-Matrix überprüfen. TÜV SÜD arbeitet derzeit darüber hinaus an einem Readiness Index, der die Positionierung weiter erleichtert.

Fallbeispiel: 30 Maßnahmen identifiziert

In der Praxis wurde der Index bereits in zahlreichen Unternehmen angewendet. Ein Beispiel ist ein Zulieferer für Energie- und Signaltechnik, der mit mehr als 4.000 Mitarbeitern an verschiedenen Produktionsstätten Steck-, Anschluss- und Netzwerksysteme für die Automatisierung herstellt. Das Unternehmen zeichnete sich von vornherein durch eine hohe Affinität zu Informationstechnologien aus. Nach vier Tagen Analyse konnten die Experten die erste Phase für den Industrie 4.0 Matuity Index abschließen, der Reifegrad wurde als vergleichsweise hoch eingestuft.

Dennoch haben sie Entwicklungspotenzial in verschiedenen Bereichen identifiziert. So wurden in einer Roadmap schließlich dreißig Maßnahmen festgelegt, die werksübergreifend ausgerollt werden sollten. Ein Pilotprojekt bezog sich auf Stanzschneiden, die an verschiedenen Standorten des Unternehmens vorhanden sind. Ihr Zustand wird über Körperschall-Sensoren überwacht, die Messdaten dabei zeigen an, wann die Schneide verschlissen ist und deshalb Werkstücke außerhalb der Toleranz schneidet. Erkenntnisse aus dieser Überwachung wurden allerdings bisher nur lokal umgesetzt – durch eine Vernetzung der Standorte lassen sich die Daten nun übergreifend auswerten und über die Produktionslinien hinweg vergleichen. Damit kann jetzt die beste Instandhaltungsmaßnahme identifiziert, übergreifend ausgerollt und weiter beobachtet werden. Durch andere Maßnahmen konnte die Effektivität der digital überwachten Anlagen weiter deutlich gesteigert werden, dies hat sich direkt auf die Liefertreue und Flexibilität der Produktion ausgewirkt.

Die sechs Reifegrade des Maturity Index

Bild 3: Die sechs Reifegrade des Maturity Index
(Quelle: FIR e.V. an der RWTH Aachen)

Zügige Umsetzung durch vorhandene Systematik

An diesem Beispiel lässt sich verdeutlichen, welche Effekte der Einsatz des Maturity Indexes mit sich bringen kann. Während der Aufbau einer Projektgruppe und die Identifikation von Industrie-4.0.-Maßnahmen bisher oft mehrere Monate in Anspruch nahm, kann eine Roadmap nun innerhalb von wenigen Wochen erstellt werden, weil die Systematik bereits vorliegt und nicht neu entwickelt werden muss. Einzelaspekte können zügig bewertet werden und schaffen eine belastbare Entscheidungsbasis, sodass die Umsetzung von geeigneten Maßnahmen deutlich schneller beginnen kann als bisher.

Mehrwert und Sicherheitsnetz

Jedes Unternehmen kann auf der Grundlage des Industrie 4.0 Maturity Indexes beurteilen lassen, wo es auf dem Weg zur Industrie 4.0 steht und welche konkreten Maßnahmen sinnvoll sind – und das unabhängig von Branche, Größe und aktueller technischer Ausstattung. Die Experten von TÜV SÜD, die Unternehmen dabei unterstützen, verfügen über langjährige Projekterfahrung in der Industrie und über fachübergreifendes Know-how. Zudem hat TÜV SÜD als einer der ersten Anbieter Prüfungen und Zertifizierungen nach dem IT-Sicherheitsstandard IEC 62443 eingeführt – er dient als Grundlage für Unternehmen, potenzielle Schwachstellen ihrer Steuerungs- und Leittechnik zu finden und wirkungsvolle Schutzmaßnahmen zu entwickeln.

Der Industrie 4.0 Maturity Index:

Der acatech Industrie 4.0 Maturity Index wurde von der Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. zusammen mit führenden deutschen Universitäten und Industriepartnern entwickelt, darunter TÜV SÜD. Die Anwendung eignet sich insbesondere für kleinere und mittlerer Unternehmen, die ihre Organisation schnell und sinnvoll im Sinne von Industrie 4.0 transformieren möchten. Mit dem Index lässt sich der aktuelle Reifegrad bestimmen, daraus wird eine individuelle Roadmap mit konkreten Einzelmaßnahmen entwickelt.

Dr. Bertolt Gärtner, President & CEO von TÜV SÜD ATISAE, Experte für Industrie 4.0-Umsetzung

www.tuev-sued.de/digital-service
 

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