Rückblick: Auf der Hannover Messe wurde bereits 2013 mit großer Medienresonanz eine Studie von Acatech an Bundeskanzlerin Angela Merkel übergeben, in der die Anwendungsfälle von Industrie 4.0 beschrieben wurden. Seither gibt es immer wieder ein Rätselraten, warum die zweifellos vorhandenen Vorteile nicht von kleinen und mittelständischen Unternehmen adaptiert werden, während sich viele Großkonzerne bereits mehr oder weniger intensiv mit den Technologien der vierten industriellen Revolution beschäftigen.

Beispiele zu innerbetrieblichen Prozessen: Das Unternehmen Daimler etwa hat bereits seit geraumer Zeit für den innerbetrieblichen Transport in seinem Werk in Berlin Marienfelde einen fahrerlosen LKW im Einsatz, der zwischen den verschiedenen Hallen pendelt und diese mit Teilen versorgt – er ersetzt dabei eine eintönige und unbeliebte Tätigkeit auf den wenigen hundert Metern Fahrstrecke. Andererseits bietet die Digitalisierung vielen Unternehmen durch entsprechende ‚Online-Produkte‘ heute schon Erkenntnisse bezüglich des Nutzerverhaltens ihrer Kunden. Komatsu, ein japanischer Industriekonzern und zweitgrößter Baumaschinenhersteller weltweit, hat bereits seit nahezu zehn Jahren die Firmenzentrale mit seinen Maschinen vernetzt. Damit kann Komatsu nachvollziehen, wie die Maschinen eingesetzt werden, welche Fehler auftreten, wann sie am besten funktionieren und am effizientesten arbeiten. Die Informationen werden in der Entwicklung genutzt, um Empfehlungen für zukünftige Produkte abzuleiten.

Ansatzpunkte für I4.0-Lösungen

Um die Ansatzpunkte für eine nach Industrie-4.0-Grundsätzen optimierte Fertigung zu verstehen, muss man sich verdeutlichen, was I4.0 ist und aus welchen Gründen Unternehmen Veränderungen in ihren Fertigungen durchführen. Bei Industrie 4.0 handelt es sich um die Nutzung von Daten aus Maschinen, Anlagen, von Mitarbeitern und Gütern, um mit den daraus analysierten Ergebnissen die Fertigungsprozesse im Unternehmen zu optimieren.

Grundsätzlich werden Veränderungen in Produktionsprozessen immer dann realisiert, wenn mit einer kurzen Amortisationszeit der Investitionen zu rechnen ist oder es aus Sicherheitsgründen notwendig ist. Die Optimierung einer Fertigung orientiert sich ­dabei entlang der sieben allgemeinen Verschwendungsarten in einem Unternehmen. Diesen haben zwar viele ­Betriebe seit Jahren den Kampf angesagt – ohne Digitalisierung ist einigen davon aber nur schwer entgegenzu­treten. Zu den Verschwendungsarten zählen:

1. Der Transport
Der Transport ist nicht wertschöpfend und nur Mittel zum Zweck. Je größer die Wege zwischen den einzelnen Fer-tigungsstationen sind, desto unwirtschaftlicher ist eine Produktion aufgestellt. In den allermeisten Betrieben ist jedoch nicht einmal klar, welche Wege die Materialien nehmen. Die Strecken und die damit verbundenen Zeiten sind nur schwer messbar, somit auch nicht zu beziffern und daher schlecht zu optimieren.

2. Die Bestände
Jeder Euro, der in Halb- oder Fertigungsmaterial steckt, ist gebunden und nicht frei für weitere Aufgaben. Daher gehören die Bestände auf ein wirtschaftliches Maß minimiert. Eine Inventur gibt es meist nur einmal im Jahr – den Rest der Zeit kennen Unternehmen die Bestände von Halbfertigma-
terialien nur sehr vage.

3. Bewegung / Suchen
Um die Produktion aufrechtzuerhalten, ist es erforderlich, das Material und die Werkzeuge am Arbeitsplatz zu haben – häufig suchen die Mitarbeiter jedoch danach. Wäre es nicht besser, wenn die Drahtgitterbox mit dem benötigten Material zu dem Arbeiter kommt oder zumindest ‚sagt‘, wo sie sich gerade befindet?

4. Das Warten
So unnötig wie kostentreibend sind die Zeiten, in denen die Mitarbeiter nicht arbeiten können. In den meisten Unternehmen ist der größte Anteil der Durchlaufzeit die Wartezeit. Hier ist die Kommunikation von immenser Bedeutung. In den meisten Fabriken erfolgt die Kommunikation jedoch nicht zeitgemäß, sondern durch Zuruf oder ‚Zettelwirtschaft‘. Digitale Medien werden fast gar nicht genutzt – im Privatleben ist das oft ganz anders.

5. Die Überproduktion
Wenn mehr produziert wird als die Kunden abnehmen, wandert das Mate-rial ins Lager. Eine falsche oder zu wenig bewegliche Absatzplanung kommt dem Unternehmen meist teuer zu stehen. Auch hier sind Lösungsansätze durch eine verkettete Produktion und schnellere Prozesse, die durch digitale Medien gestützt werden, möglich.

6. Falsche Prozesse / Technologien
Kennzahlen lassen erkennen, ob Arbeitsprozesse oder Fertigungsverfahren für das Endprodukt komplexer sind als nötig. Solche fertigungsbasierten Kennzahlen werden durch Messungen erhoben. Die meisten Unternehmen haben heute noch simple Input/Output-Kennzahlen (Wareneinkauf und Vertrieb), mit denen eine Fertigungsoptimierung jedoch nicht möglich ist. Hier gilt: Was man nicht messen kann, lässt sich auch nicht verbessern. Deshalb sind Live-Daten von der Maschine oder den Handarbeitsplätzen notwendig.

7. Ausschuss / Nacharbeit
Doppelarbeit lohnt sich nicht. Gerade beim Thema Ausschuss und Nacharbeit zucken viele Firmenchefs mit den Schultern. Wer kann schon online sagen, dass in der Fertigung gerade etwas schiefläuft? Wie sehr würde ein Signal aus der Fertigung helfen, welches besagt, dass zum Beispiel an der CNC-Maschine gerade ein Parameter aus dem Ruder läuft? Man könnte sofort ein-greifen, bevor Ausschussteile produziert werden. Hier schlummern Milliardenwerte aufgrund entsprechend fehlender Kommunikation und Informationen.

Die Auflistung zeigt, dass es für jede Verschwendungsart Ansatzpunkte für Verbesserungen durch Industrie 4.0 gibt. Das Thema ‚Suchaufwand‘ beispielsweise ist eine Verschwendungsart, die in nahezu allen Unternehmen weltweit vorkommt. Es stellt sich die Frage: Muss das sein? Und was  bedeutet es, den Suchaufwand in einem Unternehmen zu reduzieren oder gar zu eliminieren?

Ein Beispiel: eine Fertigung auf 5000 m² mit 150 Mitarbeitern. Die Suchzeit pro Mitarbeiter nach Teilen und Werkzeug beläuft sich auf fünf Minuten täglich – ein durchaus konservativ geschätzter Wert. Die Suchzeiten summieren sich damit auf insgesamt zwei Mitarbeiter, die nichts anderes tun als Suchen und damit quasi ‚unproduktiv‘ sind.

So einfach hierbei noch die Analyse der Ursache ist, so kompliziert ist das Finden einer Lösung, die den Suchaufwand vermindert oder gar eliminiert. Man muss dazu wissen, was sich wo befindet. Hierzu kann man sich sogenannter ‚Indoor Lokalisierungs-Systeme‘ bedienen, die in großer Anzahl am Markt etabliert sind. Diese basieren auf unterschiedlichen Technologien und werden als eine Kombination aus Soft- und Hardware zum Kauf angeboten. Die Kosten pro Quadratmeter Hallenfläche betragen etwa 10 bis 15 Euro (zuzüglich Projektkosten) – im genannten Beispiel wäre das ein Gesamtbetrag von rund 100.000 Euro zuzüglich 20 % Wartungskosten jährlich. Das entspräche einer Amortisationszeit von etwa zwei Jahren. Hinzu kommt, dass die eigene IT einige Monate mit der Im-plementierung einer solchen Lösung beschäftigt wäre.

Vor diesem Hintergrund ist Smartly Solutions – ein Start-up im Bereich Industrie 4.0 – in einer Studie der Frage nachgegangen, warum Unternehmen die Vorteile von Industrie 4.0 nicht nutzen und kam dabei zu diesen Schlussfolgerungen:

• Fertigungen benötigen für die Implementierung einer Lösung immer einen kalkulierbaren Return of Invest (ROI). Auch wenn viele Industrie-4.0-Lösungen ‚nice to have‘ sind, so sollten Fertigungen spätestens seit der zweiten industriellen Revolution auf schnell amortisierbare Maßnahmen fokussiert sein. Das ist bei einem ‚Fertigungs-Cockpit‘, also einer entsprechenden Anzeige von Kennzahlen, beispielsweise noch nicht gegeben.
• Projekte mit Industrie-4.0-Charakter sind technologisch höchst komplex. Hierbei muss der gesamte Strang vom Sensor über die Datendigitalisierung, -aggregation und -haltung bis hin zu komplexen Serverstrukturen beherrscht werden, um eine entsprechende Lösung implementieren zu können. Den IT-Abteilungen kleinerer Firmen fehlen hier fast immer die benötigten Ressourcen.
• Die IT-Abteilungen sind chronisch überlastet. Das Tagesgeschäft steht zumeist im Vordergrund. Firmen mit 100 Mio. Euro Umsatz haben häufig nur etwa fünf Mitarbeiter in der IT. Diese sind täglich mit der Verwaltung der PCs, der Netzwerke, der Telefon-Infrastruktur, den vorhandenen Servern und dem ERP-System komplett ausgelastet. Zeit für ein komplexes neues Projekt, das oft auch noch weitere Schulungen der IT-Mitarbeiter umfasst, bleibt da nicht.

Das Fazit aus diesen Erkenntnissen: Um insbesondere KMUs den Zugang zu Industrie 4.0 zu ermöglichen, gilt es Lösungen anzubieten, die eine bestehende Herausforderung im Unternehmen ohne den ‚Flaschenhals‘ IT meistern. Lösungen dieser Art gibt es bereits seit Jahren unter dem Namen ‚Software as a Service‘ – kurz SaaS. Hierbei wird keine Software gekauft, sondern nur gemietet und die Nutzer profitieren vom daraus resultierenden Service. Beim CRM, Projektmanagement oder bei Buchhaltungssystemen ist dies bereits gängige Praxis. Auch Microsoft geht mit seinen Office Suiten inzwischen diesen Weg.

Das Modell ‚System as a Service‘

Für Anwendungen im Kontext von Industrie spielt allerdings neben der Software die entsprechende Hardware eine ganz wesentliche Rolle. Hier setzt ein neues Geschäftsmodell von  Smartly Solutions an: Das Modell nennt sich ‚System as a Service‘ und entspricht einer konsequenten Weiterentwicklung des ‚Software as a Service‘-Gedankens mit der Neuerung, dass zusätzlich zu der gemieteten Software aus der Cloud genau abgestimmte Hardware mit in das Servicemodell einbezogen wird. Der Vorteil für den Anwender: Er trägt keine Investitionen und kann – falls die erhofften Einsparungen nicht eintreten oder die Prioritäten sich verändern – das System spätestens nach Ablauf der Mietdauer zurückgeben.