Einführung von Industrie 4.0 - Ermittlung unternehmensspezifischer Einführungsreihenfolgen für
Industrie 4.0-Methoden

Christoph Liebrecht, Niklas Böhn, Lena Kiefer, Michael Teufel und Gisela Lanza

Der vorliegende Beitrag stellt ein Vorgehensmodell vor, mit dem der Anwender befähigt wird, unternehmensspezifische Einführungsreihenfolgen für Industrie 4.0-Methoden abzuleiten. Das Vorgehensmodell reduziert die Unsicherheit für Unternehmen hinsichtlich Industrie 4.0 und schafft eine Möglichkeit, Industrie 4.0-Methoden erfolgreich einzuführen. Das Vorgehensmodell berücksichtigt individuelle Ausgangssituationen und Technologie-Präferenzen. Dies ermöglicht eine realistische Simulation und bezieht die resultierende Einführungsreihenfolge der Industrie 4.0-Methoden spezifisch auf das anwendende Unternehmen.

Allein für die sechs Branchen Maschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik, Automobilbau, chemische Industrie, Landwirtschaft und Informations- und Kommunikationstechnologie wird für Deutschland bis 2025 ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial von 78 Milliarden Euro durch Industrie 4.0-Technologien erwartet [1]. Diesen „rosigen“ Aussichten für die deutsche Industrie, gerade im Hinblick auf die Einführung von Industrie 4.0, steht eine repräsentative Umfrage des Digitalverbandes Bitkom gegenüber [2]. Bei dieser wurden 505 Unternehmen ab 20 Mitarbeitern zum Stand der Digitalisierung der deutschen Wirtschaft befragt. Dabei sieht jedes vierte Unternehmen seine Existenz durch die Digitalisierung gefährdet, 60 Prozent sehen sich bei der Digitalisierung als Nachzügler. Durch die Anwendung des im Folgenden vorgestellten Vorgehensmodells soll die Unsicherheit für Unternehmen hinsichtlich Industrie 4.0 reduziert und eine Möglichkeit geschaffen werden, Industrie 4.0-Methoden erfolgreich einzuführen. Unter einer Industrie 4.0-Methode wird dabei das planmäßige, systematische und durch Hilfsmittel unterstützte Vorgehen zur Erreichung eines Industrie 4.0-spezifischen Ziels durch den Einsatz von Industrie 4.0-Technologien verstanden [3]. Eine hierbei gelistete Industrie 4.0-Methode ist beispielsweise die „Papierlose Fertigung“. Bei der papierlosen Fertigung wird der gesamte Produktionsprozess digitalisiert und so transparenter und flexibler. Dabei wird unter anderem eine Technologie zur Warenidentifikation, wie RFID, benötigt. Diese Methoden werden in einem Industrie 4.0Methodenkatalog, der im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts „Intro 4.0“ erarbeitet wird, strukturiert dargestellt [3].

Anforderungen für unternehmensspezifische Einführungsreihenfolgen

Zur Ermittlung unternehmensspezifischer Einführungsreihenfolgen für Industrie 4.0-Methoden sind nachfolgende Anforderungen zu erfüllen [4].
•    Betrachtung des gesamten Systems
•    Berücksichtigung der Methodenwechselwirkungen
•    Berücksichtigung der Auswirkungen auf Zielgrößen
•    Berücksichtigung von dynamischen Effekten
•    Berücksichtigung der individuellen Ausgangssituation des Unternehmens
•    Einbeziehung individueller Implementierungsschwerpunkte
•    Bezug des Methodenpotenzials auf Industrie 4.0
Es ist eine holistische Betrachtung des gesamten Systems notwendig und keine isolierte Betrachtung einzelner Methoden. Zudem müssen Wechselwirkungen zwischen den Methoden sowie Auswirkungen der Implementierung ausgewählter Methoden auf bestimmte Zielgrößen wie „Kosten“, „Qualität“ oder „Zeit“ berücksichtigt werden. Anhand der Beziehung zwischen Methoden und Zielgrößen kann der Bedarf der Berücksichtigung dynamischer Effekte veranschaulicht werden. Wurde bereits eine Zielgröße durch die verstärkte Implementierung verschiedener Methoden verbessert, gestaltet sich dies mit zunehmendem „Verbesserungsgrad“ schwieriger. Um aus dem allgemeinen ein unternehmensspezifisches Modell abzuleiten, muss die individuelle Ausgangssituation des Unternehmens berücksichtigt werden. Diese Ist-Analyse soll alle Einfl ussfaktoren des betrachteten Produktionssystems einbeziehen [5]. Neben der Berücksichtigung der Ausgangssituation muss es dem Anwender außerdem ermöglicht werden, individuelle Implementierungsschwerpunkte unter Einbeziehung der strategischen Planung zu setzen. Das Methodenpotenzial sollte sich zuletzt auf den Industrie 4.0-Zusammenhang beziehen, um eine unternehmensspezifi sche Einführungsreihenfolge für Industrie 4.0-Methoden zu erhalten.


Bild 2: Darstellung des Visualisierungstools bei der Auswahl einer Methode.


Allgemeiner Entwicklungsstand

Die Ansätze [6] und [7] legen den Fokus auf die Bestimmung der individuellen Ausgangssituation sowie der Implementierungsschwerpunkte. [4] berücksichtigt die Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Methoden. Im Gegensatz zu [8] erfolgt dies nicht qualitativ durch eine Literaturrecherche und Experteninterviews, sondern durch eine mathematische Beschreibung der Methodenbeziehungen. Dabei werden dynamische Beziehungen im Simulationsmodell berücksichtigt. [8] führt eine holistische Betrachtung aller Methoden durch und schließt dabei dynamische Effekte ein. Die Integration von Wechselwirkungen zwischen Methoden und Auswirkungen auf Zielgrößen wird jedoch nur teilweise erfüllt. Bei den hierfür aufgestellten Interdependenzmatrizen ist beispielsweise nicht klar, wie die Wechselwirkungen durch die Einbeziehung von Experten ermittelt wurden. Der Ansatz nach [8] ist dabei der einzige Ansatz, welcher zwei Inputparameter zur Berücksichtigung der individuellen Ausgangsituation sowie der Implementierungsschwerpunkte vorstellt. Dem Anwender werden jedoch keine Leitlinien zur Verfügung gestellt, um diese zu bestimmen. Außer bei [6] und [7] liegt zudem kein Industrie 4.0-Methodenbezug vor. Bei [4] und [8] werden Lean Production-Methoden behandelt. Es existiert damit kein Ansatz, der jede der sieben erläuterten Anforderungen erfüllt.


Aufbau des Vorgehensmodells

Das Vorgehensmodell besteht aus drei Schritten und ist in Bild 1 dargestellt.
Schritt 1 grenzt die im Industrie 4.0-Methodenkatalog enthaltenen Methoden anhand der strategischen Planung für das anwendende Unternehmen ein. Hierzu werden die folgenden Instrumente genutzt:
•    Business Model Canvas
•    PESTEL-Analyse
•    SWOT-Analyse
Die interne Unternehmensanalyse erfolgt anhand des Business Model Canvas. Die externe Umfeldanalyse mit Fokus auf der Makroperspektive wird anhand einer PESTEL-Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse werden danach im Rahmen einer SWOT-Analyse ausgewertet. Durch die SWOT-Analyse können anschließend für das Unternehmen wichtige Zielgrößen herausgearbeitet werden. Anhand dieser Zielgrößen kann der Industrie 4.0-Methodenkatalog gefi ltert werden. So werden nur Methoden für das weitere Vorgehen betrachtet, die einen hohen positiven Einfl uss auf die priorisierten Zielgrößen haben. Wird beispielsweise die Zielgröße „Kosten“ priorisiert, kann die Methode „Fahrerlose Transportsysteme“ in Betracht gezogen werden, da diese sich positiv auf die Kosten auswirkt.
Für die herausgearbeiteten Methoden können darauf aufbauend die unternehmensspezifi schen Inputparameter Implementierungsintensitäts-Gradient (IIG) und Startwert bestimmt werden. Der IIG repräsentiert die Wichtigkeit von Methoden für ein Unternehmen. Wichtige Methoden können so priorisiert und schneller im Unternehmen umgesetzt werden. Der IIG beschreibt damit die Implementierungsintensität, mit der eine Methode eingeführt werden soll und hat einen Wertebereich von Schwach bis Stark. Der Startwert berücksichtigt dagegen alle bereits durchgeführten Aufwände zur Einführung einer Methode. Dieser Inputparameter repräsentiert damit den aktuellen Stand der Implementierung einer Methode und hat einen Wertebereich von 0 % bis 100 %.
Schritt 2 stellt anschließend ein Modell für Methoden und Zielgrößen auf [9]. Dabei werden zuerst Beziehungen zwischen den Methoden sowie Auswirkungen der Methoden auf bestimmte Zielgrößen ermittelt. Hinsichtlich der Beziehungen wird zwischen unterstützend und voraussetzend unterschieden. Die Beziehungen können dabei im Rahmen einer Methodenmatrix und die Auswirkungen in einer Zielgrößenmatrix erarbeitet werden.

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