Empirische Studie zu dynamischen Produktionsplattformen - Potenziale für den Einsatz von dynamischen Plattformen während der COVID-19 Pandemie

Larissa Behrens und Stefan Wiesner

Die Bedeutung von B2B Cloud Manufacturing hat sich in den letzten Jahren stark entwickelt. Durch den Einsatz von digitalen Plattformen können Unternehmen ihre Geschäftsmodelle erweitern und neue Geschäftsfelder erschließen, was gerade in Krisenzeiten von entscheidender wirtschaftlicher Bedeutung ist. Die Potenziale solcher Produktionsplattformen wurden durch eine Unternehmensstudie untersucht, um Handlungsempfehlungen abzuleiten. Das zentrale Untersuchungsergebnis zeigt, dass das Interesse an einer Plattform teilzunehmen auf Anbieterseite größer als auf der Nachfragerseite ist.

Auswirkung von COVID-19 auf den Produktionssektor

Vollständig dynamische, unternehmensübergreifende Produktionsnetzwerke, die sich dem individuellen Kundenauftrag anpassen, sind ein Kernziel im Bereich der Industrie 4.0. Als Vision gilt das sogenannte „Cloud Manufacturing“, das den On-Demand-Zugriff auf eine gemeinsame Sammlung diversifizierter und verteilter Fertigungsressourcen ermöglicht, um temporäre, rekonfigurierbare Produktionslinien zu bilden. Hierdurch kann eine Effizienzsteigerung erzielt, die Produktlebenszykluskosten gesenkt und eine optimale Ressourcenauslastung als Reaktion auf kundengenerierte Aufgaben mit variabler Nachfrage ermöglicht werden [1,2].

Bereits heute werden Produktionskapazitäten sehr kurzfristig benötigt: Gründe sind der Ausfall von eigenen Maschinen oder denen eines Zulieferers, der Komplettausfall eines Zulieferers oder ein sprunghafter Anstieg auf der Nachfrageseite. Einer schnellen Reaktion stehen jedoch Barrieren, wie das Auffinden eines oder mehrere Zulieferer mit freien Kapazitäten oder die hohen manuellen Aufwände zur Einbindung neuer Lieferanten in bestehende Bestell- und Logistikprozesse, entgegen. Diese Effekte zeigen sich verstärkt im Rahmen der COVID-19 Pandemie, durch die Elemente des Wertschöpfungsnetzwerks, wie z. B. Produktions- oder Transportverbindungen, unterbrochen werden [3]. Auf der einen Seite müssen Unternehmen auf unvorhergesehene Kapazitätsengpässe reagieren, die durch Ausfall von eigenen Produktionsstandorten oder Zulieferern verursacht werden. Zum anderen kann die Nachfrage nach einigen Produkten rapide sinken, während der Bedarf nach anderen (z. B. Medizin-) Produkten stark ansteigt [4].

Cloud Manufacturing kann dabei unterstützen, durch die kurzfristige Rekonfiguration von Wertschöpfungsnetzwerken auf Effekte zu reagieren [5]. Eine sich aktuell in der Entwicklung befindende Implementierung ist der „Dynamic Production Network Broker“ (DPNB), welche die dynamische Bildung von Produktionsnetzwerken durch einen Service-Baukasten unterstützen soll. DPNB beinhaltet das „Matching“ von Angebot und Nachfrage nach kurzfristiger Verfügbarkeit von Produktionskapazitäten bei gleichzeitiger Sicherstellung der nötigen Transportkapazitäten, das kurzfristige „Onboarding“ der Zulieferer, d.h. die schnelle Einbindung in den Bereichen Produktion, Logistik und Qualitätssicherung und die Möglichkeit, komplexe Montagetätigkeiten durch ein auf Augmented Reality (AR) Technologien basierendes Assistenzsystem „outsourcingfähig“ zu machen [6]. Im Bild 1 ist das Konzept einer solchen Plattform grafisch dargestellt.

Um die besonderen Anforderungen von Unternehmen in der COVID-19 Pandemie an einer Cloud Manufacturing Plattform zu untersuchen, wurde eine empirische Studie durchgeführt, die im Folgenden beschrieben wird.


Bild 1: Konzept DPNB Cloud Manufacturing Plattform.

Rahmenbedingungen der empirischen Unternehmensstudie

Die empirische Unternehmensstudie zu den Potenzialen dynamischer Produktionsplattformen wurde Mitte 2020 durchgeführt. Die Zielgruppe der Studie sind produzierende Unternehmen aus der Automobil- oder der Metallbranche, für die eine Teilnahme an einer Produktionsplattform von Interesse ist. Die grundlegende Fragestellung der Studie untersucht, welche Aussagen zu den Auswirkungen der COVID-19 Pandemie auf die Auftragslage der einzelnen Unternehmen getroffen werden können. Daraus soll abgeleitet werden, welche Einsatzmöglichkeiten von dynamischen Plattformen für die Unternehmen entstehen, um Erkenntnisse über die Einstiegsmöglichkeit für B2B Cloud Manufacturing herauszuarbeiten.

Zentrale Ergebnisse der Unternehmensstudie

Insgesamt haben 44 Unternehmen an der Umfrage teilgenommen. Die Teilnehmer konnten die Sichtweise des Anbieters bzw. Nachfragers von Produktionskapazitäten während der Studie annehmen. Dabei haben sich zwei Drittel der Teilnehmer für die Anbieter- und ein Drittel für die Nachfragerperspektive entschieden. Des Weiteren ist interessant, dass nur 16 % der befragten Unternehmen bereits Vorerfahrungen mit dem Einsatz von digitalen Plattformen im B2B-Kontext haben. Dies ist ein erster Hinweis dafür, dass verborgenes Potenzial in der Integrierung von digitalen Plattformkonzepten in die vorhandene Unternehmensstruktur besteht. Darüber hinaus haben weitere empirische Studien belegt, dass 45 % der Unternehmen Chancen in der Integration von digitalen Plattformen sehen [7]. Die Unternehmen wurden zu ihrer derzeitigen Produktionssituation unter den Einflüssen der COVID-19 Pandemie befragt. Hierzu sind im Bild 2 die Auswirkungen für die befragten Unternehmen dargestellt. Durch diese Auswertung lässt sich ableiten, dass die aktuelle Situation die Unternehmen vor eine schwierige, wirtschaftliche Situation stellt.

Die dargestellten Auswirkungen der COVID-19 Pandemie beeinflussen die Auftragslage der anbietenden Unternehmen stark. Die Folgen von der COVID-19 Pandemie korrelieren stark positiv mit der Auftragslage der Unternehmen nach Kendall-Tau (r=0,571, p=0,001, N=27). Dadurch kann validiert werden, dass je stärker ein Unternehmen von COVID-19 betroffen ist, desto kritischer ist auch dessen Auftragslage. Diese Erkenntnis lässt sich daran verdeutlichen, dass sich ein hoher Zuwachs an nicht ausgelasteten Maschinen zu Beginn der COVID-19 Pandemie erkennen lässt. Die Veränderung der Maschinenauslastungen über die letzten Quartale kann dem Bild 3 entnommen werden, wobei besonders der Anstieg von nicht ausgelasteten Maschinen auffällig ist.

Die größten Herausforderungen für die nachfragenden Unternehmen während der COVID-19 Pandemie sind eine schlechte Auftragslage durch weniger eingehende Produktionsaufträge, Planungsschwierigkeiten durch die Ungewissheiten der zukünftigen Produktionsauslastung und Versorgungsengpässe. Für die anbietenden Unternehmen wurde ein starker positiver Zusammenhang zwischen der schlechten Auftragslage von Produkten und Dienstleistungen mit den Planungsschwierigkeiten der Produktion festgestellt. (Chi-Quadrat (1) = 7,917, p = 0,005, N=27, Cramers V = 0,542) [8]. Hierdurch kann statistisch belegt werden, dass mit einer Verschlechterung der Auftragslage auch die Planungsschwierigkeiten in der Produktion weiter zunehmen.

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