Welche Risiken bestehen für Komponentenhersteller, wenn sie die Industrie 4.0 nicht annehmen?

Das Plädoyer für die Einführung Industrie 4.0-konformer Geschäftsmodelle war in der heutigen datengesteuerten Welt noch nie so einfach. Die möglichen Erkenntnisse aus den Daten, welche die Unternehmen generieren, haben in verschiedenen Branchen zu umfassenden Innovationen und einer höheren Produktivität geführt. Obwohl wichtige Branchen kontinuierlich Geschäftsinformationen aus Daten erhalten, sind einige andere Branchen vorübergehend zurückgeblieben. Komponentenhersteller – zu denen OEMs („Original Equipment Manufacturer“), diskrete Hersteller und Hardwarehersteller gehören – sind ein Beispiel dafür.

In diesem Beitrag werden wir eine objektive Analyse der Risikokomponenten durchführen, mit denen Hersteller ohne eine datengesteuerte Fabrik konfrontiert werden. Dieser Artikel deckt folgende Bereiche ab:

• Die acht Industrie 4.0-Modelle und die Vorteile einer Implementierung
• Die Risiken, wenn man als Komponentenhersteller Industrie 4.0 übersieht
• Richtlinien zur Integration von Industrie 4.0-Modellen und die Vorteile, die Komponentenhersteller daraus ziehen werden.
  
  

Überblick der acht Industrie 4.0-Geschäftsmodelle

Die Fabrik der Zukunft will die Produktivität steigern, die Lieferketten vereinfachen, das Kapital maximieren und die Erwartungen der Kunden übertreffen. Um diese zu erfüllen, müssen sich Fabrikbesitzer mit den Geschäftsmodellen der Zukunft auseinandersetzen. Andernfalls besteht die Gefahr, dass sie im Wettbewerb zurückfallen. Diese Modelle werden von der Industrie 4.0 definiert:

1. Datengesteuerte Werksleistung – Dieses Geschäftsmodell und Industrie 4.0-Konzept ist auf Effizienz ausgerichtet. Eine datengesteuerte Anlage stellt sicher, dass jeder Aspekt des Produktionszyklus optimiert wird. Sie wirkt sich auf die Effektivität der Gesamtanlage aus, verbessert die Arbeitsplatzleistung, die Produktqualität und die Fähigkeit, die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Dieses Konzept ermöglicht eine optimale Effektivität oder Effizienz durch die sich aus den Fertigungsdaten ergebende Einblicke in die Fertigung.
2. Datengesteuerte Bestandsoptimierung – Bei der Komponentenherstellung ist der verfügbare Bestand ein zweischneidiges Schwert. Das liegt daran, dass zu viel oder zu wenig Bestand einer Fabrik negative finanzielle Auswirkungen hat. Datengesteuerte Bestandsleistungsmodelle konzentrieren sich auf die Bereitstellung präziser Bestandsdaten während eines Produktionszyklus.
3. Datengesteuerte Qualitätskontrolle – Dieses Geschäftsmodell der Industrie 4.0 konzentriert sich auf die Feinabstimmung der verschiedenen Variablen hinter der Komponentenherstellung. Das Endergebnis ist ein datengesteuerter Prozess, der Produktionsfehler beseitigt oder minimiert. So wird die Qualität eines Produkts verbessert.
4. Machines as a Service – Dieses Konzept umfasst die Nutzung der IIoT-Konnektivität zur Erreichung der Produktionsziele. 
5. Mensch-Daten-Schnittstelle – Dieses Konzept konzentriert sich darauf, die von Fabrikmaschinen generierten Daten für den Menschen zugänglich und verständlich zu machen.
6. Vorausschauende Instandhaltung – Das Ziel der vorausschauenden Instandhaltung ist die Nachverfolgung des Zustands der Fertigungsanlagen mit dem Ziel, ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden.
7. Fernwartung – Der logische nächste Schritt nach der vorausschauenden Wartung besteht darin, dass Fertigungsanlagen ihre Instandhaltung selbstständig durchführen können. 
8. Virtuelle Schulung und Validierung – Dieses Konzept umfasst den Einsatz einer Augmented Reality, um Mitarbeiter auf sichere Weise zu schulen und neue Fertigungskonzepte auszuprobieren.

Diese Industrie 4.0-Modelle definieren derzeit, wie Produktionsunternehmen und -anlagen betrieben werden. Eine Integration dieser Modelle bringt bestimmte Vorteile mit sich. Dazu gehören beispielsweise die erhöhte Produktionskapazität von Altmaschinen, das reduzierte Abfallaufkommen und die erhöhte Sicherheit im Fertigungsbereich. Industrie 4.0-Geschäftsmodelle können jeden Aspekt der Komponentenherstellung verbessern. Dagegen verlieren Anlagen, die nicht mithalten können, ihren Wettbewerbsvorteil.

Verständnis der Risiken, die mit dem Verzicht auf Industrie 4.0-Geschäftsmodellen einhergehen

Die Komponentenherstellung hängt in hohem Maße von der maximierten Leistung der Fertigungsanlagen ab. In konventionellen Produktionsanlagen übernehmen Altanlagen Produktionsfunktionen, ohne dass sie Daten erfassen können. In diesen Anlagen sind zwar Geschwindigkeitseinstellungen, Abmessungen und Leistungsstufen der Anlagen bekannt, aber es gibt eine Grenze für das, was erreicht werden kann.

Ein Beispiel dafür ist die Prognose der Stillstandszeiten aufgrund von Maschinenausfällen. In einer Umgebung ohne Industrie 4.0 erfolgt die Wartung anhand des Wartungshandbuchs der Maschine. Um bisherige Instandhaltungsmaßnahmen manuell zu erfassen und eine Zeitleiste für das nächste Instandhaltungsdatum zu erstellen, werden Logbücher verwendet. Dieser Prozess hat sich in der Komponentenherstellung als ineffizient erwiesen, und laut der International Society of Automation verliert die Fertigungsbranche jährlich 650 Milliarden Dollar. Statistiken einer GE-Studie haben auch aufgezeigt, dass etwa 75 % der Hersteller nicht wissen, wann die Instandhaltung ihrer Produktionsanlagen ansteht. Das belegt, dass Logbücher und Wartungshandbücher nicht ausreichen, um eine vorausschauende Instandhaltung durchzuführen.

Obwohl Lean-Manufacturing-Modelle und Six Sigma zur Abfallvermeidung beigetragen haben, weist ein Bericht von McKinsey nach, dass Komponentenhersteller immer noch mit der Reduzierung des Abfallaufkommens zu kämpfen haben. Das liegt an der Anzahl der komplexen Variablen und Aktivitäten, die bei der Komponentenherstellung erforderlich sind, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen. Wenn Sie kein Modell zur Identifizierung von Produktionsmustern, zur Verwaltung von Echtzeitbeziehungen und zur Optimierung der Produktion auf Detailebene haben, so wirkt sich dies auf die Produktion und damit auf den Gewinn des Unternehmens aus.

Ein Beispiel dafür ist die Herstellung komplexer elektronischer Umrichterelemente für Automobile. Wenn der Produktionszyklus aus 20 verschiedenen Variablen besteht, um die Qualität zu gewährleisten, könnte sich die Nachverfolgung und Standardisierung dieser Variablen als große Herausforderung erweisen. Das Fehlen eines statistischen Ansatzes zur Standardisierung der Produktionsvariablen führt im Endergebnis zu Hunderten oder Tausenden von Produkten mit unterschiedlicher Qualität und Verwendbarkeit. Dies führt zu Ressourcenverschwendung. In sensiblen Branchen wie zum Beispiel der Automobilindustrie könnte es so zu Tausenden von Produktrückrufen kommen. Wie die Erfahrung von Volkswagen zeigt, können ein defekter Katalysator oder bereits ein defektes Airbagmodul zu schweren finanziellen Verlusten und sogar zu einem Produktionsverbot führen. 

Wie können Komponentenhersteller Verluste minimieren?

Die Industrie 4.0 bietet Detaillösungen für Probleme im Zusammenhang mit Abfallaufkommen, Ausfallzeiten und der Standardisierung von Produktionsvariablen. Mit der Einführung der vorstehend genannten Industrie 4.0-Modelle entsteht eine vernetzte Fertigung, in der Daten aus jedem Produktionsprozess nach verfolgt werden können. Für den Falle der Instandhaltung können Sensoren verwendet werden, um den Funktionsumfang der Werkzeugbits und die Auswirkungen von Schwingungen auf die Maschinenstruktur zu überwachen. Die erhobenen Daten können mit industriellen Cloud-Lösungen gespeichert und analysiert werden.

Dieses vernetzte Ökosystem funktioniert auch mit einem Ticketing-System. Damit wird sichergestellt, dass die Wartungsaktivitäten nicht aufgrund menschlicher Fehler übersehen werden können. Die erhobenen Daten können auch verwendet werden, um mehrere Produktionsvariablen in Echtzeit zu analysieren. Das unterstützt die Entwicklung von Standardproduktionsmodellen, die auf externe Eingaben oder Informationen reagieren und diese aufnehmen können. Die Standardisierung der Produktionsvariablen in der Komponentenherstellung reduziert ganz erheblich die anhaltenden Probleme mit der Produktqualität, mit denen Komponentenhersteller konfrontiert sind. 

Zusammenfassung

Wenn man sich nicht auf Industrie 4.0 einlässt, ergeben sich unter anderem folgende Risiken:

• Schwere finanzielle Verluste für das Unternehmen
• Übermäßiges Abfallaufkommen und Ineffizienz
• Zurückfallen hinter die Wettbewerber
• Geringere Qualitätsleistung
• Möglicher Ausfall geschäftlicher Chancen
• Zensur, in Extremsituationen

Um diese Risiken zu vermeiden, müssen die hier diskutierten Industrie 4.0-Modelle im Detail geprüft, berücksichtigt und richtig umgesetzt werden. Die Einführung eines der in diesem Beitrag hervorgehobenen Industrie 4.0-Geschäftsmodelle ist ein technischer Prozess, bei dem Sensoren in Maschinen eingebaut, Daten erhoben und industrielle Cloud-Lösungen verwaltet werden. Um technische Herausforderungen zu umgehen, wird Komponentenherstellern empfohlen, sich für Managed Services zu entscheiden oder auf das Fachwissen von Industrie 4.0-Experten zurückzugreifen.