Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Im Projekt »Technologien und Lösungen für die digitalisierte Wertschöpfung« erforschen und begleiten wir die Digitalisierung in Produktion und Logistik aus ganzheitlicher Sicht.
© Fraunhofer IIS/Paul Pulkert
Der Weg zu Industrie 4.0 in Produktion und Logistik
Technologien und Lösungen für die digitalisierte Wertschöpfung
Auf dem Weg zu Industrie 4.0 fehlt es gerade bei kleinen oder mittleren Unternehmen (KMU) an Know-how, um Digitalisierungspotenziale im eigenen Betrieb zu beurteilen und zielgerichtet umzusetzen. Die Hürde für die Einführung neuer technologischer Lösungen scheint dort besonders hoch – sei es, weil das Wissen um die richtige Technologieauswahl und eine effiziente Einführungsstrategie fehlt, weil sich die Mitarbeitenden die notwendigen Kompetenzen erst noch aneignen müssen oder weil der finanzielle Mehrwert gegenüber dem Aufwand nicht eingeschätzt werden kann.
Im Projekt »Technologien und Lösungen für die digitalisierte Wertschöpfung« unterstützen wir KMU, ihr Unternehmen und ihre Mitarbeitenden in Richtung Industrie 4.0 zu entwickeln und entsprechende Lösungen schnell einzuführen. Der Einstieg erfolgt über unterschiedliche Wege: So halten wir die Hürden niedrig und ermöglichen eine individuelle Weiterentwicklung, was Zeithorizont und Umsetzung betrifft. Dafür setzen wir aus vier Perspektiven an: Praxisrelevante Anwendungen, IoT-Plattformen für unkomplizierten Datenaustausch, Faktor Mensch in der Digitalisierung, Organisation und Management von Industrie 4.0.
Das Kommissioniersystem Pick-by-Light sowie dessen Weiterentwicklung TRILUM wurden als praxisrelevante Anwendungen im Projekt entwickelt.
Im Projekt haben wir Anwendungen im Bereich des Behältermanagements, des innerbetrieblichen Transports, der Werkzeugnutzung und der Kommissionierung identifiziert, die praxisrelevant sind und sich für Digitalisierungslösungen gut anbieten. Dafür wurden kostengünstige, autarke technologische Lösungen entwickelt, die auch im Kleinen umsetzbar und iterativ erweiterbar sind und sich deshalb insbesondere für KMU eignen.
Eine solche beispielhafte Anwendung ist das drahtlos funktionierende Pick-by-Light-System für die smarte Lagerkommissionierung. Mit diesem System können Fachanzeigen flexibel angebracht werden; das ermöglicht eine schnelle Umgestaltung von Entnahmefächern. Aus dessen Weiterentwicklung ist TRILUM hervorgegangen, ein mobiles Pick-by-Light-System zur beleglosen Kommissionierung und Montageunterstützung, das zur Marktreife gebracht wurde.
Anwendungsorientierte Datenplattformen für den flexiblen Informationsaustausch
Die Kombination verschiedener cyberphysischer Systeme (CPS) zu einem großen System ist aufgrund heterogener Übertragungsprotokolle und Datenformate schwierig. Für digitalisierte Anwendungen müssen Informationen aber durch gemeinsame Datenformate repräsentiert und ausgetauscht werden. Dazu arbeiten wir an einem offenen Nachrichten-Protokoll, über das einzelne CPS miteinander kommunizieren und somit schnell und einfach kompatibel werden. Dabei werden Unternehmensdaten, die in unterschiedlichen Datenformaten existieren, durch eine maschineninterpretierbare, semantische Modellierung der Daten und Workflows zugänglich.
Im Industrie-4.0-Umfeld werden in der Regel zentral organisierte digitale Plattformen verwendet, in die die Daten eingespeist werden. Die Auswahl dafür ist groß. Wir können Unternehmen dabei unterstützen, je nach IoT-Anwendungsfall die richtige Plattform zu finden.
Im Projekt arbeiten wir an einem neuen Ansatz: Wir nutzen Semantic-Web- und Linked-Data-Technologien, um hin zu einer dezentralen Steuerung und Anwendungslogik zu kommen. Solche dezentralisierten Ansätze ermöglichen Nutzern einen einheitlichen und flexiblen Zugriff auf alle relevanten Informationen, die Datenhoheit verbleibt beim ursprünglichen Dateneigentümer.
Wie sich die Einführung neuer Technologien auf die Mitarbeitenden auswirkt
Für den Erfolg und die Produktivität von Industrie-4.0-Technologien und -Anwendungen spielt der Faktor Mensch eine wesentliche Rolle. Deshalb betrachten wir alle Phasen der Digitalisierung auch aus einer verhaltens- und sozialwissenschaftlichen Perspektive. Denn die Einführung neuer Technologien kann von Mitarbeitenden auch abgelehnt werden. Umso wichtiger ist es, rechtzeitig Widerstandsfaktoren aufzudecken und mit entsprechenden Lösungsansätzen gegenzusteuern.
Im Projekt untersuchen wir sowohl die Auswirkungen neuer IoT-Technologien auf Mitarbeitende und unterstützen auch bei der Frage, wie eine motivations- und produktivitätsfördernde Einführung der technologischen Lösungen im Betrieb erfolgreich umgesetzt werden kann – z. B. durch individuelle Beratungen und Coachings bzw. Weiterbildungsangebote.
»Kernproblem bei der Digitalisierung von Produktionsprozessen ist die Organisation des Transformationsprozesses und das Management des Wandels. Natürlich ist es wichtig, die Technologien zu kennen und zu beherrschen. Genauso wichtig ist es aber, die Menschen mitzunehmen.«
Prof. Dr. Alexander Pflaum,
Gesamtprojektleitung »Technologien und Lösungen für die digitalisierte Wertschöpfung«
Datengetriebene Prozesse und Geschäftsmodelle in der Organisation
Wirtschaftlich sinnvoll ist die Einführung neuer Technologien nur dann, wenn dadurch Geschäftsprozesse effizienter gestaltet, Kosten gesenkt oder Umsatzsteigerungen durch zusätzliche Dienstleistungen ermöglicht werden. Wir evaluieren die Geschäftsprozesse und die Auswirkungen des Technologieeinsatzes von Unternehmen und entwickeln neue Services und Geschäftsmodelle.
Dafür messen wir anhand des Status quo den digitalen Reifegrad des Unternehmens und generieren das nötige Ziel- bzw. Zukunftsbild. Auf dieser Basis werden erforderliche Veränderungen aus Sicht der Technologien, Aktivitäten, Akteure und der Organisation und die entstehenden Herausforderungen bestimmt bis hin zu neuen Konzepten für smarte Services und Geschäftsmodelle.
Den Wandel erfolgreich managen
Eine der größten Herausforderungen der digitalen Transformation ist das ganzheitliche Management des Prozesses. Es gilt, Unternehmen so zu unterstützen, dass sie schnell und unkompliziert dort beginnen können, wo sie sich gerade auf ihrem Weg zu Industrie 4.0 befinden. Hier begleiten wir mit unserem ganzheitlichen Blick den Wandel technologisch und methodisch so, dass die Digitalisierungslösungen von Anfang an Nutzen stiften – finanziell und organisatorisch.
Anwendungen in der Praxis
Sehen Sie hier einen exemplarischen Produktionsprozess, der das Vorgehen und mögliche Technologien zur Digitalisierung aufzeigt. In den einzelnen Produktionsschritten kommen unsere einfach zu integrierenden, flexiblen und problemlos erweiterbaren Lösungen für effizientere Prozesse zum Einsatz.
Weitere Informationen
- Technologien und Lösungen für die digitalisierte Wertschöpfung
- Studie »Der Mensch in der Digitalisierung – Akzeptanzmanagement als Change-Navigator für Unternehmen« (scs.fraunhofer.de)
- White Paper »Industrie 4.0 und der Faktor Mensch« (scs.fraunhofer.de)
- Industrie 4.0-Selbstcheck online (survey.iis.fraunhofer.de)
- Geschäftsmodelle im IoT-Zeitalter (scs.fraunhofer.de)
- Studie »IoT Best Practices« (scs.fraunhofer.de)
- White Paper »Modellierung von Informationsflüssen für eine digitalisierte Wertschöpfung« (scs.fraunhofer.de)