Smart Factory: Skalierung ist die nächste Herausforderung für Industrie 4.0

Intelligente Fabriken könnten der Weltwirtschaft einen Mehrwert von mindestens 1,5 Billionen Dollar zusätzlich einbringen. Zwei Drittel dieses Mehrwertes müssen jedoch noch durch effizientes Design und optimierte Betriebsabläufe realisiert werden.

Laut der Studie „Smart Factories @ Scale“ des Capgemini Research Institute sind China, Deutschland und Japan die drei führenden Länder bei der Einführung intelligenter Fabriken, dicht gefolgt von Südkorea, den USA und Frankreich.

Für die Untersuchungen wurden über 1.000 Führungskräfte von Industrieunternehmen in 13 Ländern befragt. Daraus ergaben sich zwei zentrale Herausforderungen bei der Skalierung von Pilotprojekten hin zur intelligenten Fabrik für die Industrie 4.0: Erstens die IT-OT-Konvergenz und zweitens die Bandbreite der Fähigkeiten und Fertigkeiten, die erforderlich sind, um die Transformation voranzutreiben. Die Studie geht außerdem darauf ein, wie disruptive Technologien zu einer „Intelligenten Industrie“ führen und Fertigungsunternehmen daraus neue Geschäftsfelder entwickeln, Betriebsabläufe optimieren und Innovationen für eine nachhaltige Zukunft umsetzen können.

Jochen Bechtold, Head of Manufacturing und Life Sciences bei Capgemini in Deutschland, betont: „Hochentwickelte Produktionsstandorte wie Deutschland können und müssen durch die Digitalisierung der Fertigungslinien ihre Wettbewerbsfähigkeit erhöhen. Auch wenn wir als eines der drei führenden Länder bei der Einführung intelligenter Fabriken auf einem guten Weg sind, sehen wir viele Initiativen scheitern, wenn es um deren Skalierung geht. Es fehlt häufig an einer zentralen, standortunabhängigen Steuerung der Industrie-4.0-Aktivitäten. Mit einer standardisierten Plattform – wie der Smart Manufacturing-Operations-Management-Plattform – können die individuellen Gegebenheiten der Fertigungslinien digitalisiert und skalierbar angepasst werden. Damit erfolgt die Transformation aller Produktionsstandorte in intelligente Fabriken auf gleicher Basis.“

Zunehmendes Interesse an intelligenten Fabriken

Im Vergleich zu einer Studie von vor zwei Jahren schreiten heute mehr Unternehmen mit ihren Smart-Factory-Initiativen voran. Seit 2017 wurde ein Drittel der Fabriken bereits in intelligente Anlagen umgewandelt. Produktionsunternehmen weltweit wollen in den nächsten fünf Jahren 40 Prozent mehr intelligente Fabriken aufbauen. Dazu planen sie in den kommenden drei Jahren pro Jahr durchschnittlich 3,24 Prozent ihres Umsatzes ein. Im Vergleich dazu sollen in Deutschland in den nächsten fünf Jahren 43 Prozent mehr Fabriken dieser Art entstehen, wobei hier durchschnittlich 3,51 Prozent des Umsatzes pro Jahr angedacht ist.

Das Wertschöpfungspotenzial ist größer denn je

Basierend auf diesem Wachstumspotenzial schätzt Capgemini, dass intelligente Fabriken in den nächsten fünf Jahren zwischen 1,5 Billionen und 2,2 Billionen US-Dollar zur Weltwirtschaft beitragen können. Im Jahr 2017 stellte Capgemini fest, dass 43 Prozent der Unternehmen über laufende Smart-Factory-Projekte verfügten. Nach den Zahlen der aktuellen Studie sind es jetzt, zwei Jahre später, 68 Prozent. Die 5G-Technologie werde hier zu einem zentralen Faktor: Produktionsunternehmen erhalten damit die Möglichkeit, eine Vielzahl von Echtzeitanwendungen einzuführen oder diese zu erweitern.

Skalierung:  Ein Problem für Industrie 4.0

Trotz dieser positiven Aussichten sind die Produktionsunternehmen der Meinung, dass der Erfolg schwer zu erreichen ist: nur 14 Prozent bezeichnen ihre bestehenden Initiativen als „erfolgreich“ und fast 60 Prozent der Unternehmen geben an, dass sie mit der Skalierung kämpfen. Die beiden größten Herausforderungen bei der Vergrößerung sind:

• Die IT-OT-Konvergenz – einschließlich der Bereitstellung und Integration digitaler Plattformen, der Datenverfügbarkeit und der Cybersicherheit – die für die digitale Kontinuität sowie die Zusammenarbeit entscheidend sein wird. Agnostische und sichere Mehrschichtarchitekturen ermöglichen eine fortschreitende Konvergenz.
• Zusätzlich zu der digitalen Affinität der Mitarbeiter sind eine Reihe von Fähigkeiten und Fertigkeiten erforderlich, um die Transformation intelligenter Fabriken voranzutreiben – einschließlich funktionsübergreifender Profile z.B. aus den Bereichen der Fertigungstechnik, der Produktionswartung sowie der Sicherheit und Gefahrenabwehr. Soft Skills wie Problemlösungs- und Kooperationsfähigkeiten sind ebenfalls entscheidend.

Dem Bericht zufolge müssen Unternehmen von den Vorreitern (10 % der gesamten Stichprobe) lernen, die erhebliche Investitionen in die Grundlagen wie digitale Plattformen, Datenverfügbarkeit, Cybersicherheit, Talente und Steuerung tätigen und ein ausgewogenes Verhältnis von „Effizienz durch Design“ und „Effektivität im Betrieb“ vorweisen, wobei sie das Potenzial der Daten und der Zusammenarbeit ausnutzen.

Schneider Electric verfügt über 70 intelligente Fabriken

Murad Tamoud, Executive Vice President Global Supply Chain Operations bei Schneider Electric, bemerkt: „Die Supply-Chain-4.0-Transformation bei Schneider Electric ist ein nachhaltiges und zusammenhängendes Projekt, welches unsere ‚Smart Factory-Initiative‘ einschließt und das eine starke Dynamik entwickelt hat. Wir sind vor mehreren Jahren mit einem zentralen Projekt gestartet und verfügen nun, Ende 2019, über 70 intelligente Fabriken, zertifiziert und mit Anerkennung des Weltwirtschaftsforums. Während wir unseren Managern, Ingenieuren, Hilfskräften und Betreibern die nötigen Kenntnisse und Fähigkeiten vermittelten, haben wir gleichzeitig diese Erfahrungen über ein virtuelles Netzwerk mit der gesamten Organisation geteilt, um die Skalierung des Projekts schnell voranzutreiben.“

Er fügt hinzu: „Aber das ist nur der Anfang. Wir werden weiterhin innovativ sein, indem wir intern und extern auf unsere EcoStruxure-Lösung – eine IoT- wie plug-and-play-fähige offene Architektur und Plattform – sowie auf die neuesten Anwendungsbeispiele der digitalen Welt setzen.“

Der Bericht beschreibt auch, dass PLM, MES/SCADA und Robotik Schlüsselkomponenten der Industriearchitektur sind. Die Hauptinvestitionsbereiche für den Einsatz in der Größenordnung seien jedoch IoT und Künstliche Intelligenz, die datengesteuerte Abläufe unterstützen, sowie ferngesteuerte und mobile Funktionen.