Leitfaden

Industrie 4.0 erfolgreich implementieren

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Das Werkzeugmaschinenlabor WZL stellt in dieser dreiteiligen Serie eine Möglichkeit zur erfolgreichen Implementierung von Industrie 4.0-Lösungen vor. Bild: Gorodenkoff/Fotolia
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Um Industrie 4.0 zu implementieren, müssen produzierende Unternehmen geeignete Strukturen schaffen. Steht der organisatorische Ordnungsrahmen, sind die Prozesse zur Entwicklung und Operationalisierung von Industrie 4.0-Lösungen zu gestalten.

Prof. Dr. Günther Schuh, Prof. Dr. Wolfgang Boos, Christoph Kelzenberg, Jan Wiese, Jens Helbig
WZL der RWTH Aachen

Die Implementierung von Industrie 4.0 stellt produzierende Unternehmen vor neue Herausforderungen und verlangt die Schaffung geeigneter Strukturen, um den Wandel im eigenen Unternehmen gestalten zu können. Das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen stellt im Rahmen dieser dreiteiligen Serie eine Möglichkeit dar, Industrie 4.0-Lösungen erfolgreich zu implementieren.

Nachdem im ersten Teil ein geeigneter organisatorischer Ordnungsrahmen dargestellt wurde, wird in diesem zweiten Teil die Gestaltung des notwendigen Prozesses zur Entwicklung und Operationalisierung von Industrie 4.0-Lösungen erläutert. Der dritte Teil beschreibt ein Industrie 4.0-Reifegradmodell zur Zielbestimmung und Ideenfilterung sowie eine quantitative Bewertung von Industrie 4.0-Lösungen.

Implementierungsprozess von Industrie 4.0 erstreckt sich über einzelne Phasen

Der Implementierungsprozess besteht aus einzelnen Phasen, in denen zunächst Ideen zur Implementierung von Use-Cases entstehen, die anschließend über die Konzeptentwicklung, die Ausarbeitung und die Pilotierung bis hin zum Roll-out zu ausgereiften Industrie 4.0-Lösungen weiterentwickelt werden. Zwischen den einzelnen Phasen existieren Meilensteine, die die Funktion eines Filters übernehmen. An den vorgesehenen Meilensteinen werden die anfänglichen Ideen bewertet, um die Use-Cases mit dem größten Potenzial für eine erfolgreiche Implementierung auszuwählen. Im weiteren Prozessverlauf werden die Ideen kontinuierlich weiterentwickelt, sodass die anfänglichen Ideen in nachfolgenden Meilensteinen hinsichtlich ihres Aufwand-Nutzen-Verhältnisses besser bewertet werden können. Der trichterartige Implementierungsprozess ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.

Eine Herausforderung bei der Implementierung von Industrie 4.0-Lösungen wie etwa von Augmented Reality in der Montage oder eines Data Lakes ist zum einen die große Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten und zum anderen ein teilweise mangelndes Bewusstsein für potenzielle Lösungen bei Mitarbeitenden und Führungskräften. Für eine erfolgreiche Implementierung von neuen Industrie 4.0-Lösungen müssen Mitarbeitende und Führungskräfte in die Lage versetzt werden, die Möglichkeiten von Industrie 4.0 im eigenen Arbeitsumfeld zu erkennen.

Bewusstsein für Einsatzmöglichkeiten muss erzeugt werden

Losgelöst vom chronologisch zu durchlaufenden Prozess muss als eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung von Industrie 4.0-Lösungen zunächst ein Bewusstsein beziehungsweise „Awareness“ für Einsatzmöglichkeiten von Industrie 4.0 erzeugt werden. Dies betrifft alle Bereiche und Hierarchieebenen des Unternehmens. Möglichkeiten zur Erzeugung von Bewusstsein für Industrie 4.0 ist zum Beispiel die Vorstellung bestehender Industrie 4.0-Lösungen aus anderen Standorten, Unternehmen und Branchen. Darüber hinaus können Referenzbesuche bei anderen Standorten oder Unternehmen sowie die Durchführung interner und externer Schulungen sein. Verantwortlich für die Erzeugung von Bewusstsein ist der im ersten Teil vorgestellte Industrie 4.0-Werksmanager.

Vor der ersten Phase der Ideengenerierung wird einleitend der aktuelle Industrie 4.0-Reifegrad des Unternehmens bestimmt. Ausgehend vom Industrie 4.0-Reifegrad werden strategische Ziele definiert, die mit der Implementierung von Industrie 4.0 erreicht werden sollen. Das Vorgehen zur Ermittlung des Industrie 4.0-Reifegrads sowie zur Definition strategischer Ziele wird im dritten Teil der Veröffentlichungsreihe detailliert beschrieben.

Phase Ideengenerierung

Der eigentliche Prozess zur Entwicklung und Implementierung von Industrie 4.0-Lösungen beginnt daran angeschlossen mit der Phase Ideengenerierung. In dieser Phase werden sowohl Ideen aus dem Management, als auch durch Mitarbeiter aus den Werken und der im ersten Teil der Veröffentlichungsreihe eingeführten Industrie 4.0-Garage gesammelt. Zudem versucht der Industrie 4.0-Werksmanager durch verschiedene Analysen Potenziale für weitere Industrie 4.0-Lösungen zu identifizieren und bringt so weitere Vorschläge ein.

Im Anschluss werden die Ideen zum ersten Mal gefiltert, indem sie ebenfalls in das
Industrie 4.0-Reifegradmodell eingeordnet und mit der Zielvorstellung des Unternehmens verglichen werden. Außerdem werden die Ideen hinsichtlich ihr Priorität für das Unternehmen durch das Industrie 4.0-Steering Committe beurteilt.

Bei einer hohen Priorisierung wird die Idee dabei in den folgenden Phasen mit einer erhöhten Intensität bearbeitet. Der Grad der Intensität bestimmt maßgeblich die Zeit, die von der Einreichung der Idee bis zur Implementierung im Unternehmen vergeht. Je nach Komplexität und Intensität können die weiteren Aufgaben durch die im ersten Teil der Veröffentlichungsreihe eingeführte Industrie 4.0-Garage oder durch Werksmitarbeiter übernommen werden.

Phase Konzeptentwicklung

Passt die Idee zur Unternehmensstrategie, wird sie anschließend in der Phase der Konzeptentwicklung präzisiert. Das Ziel dieser Phase ist ein Konzept der Industrie 4.0-Lösung, welches eine genauere Zielvorstellung beinhaltet und eine erste quantitative Bewertung hinsichtlich des zu erwartenden Aufwands und Nutzens ermöglicht.

Die folgende Aufwand-Nutzen-Bewertung erfolgt auf Grundlage des Konzepts unter betriebswirtschaftlichen Aspekten, um die Weiterverfolgung kostenintensiver Ideen, die keine wirtschaftlichen Vorteile bieten, zu vermeiden. Verspricht ein Konzept betriebswirtschaftlichen Erfolg, wird es in der Ausarbeitungsphase weiterentwickelt, um eine mehrwertgenerierende Industrie 4.0-Lösung zu erhalten, die prototypisch umgesetzt werden kann. Das Vorgehen zur Aufwand-Nutzen-Bewertung wird im dritten Teil der Veröffentlichungsreihe detailliert beschrieben.

Praxistauglichkeit kommt auf den Prüfstand

Bevor die Lösung pilotweise getestet wird, entscheidet das Industrie 4.0-Steering Committee erneut über den weiteren Projektverlauf. Aufgrund des gestiegenen Detaillierungsgrads kann nun eine valide quantitative Bewertung sowie eine Beurteilung der Praxistauglichkeit durchgeführt werden. Fallen zu diesem Zeitpunkt Mängel auf, durchläuft die Anwendung gegebenenfalls die Phase der Ausarbeitung zur weiteren Optimierung erneut. Sollte dies keinen Erfolg bringen, wird das Projekt gestoppt. Andernfalls erfolgt die Pilotierung der Lösung in einem ausgewählten Werk oder Unternehmensbereich. Die Pilotphase dient neben dem Test der Industrie 4.0-Lösung zusätzlich auch der Sammlung von Erfahrungswerten hinsichtlich geeigneter Qualifizierungsmethoden der Mitarbeiter für den Umgang mit der neuen Anwendung. Der Auswertung des Feedbacks der Nutzer kommt somit eine wichtige Rolle zu, um einen späteren globalen Roll-out optimal gestalten zu können.

Pilotphase läuft an

Auf die Pilotphase folgt nun die Entscheidung über den Roll-out in weiteren Werken beziehungsweise Unternehmensbereichen. Analog zu der Entscheidung über die Freigabe der Pilotierung wird nun erneut eine Bewertung des Aufwands und Nutzens sowie der Praxistauglichkeit durchgeführt. Verlief die Pilotphase wenig erfolgreich und sind keine Optimierungspotenziale mehr erkennbar, kann das Projekt nun noch gestoppt werden. Andernfalls kann auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse der Pilotphase die Industrie 4.0-Lösung an weiteren Standorten oder Unternehmensbereichen implementiert werden.

Auf Roll-out folgt abschließende Bewertung aller Projektphasen

Der Roll-out basiert wie die Pilotphase auf dem Anlernen der Mitarbeiter und der Integration der Industrie 4.0-Lösung in die Prozesse in den Werken. Den Abschluss des gesamten Implementierungsprozesses bildet eine Bewertung aller Projektphasen, um Verbesserungspotenziale im Implementierungsprozess zu identifizieren.

Kostenloser Leitfaden für Industrie 4.0 mit Use-Cases

Weiterführende Beschreibungen wie etwa Arbeitsweisen und konkrete Zusammensetzungen der prozessbeteiligten Teams werden in dem Leitfaden weiter vertieft. Um die Inhalte möglichst praxisnah zu vermitteln, werden außerdem zwei Use-Cases betrachtet, an denen die präsentierten Inhalte exemplarisch angewendet werden.

Der vollständige Leitfaden ist kostenlos erhältlich unter: http://hier.pro/usCeF

Bei Interesse unterstützt das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen produzierende Unternehmen bei der operativen Implementierung von Industrie 4.0-Lösungen, indem der Prozess auf individuelle Anforderungen produzierender Unternehmen angepasst und eine Implementierung begleitet wird.


Zur Serie

  • Teil 1 der Serie in Ausgabe 9 hat einen geeigneten Ordnungsrahmen zur Implementierung von Industrie 4.0-Lösungen vorgestellt.
  • Teil 3 in Ausgabe 25 beschreibt ein Industrie 4.0-Reifegradmodell zur Zielbestimmung und Ideenfilterung sowie eine quantitative Bewertung von Industrie 4.0-Use-Cases.
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