Sozio-technische Gestaltung und Einführung Cyber-Physischer Produktionssysteme in nicht F&E intensiven Unternehmen (STEPS)

Die Industrie 4.0 wird derzeit insbesondere in der Wissenschaftslandschaft und innerhalb von technologieintensiven Großunternehmen umgesetzt. Nicht F&E-intensiven Unternehmen hingegen fehlen noch adäquate Unterstützungsmöglichkeiten und haben laut aktueller Umfrageergebnisse größtenteils noch nicht mit der Umsetzung begonnen. Die Ursachen liegen u. a. in der Komplexität der einzuführenden Technologie, der Notwendigkeit der betriebsspezifischen Anpassungen von Technologien für Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) und den dafür fehlenden Ressourcen und Erfahrungen von nicht F&E-intensiven Unternehmen. Um diese Unternehmen zu unterstützen wurden im Rahmen von STEPS eine Systematik zur Einführung der Industrie 4.0 und vier Demonstratoren entwickelt.

Grundlegend orientiert sich die entwickelte Systematik an einer zielgerichteten, digitalen Transformation von Unternehmen. Die Umsetzung der Industrie 4.0 bzw. der Einsatz von CPPS ist dabei kein Selbstzweck, sondern Mittel zum Zweck, um einen definierten Ziel-Zustand zu erreichen. Von Bedeutung ist dabei die Berücksichtigung des jeweiligen aktuellen Ist-Zustands, der die Grundlage für den Transformationsprozess bildet. Um Unternehmen bei dieser zielgerichteten Transformation zu unterstützen, wurden vier Module entwickelt. Prinzipiell sind diese Module unabhängig voneinander nutzbar, doch erst kombiniert unterstützen sie den gesamten Gestaltungs- und Einführungsprozess.

Den grundlegenden Rahmen bildet eine Unternehmenstypologie. Diese beschreibt detailliert vier Unternehmenstypen samt der zugehörigen Erfolgsfaktoren und Hemmnisse für die Einführung der Industrie 4.0 anhand von Fallbeispielen. Die Einordnung des eigenen Unternehmens ermöglicht es, die eigenen Erfolgsfaktoren und Hemmnisse zu erkennen und in den Gestaltungs- und Einführungsprozess einfließen zu lassen. Bezogen auf die Unternehmensstruktur und die daraus resultierenden Eigenschaften unterstützt dieses Modul maßgeblich zur Einordnung des Ist-Zustands und gibt Anregungen für die zukünftige Unternehmensentwicklung.

Darauf aufbauend sind die Module 1-3 iterativ zu durchlaufen, um die Digitalisierung fortlaufend und zielgerichtet umzusetzen. Das „Großprojekt“ der Digitalisierung soll dadurch in kleinere Projekte unterteilt werden, im Rahmen derer einzeln messbare Potenziale für einzelne Bereiche umzusetzen sind. Im Modul 1 maßgeblich zur Einordnung des Ist-Zustands und gibt Anregungen für die zukünftige Unternehmensentwicklung. Die Grundlage hierzu bilden die Definition von Unternehmenszielen sowie die Ableitung dieser auf die einzelnen Unternehmensbereiche. Für einen ausgewählten Pilotbereich inklusive definierter Problemstellung wird im nächsten Schritt die Auswahl einer geeigneten Industrie 4.0-Lösung unterstützt. In der entwickelten Online-Auswahlhilfe werden bestehende Industrie 4.0-Lösungen beschrieben und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf das Unternehmen bewertet. Ergebnis ist die Identifikation von Prinziplösungen, die im Folgenden detaillierter analysiert werden. Das Modul 2 unterstützt die Ausgestaltung der Industrie 4.0-Lösung in Form eines Workshopkonzepts. Hierzu wurde ein Excel-Tool entwickelt, welches die sozio-technische Bewertung der Prinziplösung ermöglicht. Die detaillierte Betrachtung des Ist-Zustands des betrachteten Produktionsbereichs vor Einführung der Industrie 4.0-Lösung sowie des Soll-Zustands inklusive ausgewählter Prinziplösungen ermöglicht eine Analyse der Auswirkungen sowie erforderlicher Handlungsfelder. Auf Basis dessen erfolgt die abschließende Bewertung und Auswahl einer Industrie 4.0-Lösung. Abschließend liefert das Modul 3 ein Vorgehen zur Umsetzung der ausgewählten Lösung. Im Rahmen dessen werden die Handlungsfelder Mitarbeitereinbindung, Kompetenzentwicklung sowie Verstetigung und Nachhaltigkeit thematisiert sowie konkrete methodische Unterstützungen gegeben. Darüber hinaus wurde in diesem Kontext gemeinsam mit anderen Verbundprojekten eine Broschüre erarbeitet, die Best-Practices zur Umsetzung von Industrie 4.0-Lösungen aufweist.

Parallel zur Gestaltungs- und Einführungssystematik wurden vier Industrie 4.0-Demonstratoren in den Themenfeldern Intelligente Produktion mit smarten FTS, Big Data Analytics in der Auftragsabwicklung, smarte Arbeitssysteme in der Verpackung und Staplerleit- und Werkerassistenzsystem für die smarte Logistik erarbeitet. Dadurch wurde das entwickelte Vorgehen validiert und Referenzbeispiele für die Umsetzung der Industrie 4.0 in nicht F&E-intensiven Unternehmen geschaffen.

• binder intrObest GmbH & Co. KG
• LP-Montagetechnik GmbH
• MSP Material Synchronisation and Packaging GmbH
• RapidMiner GmbH
• RIF Institut für Forschung und Transfer e.V.
• Steiner-Optik GmbH
• Technische Universität Dortmund
• Topstar GmbH