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Fertigung der Zukunft: Wie das Internet der Dinge Unternehmensprozesse verändert

Rund 30 Millionen Geräte, Maschinen und Produkte werden 2020 vernetzt sein – doppelt so viele wie heute. Diese Zahlen einer aktuellen IDC-Studie belegen den wachsenden Einfluss des Internet der Dinge auf unsere Wirtschaft und Gesellschaft. Zurecht gilt die intelligente digitale Vernetzung als „Schlüsseltechnologie der Zukunft“.

Neben der Entwicklung spannender Consumer-Anwendungen wie vernetzten Autos oder Smart-Home-Lösungen definiert IoT auch die industriellen Abläufe neu. Kein Bereich der Wertschöpfungskette wird vom Internet der Dinge unberührt bleiben. Ob Forschung & Entwicklung, Produktion, Beschaffung, Logistik, Marketing, Vertrieb oder Kundenservice: Mitdenkende Sensoren, riesige Datenströme und autonom agierende Objekte beeinflussen die Art und Weise, wie in Unternehmen gearbeitet, produziert und kommuniziert wird.

Fertigungsbetriebe stehen vor dem tiefgreifendsten Wandel seit der Einführung des Fließbands im Rahmen der zweiten industriellen Revolution. Aber welche konkreten Vorteile bietet IoT für die Prozessoptimierung und auf welche Veränderungen sollten sich Unternehmen auf dem Weg zur Smart Factory einstellen?

Internet der Dinge, IoT, Industrie 4.0: Worum geht’s eigentlich genau?

Das Internet der Dinge (Internet of Things oder kurz IoT) bezeichnet ein Netzwerk aus Geräten (sogenannten „Smart Devices“), die Daten sammeln, über das Internet selbstständig miteinander kommunizieren und situationsbedingt reagieren. Eine manuelle Steuerung wird weitgehend überflüssig.

Internet der Dinge: Anwendungsbeispiele

In jedem Bereich des täglichen Lebens entsteht eine Fülle innovativer Ideen auf Basis von IoT. Wearables wie Fitnessarmbänder und Datenbrillen, selbstfahrende Autos oder Kühlschränke, die automatisch knappe Lebensmittel nachbestellen, sind nur eine kleine Auswahl verbraucherorientierter Lösungen. Manches scheint noch Science Fiction, aber die ersten smarten IoT-Anwendungen sind bereits im Einsatz.

Im industriellen Umfeld (Industrial Internet of Things / IIoT) verwandeln sich Maschinen, Materialien und Produkte in „mitdenkende“ Objekte und verbessern so die betriebliche Effizienz der Fertigung:

Anlagen erkennen defekte Bauteile schon vor einem Stillstand.
Werkstücke suchen sich automatisch eine freie Maschine für den nächsten Arbeitsschritt.
Packstücke können lückenlos über alle Transportstationen des Versands verfolgt werden.

Internet der Dinge: Die Technologie

Dank immer kleinerer, günstiger und stromsparender Mikroprozessoren lassen sich nahezu alle Gegenstände mit elektronischer Intelligenz ausstatten:

RFID-Tags und Sensoren erfassen Betriebsinformationen wie Temperatur oder Füllstand.
Integrierte Funkmodule ermöglichen den schnellen drahtlosen Datenaustausch über WLAN, Bluetooth oder Mobilfunkstandards.
Die Speicherung der entstehenden Big Data erfolgt wahlweise auf lokalen Firmenservern oder in der Cloud.

Internet der Dinge: Der Mehrwert von IoT-Technologien

Zweifellos bietet das Internet der Dinge einen bunten Strauß an neuen Möglichkeiten. Aber nicht alles, was technisch machbar ist, ist wirtschaftlich sinnvoll. Letztlich geht es immer um die Monetarisierung des Invests: Erreichen wir mit IoT mehr Kundennutzen, höhere Umsätze, weniger Fehler, schnellere Lieferung, weniger Kosten oder mehr Sicherheit? Die Entwicklung vom traditionellen Fertigungsunternehmen hin zur Smart Factory ist deshalb nicht nur ein technologischer Kraftakt, sondern erfordert betriebswirtschaftliche Kosten-Nutzen-Abschätzungen ebenso wie eine strategische Vision.

Die Abläufe in Fertigungsunternehmen: Was sich mit IoT ändern wird

IT

In vielen Unternehmen ist die heute eingesetzte technische Infrastruktur für das Internet der Dinge nicht ausreichend gerüstet. Für intelligente, vernetzte Produkte muss meist ein neuer „Technologie-Stapel“ (Technology Stack) aufgebaut werden.

Hardware: Sensoren, Prozessoren, Funk-Komponenten
Software: Anwendungssoftware, Schnittstellen, Steuerungen
Netzwerkverbindungen für die Kommunikation zwischen Objekt und Internet
Big-Data-Datenbanken
Analysewerkzeuge
Cloud oder Server
Sicherheitstools
Anbindung an externe Datenquellen oder andere Unternehmenssysteme wie ERP

Produktentwicklung

Während die Produktentwicklung bislang stark ingenieursgetrieben war, arbeiten in den Entwicklungsteams moderner Fertigungsbetriebe deutlich mehr Softwareentwickler. Die Variabilität des Portfolios steigt, Modell-Generationen weichen einer kontinuierlichen Produktoptimierung. Digitale Geschäftsmodelle erfordern außerdem ein erweitertes Denken über das physische Produkt hinaus. Gefragt sind smarte digitale Services, die den Kundennutzen erhöhen.

Fertigung

Die Smart Factory nutzt die Vorteile neuer Montageprozesse und neuer Technologien, ob vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), Einsatz von Robotern oder 3-D-Druck. So gelingt es, individualisierte Produkte bis hin zur Losgröße 1 kostengünstig zu produzieren, Stillstandzeiten zu minimieren und Durchlaufzeiten zu verkürzen. Für die Steuerung der intelligenten Anlagen gewinnen APS-Systeme an Bedeutung, die Auftragsszenarien simulieren und die Fertigungsreihenfolge automatisch optimieren.

Logistik

Die Nachverfolgung von Warensendungen mittels RFID-Etiketten ist heute bereits Stand der Technik. Intelligente IoT-Anwendungen werden die Logistik aber weiter revolutionieren: Große, verstreute Lieferflotten werden zentral gesteuert auf Basis von Echtzeitdaten zu Standort, Tank-Reichweite, Inspektionsplänen, Wetterbedingungen und Verkehr. Datenbrillen erleichtern Lagermitarbeitern die Kommissionierung und Drohnen für die Auslieferung von Paketen sind bei Amazon, Google und DHL bereits im Testbetrieb.

Marketing & Vertrieb

Das Internet der Dinge bietet dem Marketing völlig neue Möglichkeiten für die Kundensegmentierung. Auf Basis der Daten aus Smart Devices erkennen Unternehmen, wie Kunden das Produkt verwenden und welche Funktionen besonders beliebt sind. So lassen sich vergleichsweise einfach maßgeschneiderte Vertriebsangebote, attraktive After-Sales-Pakete oder auch völlig neue Produkte und digitale Zusatzservices entwickeln. Weiterer Vorteil: Preise können dynamisch an den tatsächlich vom Nutzer wahrgenommenen Wert des Produkts angepasst werden.

Aftersales

Support, Wartung und Reparaturen entwickeln sich dank Internet der Dinge von einem reaktiven zu einem proaktiven Service. Die Effizienz und Kundenzufriedenheit nimmt durch Ferndiagnosen, Remote-Updates und Predictive Analytics zu.

Datenmanagement

Das Datenaufkommen wird durch das Internet der Dinge deutlich größer und komplexer. Die Fähigkeit, das volle Potenzial der gesammelten Daten auszuschöpfen, entwickelt sich im digitalen Zeitalter zu einem wichtigen Wettbewerbsfaktor. Auch der sichere Umgang mit sensiblen Kunden-, Mitarbeiter- und Produktdaten wird künftig eine bedeutende Rolle spielen. Die Erhebung, Verwaltung, Analyse und Schutz dieser Big Data wird deshalb immer häufiger in einer zentralen Abteilung gebündelt, geführt von einem Chief Data Officer (CDO), der an den CEO berichtet.

Ein Blick in die Praxis: In vier Schritten zu Industrie 4.0

Um Einblick in die IoT-Strategien deutscher Unternehmen zu erhalten, befragte das Beratungsunternehmen IDC knapp 400 Betriebe mit mehr als 100 Mitarbeitern aus acht Branchen. Die Kernergebnisse der Studie: Fast drei Viertel der Unternehmen schätzen das Internet der Dinge als „sehr wichtig“ oder „extrem wichtig“ ein. Dennoch befindet sich ein Großteil der Befragten noch in der Evaluierungs- oder Planungsphase, lediglich neun Prozent haben IoT-Projekte operativ vollständig umgesetzt. Häufige Gründe für die Zurückhaltung der deutschen Fertigungsindustrie sind fehlendes Budget, mangelndes Know-how und Sicherheitsbedenken.

IDC identifizierte in seiner Umfrage vier typische Phasen bei der IoT-Implementierung:

Phase 1: Die Objekte werden miteinander vernetzt.
Phase 2: Das Monitoring der Objekte wird eingeführt.
Phase 3: Die Unternehmen nutzen die gesammelten Daten für die Prozess-Optimierung.
Phase 4: Die Unternehmen übertragen die gewonnenen Informationen auf ihr Produktportfolio und entwickeln neue Angebote sowie Services.

Aktuell bewegt sich ein Großteil der IoT-Projekte im deutschen Mittelstand zwischen Phase eins und drei, sprich der Einsatz des Internet der Dinge beschränkt sich auf die Verbesserung der internen Abläufe. Das Potenzial, durch vernetzte Produkte sowie Services den Kundennutzen zu erhöhen und so neue Umsatzquellen zu erschließen, wird in den meisten Fällen noch verschenkt.

Die Reise in die IoT-Zukunft hat begonnen

Die ersten Schritte sind gemacht, doch der Weg zur echten Smart Factory ist noch weit und alte sowie neue Infrastrukturen werden nach Ansicht von Experten über Jahre hinweg nebeneinander existieren. Einen Wettbewerbsvorteil können hier Fertigungsunternehmen generieren, welche die Chancen der vierten industriellen Revolution nutzen und das Internet der Dinge frühzeitig als Zugpferd ihres digitalen Transformationsprojekts einspannen.