7 Trends in der industriellen Digitalisierung und im Produktionsmanagement für 2021
20.04.2021
Strategische Innovationen, die Konsolidierung von Herstellungsprozessen und die Anpassung von Betriebsmodellen und -Prozessen an den neuen Post-COVID-Standard sind die Hauptprioritäten für 2021.
Das Jahr 2020 war von der globalen Pandemie geprägt, die nicht nur den Wirtschaftssektor erheblich beeinträchtigte, sondern auch die Arbeitsweise der produzierenden Unternehmen und Fabriken veränderte. Das gesamte verarbeitende Gewerbe und die Lieferketten mussten sofort auf die unerwarteten Herausforderungen der Pandemie reagieren.
Die durch verursachte Coronakrise veränderte jedoch die 2020 begonnenen Trends der Fertigungsindustrie in Bezug auf digitale Transformation und intelligente Automatisierung nicht grundlegend. Tatsächlich trugen die radikalen Veränderungen, die der Belegschaft auferlegt wurden, einschließlich der massiven Migration von Mitarbeitern zur Fernarbeit und des größeren Anteils von Diensten, die in Richtung Cloud verlagert werden, zu einer globalen Beschleunigung der digitalen Transformation zwischen Branchen und Unternehmen bei. Bereits vor der Pandemie erwiesen sich digitale Unternehmensinitiativen und -Innovationen als wesentliche Instrumente für die Nachhaltigkeit betrieblicher Prozesse.
Trends aus der Vorperiode bleiben relevant, die Prioritäten ihrer Einführung ändern sich jedoch. Das Tempo der Implementierung fortschrittlicher digitaler Technologien nimmt allmählich zu. Gleiches gilt für die Skalierung zuvor implementierter digitaler und intelligenter Lösungen. Fertigungs- und Verarbeitungsunternehmen sowie eine Vielzahl anderer Branchen werden schneller zum Konzept der intelligenten Fabrik („Smart Factory“) übergehen. Einige Umfragen ergaben, dass die COVID-19-Krise die Digitalisierung um 3-5 Jahre und die Weiterentwicklung digitaler Produkte um bis zu 7 Jahre beschleunigte.
Die produzierenden Unternehmen mussten auf vorübergehende Lösungen und Notfallmaßnahmen zurückgreifen, um die Nachhaltigkeit ihrer betrieblichen Prozesse während der Pandemie sicherzustellen. Eine wichtige Erkenntnis für viele Unternehmen und Organisationen während der Krise war, dass Innovationen ihrer Prozesse und Verfahren schneller erfolgen können, als sie ursprünglich für möglich gehalten hatten. Dieses Wissen führte zu strategischen Änderungen in den kurz- und mittelfristigen Plänen für Investitionen in Innovation und den Einsatz von Digitalisierungsprojekten.
Entwicklungspläne mit Schwerpunkt auf digitale Technologien wurden nun als organischer Bestandteil der Geschäftsstrategie integriert. Durch Planung und Neu-Priorisierung mit den Trends Schritt zu halten, ist nicht nur wichtig, um die Krise zu überwinden, sondern auch, um in der neuen Post-Pandemie Welt erfolgreich zu funktionieren. Es ist bereits klar, dass das verarbeitende Gewerbe und die verarbeitende Industrie digitaler werden als vor dem Ausbruch der Pandemie.
POST-PANDEMISCHE ADAPTATION
2021 wird idealerweise das Jahr der Genesung sein. Es wird erwartet, dass die Unternehmen nach dem Ende der Notfallmaßnahmen den größten Teil ihrer Wiederherstellungsarbeiten abgeschlossen haben. Die Wiederherstellung von COVID-19 umfasst die Stabilisierung der kritischen Punkte und die Abschwächung der negativen Auswirkungen der Pandemie auf die betrieblichen Prozesse. Das Ziel der bevorstehenden Restaurierungsphase wird jedoch nicht darin bestehen, zum Punkt vor COVID zurückzukehren. 2021 wird das Jahr des Übergangs zu einer "neuen Normalität" sein - zu neuen Standards für Betriebsmodelle und -Strategien.
Der Weg zur wirtschaftlichen und betrieblichen Sanierung des verarbeitenden Gewerbes wird durch zahlreiche interne Projekte der digitalen Transformation führen. Der kontinuierliche Einsatz fortschrittlicher digitaler Technologien in Prozessen an Produktionslinien wird zu den obersten Prioritäten gehören.
Umfragen unter Unternehmen zeigten, dass die größten Änderungen, die von Organisationen vorgenommen wurden, um die Auswirkungen von Coronakrise zu mildern, auch nach der Pandemie im Standardbetrieb integriert bleiben. Zu den "neue Normalität" Maßnahmen gehört außerdem die Standardisierung eines kontinuierlichen Home-Office-Modus und die Formalisierung der Remote- (virtuellen) Zusammenarbeit zwischen Partnerunternehmen, oder Lieferanten.
FORTSETZUNG DER DATENEXPLOSION UND UNTERNEHMENS-IOT-SKALIERUNG
Werkstätten, Fertigungsabläufe und Montageprozesse können ohne Zugriff auf korrekte und aktuelle Daten nicht effektiv verwaltet werden. Dies wird beim Krisenmanagement noch wichtiger. Einige Unternehmen stellten jedoch fest, dass ihnen nicht genügend Daten zur Verfügung stehen.
Infolgedessen waren sie nicht in der Lage, unter dem Druck korrekte, qualifizierte und vor allem schnelle Entscheidungen zu treffen. Daher gelang es ihnen nicht, die negativen Auswirkungen früh genug zu verringern. Im Gegenteil, Unternehmen mit ausreichendem Zugriff auf Echtzeitdaten konnten schnell reagieren. Einige Unternehmen änderten auch die Planung von Produktionsschichten oder begannen, die Verfügbarkeit ihrer Belegschaft effektiver zu überwachen, um die notwendige Nachhaltigkeit für Herstellungsprozesse sicherzustellen.
Datentransparenz in entscheidenden Fertigungsprozessen ist der Schlüssel für eine effiziente Produktionsplanung und eine agile Planung von Aufgaben, um den Bedarf optimal zu decken. Dies ist besonders wichtig, wenn sich Kundenanforderungen oder Prioritäten schnell ändern. Durch die Verbesserung der Vernetzung von Arbeitsplätzen, Einrichtungen in der Werkstatt und darüber hinaus durch das Internet der Dinge (IoT) können Unternehmen die Entwicklung von Fertigungsaufgaben in Echtzeit genauer überwachen. Dadurch erhalten sie einen umfassenden Überblick über alle relevanten laufenden Prozesse und können ihre Betriebsabläufe weiter optimieren.
Gleichzeitig wird das Unternehmen durch die Erweiterung des Rahmens für die Herstellung und die Erfassung von Unternehmensdaten effizienter arbeiten können. Dies führt zu einer verbesserten Business Intelligence, die dazu beiträgt, qualifizierte Entscheidungsprozesse auch in Krisenzeiten zu beschleunigen.
Die wachsende Nachfrage nach detaillierteren Datenanalysen wird zum Ausbau das Internet der Dinge (IdD) -Netzwerks für Unternehmen führen. Durch die Vergrößerung von IdD-Netzwerken in allen Produktionsstätten werden die Effektivität von Messgeräten (OEE) und die Zusammenschaltung von Fertigungsressourcen in der Branche üblich. Intelligente Branchenlösungen und cyber-physische Plattformen Smart Industry für das betriebliche Fertigungsmanagement tragen dazu bei, Unternehmensressourcen miteinander zu verbinden und deren Verwaltung zu automatisieren, um Betriebsabläufe und Geschäftsprozesse zu synchronisieren und zu optimieren.
Das Wachstum der verfügbaren Daten und die Ausweitung des industriellen IdD ebnen den Weg für eine weitere Verbesserung des Produktionspotenzials und der Optimierung des Lieferprozesses, insbesondere für:
- Erweiterung der gesamten Produktionskapazität während einer Arbeitsschicht,
- Erhöhung des Durchsatzes in einer Werkstatt (Arbeitsplätze und Montagelinien),
- Verkürzung der Produktionszyklen.
Die Implementierung fortschrittlicher Technologien ist erforderlich, um das Verbesserungspotenzial auszuschöpfen. Vor allem die Technologie der digitalen Zwillinge, die bereits in moderne Smart-Industry-Systeme integriert ist.
Datenverfügbarkeit, Migration zu Cloud-Anwendungen und eine komplexe IT-Infrastruktur erleichtern die Bereitstellung intelligenter Fertigungslösungen bei der Skalierung intelligenter Industriesysteme. Dies wird sich auch in einer Reduzierung der Anfangsinvestitionen in die digitale Zwillingstechnologie niederschlagen, um der Automatisierung des Managements von Fertigungs- und Logistikvorgängen Priorität einzuräumen.
MIGRATION IN CLOUD IT-INFRASTRUKTUR
Durch die Erweiterung des internen IdD-Netzwerks werden die Anforderungen an die Nachhaltigkeit digitalisierter Produktionsprozesse erhöht. Die Vision einer intelligenten Fabrik („Smart Factory“) wird zunehmend durch den Einsatz von Cloud-Diensten und "Cloud-fähigen" Anwendungen verwirklicht.
Der Coronakrise-Ausbruch verstärkte die Migrationswelle in Richtung Cloud. Dieser Trend wird sich in der Welt nach der Pandemie fortsetzen. Darüber hinaus wird die Cloud in der kommenden Zeit eine wichtige Rolle in der Unternehmens-IT-Architektur spielen.
Unternehmen werden ihre IT-Netzwerke schrittweise umgestalten und auf eine Cloud-zentrierte Infrastruktur umsteigen. Darüber hinaus wird der Start der fünften Generation von Mobilfunknetzen (5G) diese Transformation beschleunigen. Gleichzeitig wird der Einsatz von Hybrid-Clouds - einer Kombination aus lokaler Infrastruktur, privaten Cloud-Diensten und öffentlicher Cloud - zunehmen.
IDC schätzt, dass bis 2021 bis zu 80% der Unternehmen Schritte unternehmen werden, um auf eine Cloud-zentrierte digitale Infrastruktur umzusteigen. Diese Änderung wird dazu beitragen, die Anpassungsfähigkeit zu erweitern und die Flexibilität der digitalen Infrastruktur des Unternehmens zu verbessern. Gleichzeitig wird eine agilere und belastbarere digitale Infrastruktur Bedingungen für eine verstärkte Automatisierung von:
- Unternehmens-IT,
- Arbeitsanweisungen, und
- Geschäftsbetrieb.
Während der Transformation der IT-Struktur von Industrie- und Fertigungsunternehmen erfordern die großen Datenmengen und das komplexe IoT-Netzwerk auch eine erhöhte Cybersicherheit-Investition. Vor allem in:
- industrielle Automatisierungssicherheit,
- Identitäts- und Zugriffsverwaltung,
- Unternehmensbereitschaft für komplizierte Cyber-Bedrohungen und intensive Cyber-Angriffe.
Umfragen zufolge planen bis zu 55% der Unternehmen, Investitionen in die Cybersicherheit im 2021 zu erhöhen.
PRÄDIKTIVE WARTUNG
Maschinen, Geräte und Werkzeuge können über Unternehmens Internet der Dinge (IoT) in Echtzeit überwacht werden. Auf diese Weise können Unternehmen ihre Fertigungsdaten verwenden, um detaillierte Leistungsanalysen zu erhalten und unverzüglich die genaue OEE (Overall Equipment Effectiveness) zu berechnen. Die Verfügbarkeit von Daten und Analysen wird den Generationswechsel im Wartungsmanagement beschleunigen. Produktionsunternehmen werden beginnen, von einem vorbeugenden Wartungssystem zu einer vorausschauenden Wartungsstrategie überzugehen. Die neue Generation des Asset Managements ermöglicht den Einsatz individueller Wartungsstrategien [SAM, Strategic Asset Management] für Fertigungstechnologien und -Geräte.
Individuelle Wartungsstrategien ermöglichen es, Wartungsinterventionen und notwendige Stillstände genau zu planen, wodurch die Häufigkeit versehentlicher Ausfälle verringert wird. Weitere Vorteile sind:
- Verhinderung ungeplanter Ausfälle oder Ausfälle,
- Verlängerung der Lebensdauer von Fertigungstechnologien und -Geräten,
- Abfallbeseitigung,
- Gesamtoptimierung der Betriebskosten.
Fortgeschrittenere Managementsysteme für die intelligente Industrie verfügen bereits über vorausschauende Wartungsmodule oder können bei Bedarf mit dieser Funktionalität ausgestattet werden.
HYBRID-ARBEITSPLÄTZE UND INTELLIGENTE TECHNOLOGIEN
"69% der Arbeitsplätze in der Fertigung erfordern spezielle digitale Fähigkeiten"
Eine der radikalsten Veränderungen in unserer Arbeitsweise im Jahr 2020 war der massive Transfer von Mitarbeitern in Home-Offices und der Einsatz entfernter Formen der Zusammenarbeit. Laut Gartner-Umfrage erlaubten bis zu 88% der Organisationen den Mitarbeitern, während der ersten Welle von COVID-19 von zu Hause aus zu arbeiten. Bis zu 97% der Unternehmen sagten Geschäftsreisen ab. Dieser neue Arbeitsstandard wird auch in der Welt nach der Pandemie zur Norm, einschließlich im verarbeitenden Gewerbe.
Die Akzeptanz von abteilungsübergreifenden Tools für die Online-Zusammenarbeit wird voraussichtlich zunehmen. Gleichzeitig wird der Einsatz von Tools für künstliche Intelligenz (KI) zunehmen. Einige Umfragen gehen davon aus, dass für "Vor-Ort" und "Online" Arbeit in der kommenden Zeit bereits 35% der Organisationen die KI-Implementierung verstärkt.
Produktionsunternehmen und Werkstätten werden zu einem Ort des technologischen Wandels, der einen soziokulturellen Wandel vorantreiben wird. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden zur Entstehung hybrider Arbeitsplätze führen, die die Werkzeuge der erweiterten Intelligenz nutzen - eine Kombination aus menschlichen und maschinellen kognitiven Fähigkeiten. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Einführung digitaler Werkzeuge in der Fertigung müssen die Mitarbeiter ihre digitalen Fähigkeiten und Kompetenzen erweitern, um sich an die neuen betrieblichen Prozesse anzupassen.
Studien zufolge können aufgrund der Qualifikationslücke zwischen 2018 und 2028 schätzungsweise 2,4 Millionen Stellen im verarbeitenden Gewerbe nicht besetzt sein. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Unternehmen das kontinuierliche Wachstum der digitalen Fähigkeiten und Kompetenzen ihrer Mitarbeiter sicherstellen. Dies ist nur ein weiteres Beispiel dafür, wie diese Technologien unsere Arbeitsweise verändern werden.
Gleichzeitig werden in der Branche bisher nichtexistierende Positionen entstehen, die ohne fortgeschrittenen digitalen Fähigkeiten nicht zu besetzen werden. Zukünftige Fertigungspositionen umfassen Digital Twin-Engineers, IoT-Netzwerkadministratoren, Predictive Supply Analysten, Smart Factory Operations Manager, Manager für Lager- oder Drohnenflotte u ä.
ÜBERGANG ZU FLEXIBLEN UND RESILIENTEN BETRIEBSMODELLEN
Die Coronakrise verursachte eine Marktstörung, die die Unternehmen in einen Zustand kontinuierlichen Krisenmanagements versetzte. Sofortmaßnahmen sind Teil einer reaktiven Managementstrategie. Diese Notfallmaßnahmen haben eine begrenzte Lebensdauer und erfordern viel Zeit und Ressourcen für die Vorbereitung und Bereitstellung. Da sie am häufigsten als Reaktion auf bestimmte Umstände erstellt werden, sind diese Maßnahmen und Lösungen nicht direkt auf zukünftige unbekannte Situationen anwendbar.
In der kommenden Marktperiode sind häufigere und turbulentere Veränderungen zu erwarten. Diese werden vielfältiger Natur sein und von geopolitischen Ereignissen über wirtschaftliche Konflikte bis hin zum Klimawandel mit wenigen vorhersehbaren Folgen reichen.
Unternehmen können nicht für jedes mögliche Krisenszenario Verfahren vorbereiten. Darüber hinaus ist es unmöglich, jede Art von Notfall vorherzusagen und dann geeignete Maßnahmen entsprechend zu modellieren. Die Lösung zur Gewährleistung der Kontinuität und Nachhaltigkeit der Fertigungs- und Lieferabläufe besteht in der Umstellung auf agile Betriebsstrategien.
Eine Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Herstellungsprozessen gegen Ausfälle kann durch Erhöhung der Flexibilität von Betriebsprozessen erreicht werden. Auf diese Weise können sich produzierende Unternehmen dynamisch an neue Situationen anpassen und Fertigungs- und Logistikprozesse angemessen adaptieren.
Für produzierende Unternehmen hängt der Grad der Elastizität und Anpassungsfähigkeit an Veränderungen vom Digitalisierungsgrad ab. Die fortschrittliche Digitalisierung ermöglicht eine sofortige Konsolidierung der Geschäftstätigkeit im Unternehmen, was zu einer Steigerung des Wettbewerbsvorteils führt, nicht nur in Krisenzeiten, sondern auch während des Standardregimes. Unternehmen können sich auf bahnbrechende Veränderungen einstellen und sofort auf neue Geschäftsmöglichkeiten reagieren. Gleichzeitig können Unternehmen die Fertigungs- und Lieferkontinuität ihrer Geschäftstätigkeit verbessern.
Organisationen und Produktionsunternehmen begannen bereits, sich flexibleren Betriebsstrategien zuzuwenden. Dies sind normalerweise kleinere Lösungen, die sich auf einen Bereich oder eine Funktionalität konzentrieren. Zum Beispiel Arbeitsmanagement an ausgewählten Arbeitsplätzen oder eine dynamische Materialversorgung an Montagelinien. Diese begrenzten Lösungen umfassen jedoch nicht ein breiteres Spektrum notwendiger Aktivitäten in der ausgewählten Umgebung.
Unternehmen müssen schneller von Pilotprojekten (Proof-of-Concept) zu einer vollständig entwickelten systematischen Skalierung digitaler Lösungen und intelligenter Automatisierung übergehen. Fertigungsunternehmen sollten außer Grundsätzen der schlanken Fertigung einen ganzheitlichen Ansatz für digitale Transformation und Prozessautomatisierung verfolgen.
In produzierenden Unternehmen bedeutet ein ganzheitlicher Ansatz vor allem:
- Standardisierung der Produktionsabläufe und Digitalisierung ihres Managements, beispielsweise durch MOM / MES-Module intelligenter Industriesysteme,
- Entscheidungsprozesse basierend auf genauen abteilungsübergreifenden Daten in Echtzeit,
- Implementierung der digitalen Zwillingstechnologie, und
- Integration der Lieferkette in Fertigungsstätten und Montagelinien.
Die Verkürzung der Umrüstzeiten (Changeover), eines der Verfahren, das die Widerstandsfähigkeit und Flexibilität der Fertigungsabläufe erhöht, trägt dazu bei:
- Erweiterung des Produktionsdurchsatzes,
- Reduzierung der Notwendigkeit manueller Eingriffe, und
- Verbesserung der OEE-Parameter (Overall Equipment Effectiveness)
Durch solche Anpassungen der Fertigungsstrategie kann das Unternehmen kleinere Chargen variabler (und kundenspezifischer) Produkte produzieren und dynamischer auf Änderungen der Kundenverhaltensmuster reagieren.
Darüber hinaus werden Technologien für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen implementiert, um die Leistung am Fließband zu verbessern und um in andere verwandte Prozesse wie Produktqualitätskontrolle und Energiemanagement eingeführt zu werden.
Automobil-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind führend als Frühanwender der neuen Norm agiler Betriebsprozesse und anderer intelligenter Fertigungsprozesse.
ERWEITERUNG DER VERTEILTEN HERSTELLUNG
Das Konzept der verteilten Fertigung ist in früheren Perioden aufgetaucht und wird allmählich zu einer praktikablen Option für aufstrebende Fertigungsstätten und Unternehmen. Die verteilte (dezentrale) Fertigung gewinnt aufgrund der gegenwärtigen Verlangsamung der Globalisierung und des damit einhergehenden Trends der Regionalisierung nach der Pandemie ebenfalls an Bedeutung.
Die oben aufgeführten Trends für 2021 bieten günstige Bedingungen für die umfassendere Etablierung eines verteilten Fertigungsmodells, insbesondere:
- Durch Erhöhung der Transparenz in Betriebs- und Geschäftsprozessen,
- Durch Bereitstellung einer agileren IT-Infrastruktur auf Basis von Hybrid-Clouds,
- Durch Erleichterung der Remote-Zusammenarbeit zwischen Mitarbeitern vor Ort und online,
- Durch die Schaffung einer organischeren und direkteren Verbindung zwischen der Lieferkette und den Werkstätten, und
- Durch zunehmende intelligente Automatisierung von Fertigungs-, Logistik- und Wartungsprozessen.
Das Modell der verteilten Fertigung als eine Art lokalisierte (dezentrale) Produktion basiert auf agilen Fertigungsprozessen, die die Lieferung seriell angepasster Produkte nach den individuellen Vorlieben der Kunden ermöglichen. Der Zweck der verteilten Fertigung besteht darin, kleinere Fabriken, optimierte Montagewerkstätten und Produktionsabschlusswerkstätten an mehreren Standorten (Clustern) so nah wie möglich am Kunden einzurichten und so die Möglichkeit zu erhalten, Produkte nach dem Verteilungsmodell D2C "Direct-to-Consumer" zu liefern.
Diese Vertriebsstrategie - vom Hersteller bis zum Kunden - wird voraussichtlich in der kommenden Zeit zunehmen. Die D2C-Verteilung wird voraussichtlich 2021 um 19,2% ansteigen, und die Folgen der Pandemie dürften diesen Trend verstärken. Dies ist nur einer der Gründe, warum das Konzept der verteilten Fertigung in naher Zukunft eine geeignete Option sein könnte, nicht nur für aufstrebende Fertigungs-Startups.