Top 8 Smart Industry-Trends in Logistik und Fertigung für 2019

Die digitale Transformation stört die aktuellen Industriemodelle rasant. Die Einführung neuer Technologien beschleunigt sich insbesondere im Verkehrs- und Fertigungssektor aufgrund der Vorteile, die sie den Unternehmen biete, und führt zu einer breiteren Umsetzung von Smart Industry Lösungen. Während sich die Produktions- und Logistikbranche stark verändert, gehören Digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz, das industrielle Internet der Dinge und die Lagerroboterisierung zu den führenden Smart Industry-Trends für 2019 und die kommenden Jahre.

Der digitale Wandel in der Industrie schreitet weiter voran. Eine Studie der deutschen Niederlassung des Unternehmens PwC zeigt, dass 91% der an der Forschung beteiligten Industrieunternehmen in digitale Fabriken in Europa investieren oder investieren wollen.

Bis zu 90% der Befragten bestätigten, dass bei der Digitalisierung die Chancen die Risiken übertreffen. Weltweit nimmt Europa bei den Investitionen in die digitale Transformation nach den USA und China den dritten Platz ein.

Laut einer IDC-Studie werden die meisten Ausgaben für die digitale Transformation in Unternehmen getätigt, die Geldmittel in die Bereiche Diskrete und Prozessfertigung und Einzelhandel leiten. Die Studie zeigt, dass die oberste Priorität der europäischen Unternehmen Smart Manufacturing ist, insbesondere die Automatisierung und Optimierung von Fertigungsprozessen durch eine Kombination innovativer Technologien wie künstliche Intelligenz, Internet der Dinge (IoT) und Smart Industry-Steme.

Die Produktion und der Verkehrssektor sind führend bei der Einführung neuer Technologien und Initiativen der Smart Industry, wobei die Ausgaben in erster Linie zur Unterstützung des Produktionsbetriebs, der Verwaltung von Produktionsanlagen und der Frachtüberwachung getätigt werden.

Der Marsch der digitalen Transformation und der Bildung einer Smart Industry führt zu neuen und aufkommenden Technologien, deren Einfluss auf Produktions- und Logistikprozesse exponentiell zunehmen wird. Die wichtigsten Trends und Technologien der Smart Industry werden in den kommenden Jahren digitale Zwillinge, Multiagentensysteme, kognitive Technologien, intelligente Dinge,  Lagerroboterisierung, nahtlose Mensch-Computer-Interaktion (HCI), erweiterte Analytik und Cybersicherheit sein.

      Top 8 Smart Industry-Trends in Logistik und Fertigung für 2019

 1.       Digitale Zwillinge

Ein Digitaler Zwilling (DT) ist eine virtuelle Darstellung eines physikalischen Objekts, Prozesses, einer Person, Daten, eines Systems oder einer Umgebung und wird derzeit hauptsächlich in der Maschinenüberwachung sowie in der Simulation von Fertigungs- und Logistikprozessen eingesetzt. Mit der Technologie können mögliche Modifikationen etablierter komplexer Logistik- und Fertigungsprozesse getestet oder neue modelliert werden.

In solchen Fällen wird die Technologie als Werkzeug zur Datenanalyse oder zur Vorhersage möglicher Ergebnisse eingesetzt. In solchen Fällen wird der digitale Zwilling überwiegend zur Datenanalyse und Interpretation oder Vorhersage wahrscheinlicher Ergebnisse eingesetzt. Im Hinblick auf das Fertigungs- und Logistikumfeld ist der Einfluss von digitalen Kopien eines physischen Objekts rein passiver Natur.

In Cyber-physischen Systemen (CPS) wird die Funktionalität von digitalen Zwillingen erheblich erweitert, da digitale Zwillinge es einem physischen Objekt ermöglichen, nicht nur in einer virtuellen, sondern auch in einer realen Umgebung zu interagieren und so einen aktiven digitalen Zwilling - oder genauer gesagt, einen intelligenten virtuellen Agenten eines physischen Objekts - zu schaffen.

Diese Form des digitalen Zwillings wird häufig in Smart Industry Systemen und Lösungen zur Planung, dynamischen Steuerung und Überwachung von Produktions- und Logistikprozessen oder für ausgewählte Segmente einer Lieferkette eingesetzt. In einer Welt, in der Virtualisierung und soziale Netzwerke zu einem festen Bestandteil des Lebens geworden sind, basiert das rasante Wachstum von Software-Bots, automatisierten Diensten und autonomer Kundenbetreuung auf digitalen Zwillingsprinzipien.

Da die künstliche Intelligenz (KI) nur noch zunehmen wird, ist zu erwarten, dass die Technologie der virtuellen Agenten in vielen Sektoren und Branchen eingesetzt und in den kommenden Jahren in etablierten Fertigungs- und Logistikprozessen umgesetzt wird. Virtualisierung wird Fertigungswerkzeuge und -maschinen oder -produkte in vollwertige intelligente Dinge verwandeln.

Digitale Zwillinge Markt 2012-2022 (Quelle: TechSciResearch)

2.       Multiagentensysteme

Die Vernetzung und Interoperabilität von „intelligenten" Komponenten in der dezentralen Struktur des industriellen Internet der Dinge (IIoT) ist eine Voraussetzung für eine unabhängige gegenseitige Zusammenarbeit zwischen Maschinen und Ausstattung. Solche Systeme besitzen eine kollektive Intelligenz, die von sozialen Kolonien - wie denen, die mit Ameisen gefunden werden – in der Natur inspiriert ist.

Zeitgemäße fortschrittliche Smart Industry Systeme nutzen die Prinzipien der kollektiven Intelligenz in Logistik- und Produktionsprozessen und anderen Unternehmensbetrieben, insbesondere bei Lösungen, die auf Multiagentensystemen basieren.

Die Technologie eröffnet neue Möglichkeiten der Auto-Organisation (Autokonfiguration) im industriellen Umfeld, insbesondere für die Synchronisation einer Abfolge von Vorgängen – zum Beispiel Just-in-Time-Material- und Halbzeugzuführung.

Parallel zur florierenden Maschinenunabhängigkeit und der Erweiterung kognitiver Fähigkeiten wie maschinelles Lernen, Interaktion und Vorhersage in Kombination mit Smart Industry Systemen wird es zu einem Anstieg komplexer autonomer Industriesysteme kommen.

3.       Kognitive Technologien

Der Aufschwung der Rechenkapazität, das schiere Volumen der verfügbaren Daten und die Geschwindigkeit ihrer Übertragung, die Allgegenwart des Internet der Dinge (IoT) und die Technologie der künstlichen Intelligenz werden in den kommenden Jahren erhebliche Auswirkungen auf Logistik und Industrie haben.

Kognitive Technologien und deren Umsetzung in Prozesse werden an Bedeutung gewinnen. Kognitive Technologien stellen eine Technologieplattform dar, die Hard- und Softwarekomponenten kombiniert und kognitive Funktionen bereitstellt, die menschliche Fähigkeiten nachahmen.

Zu den kognitiven Technologien gehören unter anderem Maschinelles Lernen, Spracherkennung, Computerlinguistik (CL), Raumorientierung und Maschinelles Sehen. Diese Technologien werden für das komplexe Management von Lieferketten sowie innerbetrieblichen Prozessen, insbesondere der Lagerverwaltung und Intralogistik (Fertigungslogistik), eingesetzt.

Hauptziele solcher Implementierungsprojekte sind vor allem die Optimierung der Effektivität von Logistikprozessen, die deutliche Verbesserung der Prozessqualität und die Erhöhung der Agilität des Unternehmens, um wachsende Kundenanforderungen besser zu erfüllen.

 4.       Intelligente Dinge

Neue Technologien sind anfällig für Hybridisierung und dieser Prozess wird durch die weitere Kombination neuer Technologien ergänzt. Die nächste Evolutionsstufe der digitalen Transformation wird durch Übergänge zwischen der Informations- und Kommunikationstechnik (ITK) gekennzeichnet sein, einschließlich Aspekten der künstlichen Intelligenz (KI) und der Operativen Technologien (OT), die überwiegend aus mechanischen und mechatronischen Elementen bestehen. Diese Integration von Technologien wird zu einem integralen Bestandteil von Maschinen, Geräten und Gemeinschaftsgütern und führt zu dem neuen Phänomen der intelligenten Dinge.

Die Industrie wird eine dynamische Maschinenautomatisierung sehen, gefolgt von der Autonomisierung. Die heutigen Fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) werden in intelligente gesteuerte Fahrzeuge (IGV) umgewandelt, die in der Lage sein werden, den Raum der Fabriken autonom und unabhängig zu navigieren und alle Aufgaben der Materialversorgung und des Produkttransports zu erfüllen sowie als kollektive Einheit zusammenzuarbeiten.

Internet der Dinge: die Vernetzung der Dinge 2015-2025 (Quelle: Statista)

 5.       Lagerroboterisierung

Die evolutionären Trends in den kognitiven Technologien und die „intelligente" Verbesserung der Dinge (Maschinen) signalisieren eine Ära der verstärkten Lagerrobotisierung. Neben zahlreichen Einsätzen von FTFs und semi-intelligenten FTFs und erwarteten Rollouts von IGVs und Lagerhaus Automatisierung ist eine breitere Implementierung von Robotern für Kommissionierprozesse zu erwarten.

Diese Operationen werden von Robotern angegangen, die in der Lage sind, autonome Raumnavigation und Artikelmanipulation (Greifen, Heben, Lagern) zu kombinieren.

Die nächste Generation von Industriemaschinen wird sich zu humanoiden Typen oder kollaborativen Robotern entwickeln, die natürlich mit dem Menschen zusammenarbeiten werden. Dieser Zweig der Lagerrobotisierung repräsentiert die Drohnentechnologie.

Die Zahl der Drohnen in den Lagerfluren wird steigen. Aktuelle Drohnenmodelle sind bereits mit RFID- oder Barcodescannern ausgestattet und für die Navigation auf engstem Raum konzipiert. Flotten von automatisch gesteuerten Drohnen können die Bestandsaufnahme in Echtzeit durchführen.

6.       Nahtlose Mensch-Computer-Interaktion (HCI)

Die reibungslose Kommunikation zwischen Mitarbeitern mit implementierten Kontrollen (ERP, WMS, APS, MES, MOM, QMS, ALM, PLM) und Smart Industry Systemen wird im Zuge der zunehmenden Digitalisierung und der horizontalen und vertikalen Integration von Logistikprozessen von entscheidender Bedeutung sein. Mehrere Fabriken haben bereits damit begonnen, kontaktlose Mensch-Computer-Interaktion (HCI) über Bewegungsmelder und Sprachsteuerungstechnologien einzusetzen.

Die Einführung und das Mainstreaming von virtuellen Assistenten (Softwareagenten als intelligente persönliche Assistenten) in das tägliche Leben wird natürlich dazu führen, dass solche intelligenten Agenten in der Logistik- und Produktionsumgebung eingesetzt werden.

Die Technologie der Computerlinguistik ermöglicht eine sofortige wechselseitige Kommunikation der Lagerarbeiter mit den Anwendungsmodulen der Lagerverwaltungssysteme (LVS).

Trotz erster Mängel wird die Technologie der Augmented Reality (AR) in der Logistik und im Industriebetrieb stetig ausgebaut. Neben der Verwendung zur Navigation in einem Lager oder zur Wartung von Produktionslinien in einer Fabrik kann AR auch für die Visualisierung des Lagerstatus und Berichte sowie für Kommissionierprozesse (Kommissionierung nach Kunden- oder Verpackungsanforderungen) eingesetzt werden. AR wird in Produktionsbetrieben für Wartung und technische Eingriffe eingesetzt.

7.       Erweiterte Analytik

Fortschritte in der digitalen Transformation von Unternehmen und die Verbreitung von Sensoren in Fabriken führen zu einem exponentiellen Wachstum der Daten. Bald wird der bisherige Ansatz von Business Intelligence (BI) nicht mehr ausreichen, um wichtige Informationen und Erkenntnisse aus den gewonnenen heterogenen Datenmengen zu gewinnen.

Die künstliche Intelligenz ist entscheidend für die Sortierung geeigneter Daten, Metadaten und so genannter Dark Data und deren Verarbeitung. Solche Formen der fortgeschrittenen Analytik ermöglichen es Unternehmen, Daten auf relevante Informationen wie Verhaltensmuster und Korrelationen oder verschiedene Prognosen, Vorhersagen und Empfehlungen zu untersuchen, was einen Wechsel von der prädiktiven zur präskriptiven Analytik ermöglicht.

Ein weiterer Teil der erweiterten Analytik ist die Dateninterpretation und Visualisierung. Die Integration von Computerlinguistik (CL)-Algorithmen wird die Mitarbeiter weiter befähigen, über Ergebnisse, Entdeckungen und Anomalien mündlich zu berichten, so wie es virtuelle Assistenten heute tun, oder in visuell verständlichen Formaten (als weitere Option einer nahtlosen HMI).                                                     

Markt für Big Data 2011-2027 (Quelle: Statista)

8.       Cybersicherheit

Robuste Infrastrukturen, verteilte Architekturen, das schnell wachsende innerbetriebliche Internet der Dinge, die das Firmengelände überschreiten und exponentiell wachsende Datenmengen werden komplexere Cybersicherheitslösungen erfordern. Unternehmen müssen verstärkt auf den Schutz von Daten in Datenbanken und Datenspeichern sowie auf die Vermeidung von Datenlecks und den Missbrauch sensibler Informationen achten (Data Leakage Prevention – DLP).

Verstärkte Unternehmensfirewalls (Next-Gen-Firewalls) werden für Unternehmen unerlässlich, die sich vor verteilten Denial-of-Service-Angriffen (DDoS) oder anderen Eindringlingen schützen und die industrielle Umgebung des Unternehmens vor externen Bedrohungen und vorsätzlicher oder zufälliger Mitarbeitersabotage schützen müssen.