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Smart Production: Wie individuell und intelligent die Industrie 2040 sein wird

26.06.2013 Internet, Apps, intelligente Schnittstellen - die Industrie der Zukunft ist digital vernetzt und steuert sich selbst. Was die Industrie 4.0 für Produktionsprozesse bedeutet, welche Branchen Vorreiter bei der digitalen Integration sind und in welchen Industrien Mass Customization in Zukunft zum wichtigsten Standbein wird.

Industriehallen, wie wir sie heute kennen, wird es in Zukunft immer weniger geben (Bild: Marco Bergner Pixabay)
Bild: Marco Bergner Pixabay
Industriehallen, wie wir sie heute kennen, wird es in Zukunft immer weniger geben

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Die iBusiness-Handlungsmatrix zeigt, wie langfristig die vorgestellten Aufgaben angegangen werden müssen.
Mass Customization schreiben sich immer mehr Hersteller auf die Fahne. Doch in den meisten Unternehmen sind noch viele manuelle Handgriffe notwendig, damit die individuelle Fertigung überhaupt realisiert werden kann.

Damit aus dieser Manual Customization echte individuelle Massenproduktion wird, ist ein hoher Digitalisierungsgrad in der Fertigung notwendig - den man heute in den wenigsten Industriehallen findet. Doch das wird sich in den nächsten zehn bis dreißig Jahren ändern. Denn Maschinen kommunizieren in Zukunft immer mehr untereinander, das Internet soll zum Mittelpunkt der weltweiten Industrie werden und der Endkunde bestimmt immer mehr über die Produktionsvorgänge in den Fabriken. Wie stark digitalisiert und vernetzt die Fertigung werden wird und in welchen Branchen der Kunde in Zukunft das Sagen über die Produktpalette haben wird.

Zwar werden laut der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften Acatech   heute schon 90 Prozent aller industriellen Produktionsprozesse durch Informations- und Kommunikationstechnologien unterstützt, aber wirklich smart ist die industrielle Fertigung noch lange nicht.

Fast überall muss die digitale Planung noch manuell zu den Maschinen übertragen werden und die Maschinenbediener tragen mit Kugelschreiber jeden Produktionsfortschritt in den Kontrollzettel ein. Gleichzeitig sind die meisten Produktionsanlagen starr: Sie werden einmal mit viel Aufwand für ein bestimmtes Produkt eingerichtet und optimiert. Wenn sich etwas am Produkt ändert, müssen meist ganze Teile der Anlage neu konzipiert und umgebaut werden.

Der USB-Stick als Vorbild für Produktionsmaschinen

Doch die Industrie, Forschungseinrichtungen und sogar die Bundesregierung wenden viel Energie auf, um die industrielle Fertigung Stück für Stück intelligent zu machen. In der Fabrik von übermorgen ist jede Maschine und jedes Bauteil mit jedem anderen, mit jeder Person, jedem Computer und sogar extern mit den Lieferanten und Kunden vernetzt. Aus den bisherigen Insellösungen wird ein vernetztes cyber-physisches System. Vorbild ist die USB-Schnittstelle am PC. Über sie kann man alle möglichen Dinge am Hauptrechner anmelden und sie konfigurieren sich automatisch selbst.

Ralf Wienken, X-info Wieland Sacher (Bild: Ralf Wienken)
Bild: Ralf Wienken
Ralf Wienken, X-info Wieland Sacher

Genauso soll in Zukunft auch die Verknüpfung von Maschinen und Maschinenbauteilen möglich sein. Peter Post vom Anbieter von Automatisierungstechnik Festo   erklärt: "Komponenten werden in Produktionsanlagen integriert werden, die sich auf intelligente Art und Weise selber vernetzen, mit einem Minimalaufwand selbst konfigurieren und den unterschiedlichen Anforderungen an Fertigungsaufträge auf selbststeuernde Weise gerecht werden."

Die Fertigung von morgen ist dezentral. Das bedeutet, dass sich die vielen intelligenten, sich selbst konfigurierenden Komponenten gegenseitig steuern: "Dezentrale Intelligenz heißt für die Produktion der Zukunft, dass Aufgaben, die heute noch der zentrale Leitrechner innehat, in Zukunft von der Komponente übernommen werden", erläutert Peter Post. So erobert das Internet der Dinge die Produktionshallen. "Dabei hat die Software einen wesentlich größeren Teil der Wertschöpfung inne als früher", weiß Ralf Wienken . Er verantwortet den Bereich technische Kommunikation bei X-info Wieland Sacher  , Anbieter von Software- und App-Programmierung für den industriellen Bereich. Größere Umbauten kann man sich sparen, wenn am Produkt etwas geändert wird, denn die Fertigungsmaschinen sind von vorneherein für mehrere Varianten oder sogar für mehrere Produkte ausgelegt.

Detlef Zühlke, DFKI Kaiserslautern (Bild: Detlef Zühlke)
Bild: Detlef Zühlke
Detlef Zühlke, DFKI Kaiserslautern

Die Maschine stellt sich auf Kundenwunsch selbst um

Durch diese neue Flexibilität werden Hersteller in Zukunft einfacher auf individuelle Kundenwünsche bei Design und Konfiguration eingehen können oder auch kurzfristig Änderungen an der Bestellung berücksichtigen. Weil die Umstellung der Maschine dann durch nur einen Klick oder sogar automatisch, initiiert von der Bestellung des Kunden, erfolgt, wird für zahlreiche Fabriken die Produktion von Kleinstmengen und Einzelstücken rentabel. Dadurch öffnen sich immer mehr Branchen für echte Mass Customization.

Diese individuelle Massenproduktion könnte in einigen Branchen in zwei bis drei Jahrzehnten den größten Anteil ausmachen. Hier ist vor allem der Bereich Automotive und die Druckbranche zu nennen. Darüber hinaus "wird sich Mass Customization dank dieser Entwicklungen bald auch für einfache Produkte rechnen, weil die Aufwendungen für agile Produktionsanlagen drastisch sinken werden", ist sich Detlef Zühlke sicher. Er ist wissenschaftlicher Direktor für Innovative Fabriksysteme am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz   (DFKI) in Kaiserslautern.

Der zukünftige Anteil von Mass Customization in verschiedenen Industriezweigen

Branche Mass-Customization-Anteil in 25 Jahren Warum ist das so?
Anlagen- und Maschinenbau 50 % Bereits heute sind die meisten Maschinen und Anlagen individuelle Anfertigungen. Zwar nicht in Masse gefertigt, aber dafür sinkt mit der fortschreitenden Digitalisierung und Automatisierung der manuelle Anteil, wodurch sich die Lieferzeiten stark verkürzen.
Automotive 100 % Vor allem bei hochpreisigeren Modellen gleicht schon heute kaum noch ein Auto dem anderen. In Zukunft werden die Konfigurationsmöglichkeiten steigen und die individuelle Fertigung wird sich auch im niedrigeren Preissegment durchsetzen.
Computerindustrie 60 % Die Zulieferbauteile in der Computerindustrie werden zum Großteil Standardprodukte bleiben, aber die Zusammenstellung der einzelnen Komponenten bestimmt immer häufiger der Kunde.
Druckbranche 80 % Fast alle Druckprodukte werden in Zukunft individuell gefertigt; hierzu zählen auch Produkte aus dem 3D-Drucker für den Enkunden. Nur die Bücher und Zeitschriften/Zeitungen, die es dann noch als Printversion gibt, werden in Massenproduktion gefertigt.
Kosmetik 30 % Lippenstift passend zum Kleid oder Make-up im exakten Hautton - solche individuellen Angebote werden sich in Zukunft mehren, aber, da die Auswahl ohnehin bereits riesig ist, nicht die Oberhand gewinnen.
Lebensmittelindustrie 15 % Da der Lebensmittelmarkt in Deutschland sehr preissensibel und die Margen gering sind, werden die Standardlebensmittel weiterhin massenproduziert. Aber wenige besondere Produkte und auch einige Fertiggerichte können Kunden sich individuell zusammenstellen.
Möbel 50 % Im hohen und mittleren Preissegment werden immer mehr Möbel individuell angefertigt werden, wobei der Kunde aus Materialien, Dekoren und Maßen auswählen kann. Auch komplett individuelle Designs können unter anderem dank 3D-Druck und digitaler Fertigung günstiger als vom Schreiner angeboten werden.
Pharmaindustrie 20 % Individuelle Medizin wird sich aufgrund der aufwändigen Test- und Zertifizierungsverfahren und des finanziellen Drucks der Krankenkassen nicht durchsetzen. Stückzahl 1 kommt nur ganz selten vor. Deshalb bleibt der größte Teil der Pharmaindustrie von Massenproduktion geprägt.
Spielzeugbranche 40 % Ob Teddybären, Lego-Modelle, Barbie-Puppen; der Verbraucher wünscht sich immer mehr individuelle Spielzeuge und die Hersteller kommen dem Kundenwunsch nach. Ein großer Teil der Portfolios bleibt aber Standard.
Bekleidungsindustrie 35 % Der Großteil der Textilindustrie wird weiterhin in Masse gefertigt werden, weil viele Kunden eher auf die Gestaltungsfähigkeiten der Designer vertrauen als auf ihre eigenen.
Unterhaltungselektronik 30 % Aus Preisgründen werden die meisten Unterhaltungselektronikprodukte weiterhin der Massenproduktion entspringen. Nur im hochpreisigen Bereich wünschen sich die Kunden, dass ihre Produkte individuell zusammengestellt werden.
Legende: Vorreiter: grün
Nachzügler: rot

Eine Auswahl mit 100 Lackfarben oder mehr ist bald kein Problem mehr

Meinrad Happacher, Computer&Automation (Bild:  Meinrad Happacher)
Bild: Meinrad Happacher
Meinrad Happacher, Computer&Automation

Mit dem Einzug der Industrie 4.0, wie die Evolution der Produktion häufig genannt wird, erhöht sich nicht nur der Anteil der Mass Customization an der Industrie. Mit ihr wird genauso die Auswahl bei den Individualisierungs-Möglichkeiten für viele Produkte stark anwachsen. Während einem Kunden zum Beispiel beim Konfigurator des BMW 1er Coupé heute nur 12 Lackfarben und 14 Polstermaterialien zur Verfügung stehen, sind es in zwanzig Jahren vielleicht jeweils 100 - und die Vordersitze können dann aus einem anderen Material bestehen als die Türpolster und Nackenstützen.

Doch unendlich werden die Freiheiten des Kunden auch in mittelfristiger Zukunft nicht sein - außer vielleicht annähernd in der Druckindustrie. "Es wird immer nur eine begrenzte Auswahl geben, aus der der Kunde wählen kann", ist sich Meinrad Happacher, Chefredakteur der Fachzeitschrift Computer&Automation  , sicher. "Nur in diesen Rahmen sind die Produkte optimiert, nur für die getesteten Komponenten haben sie ihre Zulassung, nur mit ihnen kann der Hersteller die Qualität sicherstellen und zum Beispiel Gütesiegel vergeben."

Industrie 4.0 - aber keine wirkliche Revolution
Der Begriff Industrie 4.0 bezeichnet die vierte Stufe der industriellen Revolution. Durch die Vernetzung aller Player in der Fertigung und die dezentrale Steuerung der einzelnen Komponenten soll es einen enormen Produktivitätsschub geben - wie es zum Beispiel bei der Einführung der Massenproduktion war. Aber ob die Änderungen der Produktionsprozesse so tiefgreifend sind, dass man diesen Vorgang als Revolution betrachten kann, darüber scheiden sich die Geister. Tatsächlich ist es fraglich, ob man eine Revolution schon im Voraus als solche bezeichnen darf. Außerdem ändert sich die Industrie nicht von heute auf morgen grundlegend. Genauso wenig zieht die Smart Factory gesellschaftliche Umwälzungen mit sich. Stattdessen gleicht die Entwicklung einer Evolution, weil es sich eher um Weiterentwicklungen als um wirklich Neues handelt.
Industrie 4.0: die vier Stufen der Industriellen Revolution
Industrie 4.0: die vier Stufen der Industriellen Revolution (Grafik: DFKI) Quelle: www.dfki.de

Doch bevor Mass Customization im großen Stil betrieben werden kann, muss die digitale Lücke zwischen den vorgelagerten Prozessen, der digitalen Planung und der realen Produktion geschlossen werden. "Diese Durchgängigkeit ist in Ansätzen heute schon machbar", sagt Detlef Zühlke, "allerdings nur in den geschlossenen Welten der großen Hersteller wie Siemens, die Produkte entlang des gesamten Lebenszyklus einer Produktionsanlage liefern." Die Schließung der digitalen Lücke ist der erste Schritt zur individuellen Massenfertigung und zur komplett digital integrierten Produktion - der Produktion der Zukunft:

Die Evolution bis zur komplett vernetzten Produktion der Zukunft:

  • Digital integrierte Produktionsinseln:

    Roland Bent, Phoenix Contact (Bild: Roland Bent,  Phoenix Contact)
    Bild: Roland Bent, Phoenix Contact
    Roland Bent, Phoenix Contact

    Zuerst werden einzelne Hersteller ihre eigene Produktion digitalisieren. Das Projekt Smart Factory   in Kaiserslautern macht es vor: Mit der dort installierten Anlage kann ein individualisiertes Produkt - Seifenflaschen - in der Losgröße 1 nach Kundenwunsch hergestellt werden. Die Flaschen sind mit einem RFID-Tag bestückt, der mit den Maschinen kommuniziert und ihnen die Befehle für den jeweils nächsten Produktionsschritt gibt.

    Roland Bent von Phoenix Contact  , Anbieter von elektrischer Verbindungstechnik und industrieller Automatisierung, beschreibt den Idealfall: "Die zu produzierenden Produkte kennen ihre Produktionsanforderungen und können den Prozess der Produktion und der Materialorganisation dynamisch gestalten." Softwareseitig können Product-Lifecycle-Management-Systeme (PLM) hier den Grundstein legen. Sie können schon heute sämtliche Informationen, die im Verlauf des Lebenszyklus eines Produktes anfallen, nahtlos integrieren.

    Und auch beim Anbieter von Steuerungs- und Automatisierungstechnik Festo gibt es bereits digital integrierte Produktionsinseln. Hartmut Berthel, der bei Festo im Informationsmanagement für den Bereich Manufacturing tätig ist, erklärt: "In ausgewählten Bereichen ist die Integration von den CAD-Anwendungen über CAP- und CAM-Anwendungen bis zu den Produktionsmaschinen bereits durchgängig realisiert. Dadurch können wir kundenindividuelle Produkte wesentlich schneller herstellen. Zum Teil brauchen wir statt früher fünf heute nur noch zwei Tage. Phoenix Contact erwartet sich von einem solchen System Einsparungen für das Umrüsten und Einstellen von bis zu 30 Prozent.

    Setzt sich durch: in 5 bis 10 Jahren

  • Vernetzung mit dem Kunden:

    Roman Dumitrescu, Its OWL (Bild: Roman Dumitrescu)
    Bild: Roman Dumitrescu
    Roman Dumitrescu, Its OWL

    Anschließend erfolgt die externe Vernetzung des Herstellers mit dem Kunden. Dadurch wird der Kunde stärker in den Entwicklungsschritt eingebunden. Sei es im B2C-Bereich, in dem der Endkunde vom heimischen Computer aus sein Wunschprodukt gestalten kann. Oder im B2B-Bereich, wo der Käufer einer Produktionsanlage seine Ideen und Anforderungen direkt bei der Modellentwicklung einbringen kann. "In 10 bis 15 Jahren könnten diese Modelle schon viel stärker im Marketing beim Kunden eingesetzt werden", glaubt Roman Dumitrescu. "Ein Teil der Wertschöpfung läge dann aber natürlich nicht mehr beim Unternehmen." Dumitrescu ist Geschäftsführer Strategie, Forschung und Entwicklung des Technologie-Netzwerks Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe   (Its OWL). In diesem Netzwerk entwickeln 174 Technologiefirmen gemeinsam mit Forschungseinrichtungen in 45 Forschungsprojekten intelligente Produkte und Produktionsverfahren aus verschiedenen Bereichen.

    Setzt sich durch: Zum Beispiel in der Druckindustrie ist die komplett automatisierte Auftragsdurchreichung von der Bestellung bis zur Auslieferung zum Teil schon realisiert. In den meisten anderen Industrien wird es noch 10 bis 15 Jahre dauern.

  • Vernetzung mit den Lieferanten:
    Die Lieferanten werden in Zukunft ebenfalls verstärkt digital an die Produktionsfirmen angebunden. Nur dadurch können Hersteller auf die kundenindividuelle und vorher oft nicht absehbare Nachfrage reagieren, ohne dass die Lagerkosten ins Unermessliche steigen. Der Lieferauftrag von Bauteilen und Materialien wird automatisch bei Eingang der Bestellung ausgelöst. Außerdem kann der Hersteller durch diese Vernetzung jederzeit die Lagerbestände seiner Lieferanten einsehen und bei Bedarf auf einen alternativen Partner zurückgreifen, bei dem das gewünschte Teil noch in ausreichender Menge im Regal liegt.

    Setzt sich durch: In Ansätzen wurden die ersten Lieferanten-Hersteller-Netze bereits aufgebaut; Dell   ist ein Beispiel dafür. Bis sich dieses Modell durchsetzt, werden aber voraussichtlich noch 15 bis 25 Jahre vergehen.
Informationsfluss zwischen den verschiedenen Beteiligten an einer industriellen Produktion
Informationsfluss zwischen den verschiedenen Beteiligten an einer industriellen Produktion (Grafik: Geisberger/Broy (Hrsg.): agendaCPS (acatech STUDIE), Heidelberg u. a.: Springer Verlag 2012) Quelle: http://www.acatech.de/industrie4.0

  • Standards werden etabliert:
    Bevor alle Akteure einer Produktion vernetzt werden können, sind Standards gefragt. Detlef Zühlke gibt ein Beispiel: "Der Output eines PLM-Planungstools lässt sich nicht direkt in den Codes für die spei­cher­pro­gram­mier­ba­ren Steue­run­gen eines beliebigen Herstellers übersetzen." Hier, wie auch im Netzwerkbereich, seien Standards gefragt. "Die Herausforderungen ergeben sich immer dann, wenn verschiedene Systeme interagieren und Daten konsistent bereitgestellt werden müssen", ergänzt Roland Bent. "Oder, wenn Einzellösungen zu übergreifenden Systemen integriert werden sollen."

    Aber eine einheitliche Architektur zu schaffen, ist ungleich schwieriger als zum Beispiel in der IT: "In der Produktionstechnik sind die Standards über Jahre hinweg aufgebaut worden", weiß Roman Dumitrescu. Wenn die Branche aber in der Industrie 4.0 ankommen wolle, müssten die verschiedenen Architekturen kompatibel gemacht werden. "Die produzierende Industrie muss sich dahingehend öffnen." Hartmut Berthel sieht die Standardisierung als eines der zentralen Probleme bei der Entwicklung der zukünftigen Industrie an. "Die Datenkompatibilität fehlt heute noch an den meisten Stellen, damit Daten durchgängig zur Verfügung gestellt werden können, ohne dass wesentliche Nachkorrekturen nötig sind."

    Setzt sich durch: in 25 bis 35 Jahren

  • Sicherungsfragen werden geklärt
    Heute ist das Bedenken bei vielen Herstellern bezüglich Sicherheit noch sehr groß. Hartmut Berthel erläutert das Problem: "Hersteller, darunter auch Festo, wollen zum Beispiel ihre Produkt- und Prozessdaten nicht im Internet speichern. Die Datensicherheit ist heute einfach nicht gegeben." In Zukunft muss deshalb stark daran gearbeitet werden, die Betriebs- und Angriffssicherheit in den intelligenten Produktionssystemen zu gewährleisten. Die Anlagen, Produkte und sensiblen Daten müssen vor unbefugtem Zugriff, Produktpiraterie und sonstigen Hackerangriffen geschützt werden. Erst wenn dieser zweite kritische Punkt, neben den Standards, gelöst wird, kann die Vernetzung aller Komponenten und Unternehmen über das Internet - wie es der Ansatz der Industrie 4.0 vorsieht - starten.

    Setzt sich durch: in 25 bis 35 Jahren

  • Offene Plattform wird die Basis:
    Langfristig ist in der Industrie ein ähnliches System denkbar, wie wir es von Betriebssystemen für Smartphones kennen. Eine (oder eine Handvoll) offene Softwareplattform, nach dem Vorbild von Android oder iOS, könnte die Basis für sämtliche industrielle Fertigungseinrichtungen bilden. Alle Steuerungsprogramme, Maschinensoftware, Lifecycle-Management-Systeme und mehr werden wie Apps dafür programmiert. Dadurch fügt sich jedes Teil nahtlos in die Produktionsnetze ein und zudem können die Hersteller mit ihren Kunden und Lieferanten kommunizieren, weil alle Systeme auf derselben Architektur aufbauen.

    Detlef Zühlke hält ein solches Szenario tatsächlich für realisierbar: "Wenn jedes Element in der Produktion smart wird und damit einen leistungsfähigen Webserver beinhaltet, wird man entsprechende Betriebssysteme dafür benötigen. Neben µLinux sind hier sicher auch Systeme wie Android interessant, die dann bereits weitgehend vorbereitet sind auf App-Erweiterungen." Aber er gibt zu bedenken, dass vor der Nutzung solcher Systeme in der Industrie das Problem der Sicherheit gelöst werden müsse. Neben dem Schutz vor unbefugten Zugriffen geht es um die Sicherheit vor Ausfällen in solch einem offenen System, in dem Änderungen schwierig nachvollziehbar sind.

    Setzt sich durch: in 30 bis 50 Jahren

  • Weltweite Vernetzung:
    Dieses System ließe sich weltweit perfektionieren, wenn sich darüber alle Unternehmen weltweit miteinander vernetzen würden - und somit quasi ein riesiges industrielles soziales Netzwerk bilden würden. Das würde die Ausprägung der Mass Customization noch wesentlich weiter vorantreiben, weil jeder Hersteller mit wenigen Klicks - oder sogar automatisch - Zugriff auf jede Farbe, jedes Material, jedes Bauteil hätte.

    Was für Big Data heute noch Zukunftsmusik ist, könnte damit in langfristiger Zukunft auch die Industrie umkrempeln: Für einen reibungslosen Ablauf könnten alle weltweit verfügbaren Waren mit Tags zu all ihren Eigenschaften versehen werden. Über Schnittstellen würden sie in einer Datenbank eingespeist, auf die jeder Hersteller Zugriff hat. Zum Beispiel ein Anbieter von individuellen Sportschuhen würde die Datenbank an seinen Onlineshop mit Produktkonfigurator anschließen. Ein Algorithmus filtert die Materialien heraus, die sich in den Schuhen verarbeiten lassen und dabei noch wirtschaftlich sind. Durch eine solche Verknüpfung könnten viele Grenzen der Mass Customization überwunden werden.

    Setzt sich durch: in 70 Jahren und mehr
Wie schnell sich die digitale Vernetzung in den Fabriken durchsetzt, hängt stark von den Branchen und Anwendungsfeldern ab. Unternehmen mit starker Variantenausprägung und kurzen Produktlebenszyklen werden am ehesten von den Vorteilen profitieren:



Wie weit die Digitalisierung in welchen Branchen in 25 Jahren sein wird

Branche Digitalisierungsanteil in 25 Jahren Warum ist das so?
Anlagen- und Maschinenbau 70 % Die Digitalisierung und Automatisierung im Maschinen- und Anlagenbau entwickelt sich bei den großen Playern schon heute zügig. Aber viele kleine und mittlere Unternehmen können sich die digitale Umrüstung nicht ohne Weiteres leisten.
Automotive 100 % Die großen Automobilkonzerne werden unter den ersten Großproduzenten sein, die die digitale Fertigungsstraße vollständig integrieren; unter anderem, um preislich mit der Konkurrenz aus dem Ausland mithalten zu können.
Computerindustrie 90 % Weil sich der Zusammenbau von Computern immer häufiger am Kundenwunsch orientieren wird, stellen viele Hersteller, allen voran die großen Konzerne, auf eine Digitalisierung der Produktion um.
Druckbranche 100 % Eine komplett durchgängige Digitalisierung der Druckproduktion ist heute schon möglich und zum Teil auch realisiert. Dieser Trend wird sich bis zur Sättigung fortsetzen.
Kosmetik 40 % Zwar ist Stückzahl 1 in der Kosmetikindustrie in Zukunft nur ein Nischenthema, aber da die Hersteller viele saisonabhängige Serien mit kleinen Stückzahlen produzieren und der Produktzyklus kurz ist, lohnt sich für immer mehr die digital integrierte Fertigung.
Lebensmittelindustrie 50 % Für kleine Lebensmittelhersteller ist ein Umrüsten auf eine digitale Produktion vorerst zu teuer. Da kaum individuelle Produkte angeboten werden, warten auch größere Hersteller mit der Umstellung.
Möbel 60 % Der stärker werdende Wunsch nach individuellen Möbeln bringt immer mehr Hersteller dazu, die Fertigung durchgängig digital zu verknüpfen.
Pharmaindustrie 75 % Die großen Pharmakonzerne werden ebenfalls recht schnell die digitale Produktion implementieren. Dadurch sinkt in dieser qualitätskritischen Branche die Fehlerhäufigkeit und der Preis.
Spielzeugbranche 60 % Mehr individuelle Spielzeuge und kurze Produktzyklen bei starker Variantenausprägung begünstigen in dieser Branche die durchgehend digitale Fertigung.
Bekleidungsindustrie 50 % Wegen der kurzen Produktzyklen, der hohen Vielfalt und der Pflicht, schnell auf die Mode und Nachfrage reagieren zu können, werden doch immer mehr Produktionen digital, auch wenn die individuelle Fertigung nur einen überschaubaren Anteil ausmacht.
Unterhaltungselektronik 50 % Da die meisten Unterhaltungselektronik-Produkte in Niedriglohnländern gefertigt werden, verzögert sich hier die Umstellung auf eine digitale Fertigung, Individualisierungen können dort aufgrund der geringen Personalkosten problemlos manuell umgesetzt werden.
Legende: Vorreiter: grün
Nachzügler: rot

Die gewachsenen Strukturen bremsen den Fortschritt

Digitalisierung und individuelle Fertigung gehen in Zukunft Hand in Hand. Je stärker die Fertigung digital integriert ist, desto agiler und flexibler werden die Fertigungsprozesse und desto leichter, schneller und günstiger kann Losgröße eins gefertigt werden. Sei es in Industriezweigen, die aus der Massenfertigung kommen, wie Kosmetik oder Unterhaltungselektronik. Oder sei es der Maschinen- und Anlagenbau, der schon immer auf Kundenwunsch produziert hat, dies aber dann schneller und günstiger tun kann.

Der Variantenreichtum in der Mass Customization wird in Zukunft stark ansteigen. Durch die zukünftige digitale Vernetzung der Hersteller mit Lieferanten und Kunden können mehr individuelle Wünsche realisiert werden und die Logistik mit der wachsenden Menge an Teilen und Materialien wird effektiver.

Technisch sind die meisten dieser Szenarien zur Zukunft der Industrie bereits realisierbar. Aber es sind die gewachsenen Strukturen in der Industrie, die eingesetzten Systeme, die Bedenken und Ängste und die verbundenen Kosten, die heute die Entwicklung ausbremsen. Und diese Bedenken stünden ihr zu, wie Roman Dumitrescu findet: "Die Industrie ist zu Recht robust gegenüber schnelllebigen Trends. Was über 40 Jahre gewachsen ist und funktioniert, können Sie nicht so schnell über Bord werfen." - Aber langsam in einer schleichenden Evolution optimieren.

Wie die Zukunft der Industrie aussieht - vier Szenarien

Best-Case-Szenarien
Worst-Case-Szenarien
Aktiv
20%
Best-Case-Szenario

Hersteller weltweit vernetzen sich

Alle Bestreben der Initiative Industrie 4.0 treten nach und nach ein. Durch ausgeklügelte Sicherheitssysteme können die Bedenken der Hersteller bezüglich Datenspionage aus dem Weg geräumt werden. Auch das Problem der Standards kann mit einer neuen Plattform überwunden werden. Die Industrie ist in 35 Jahren weltweit vernetzt, was die Produktion effektiv und erschwinglich macht und individuelle Fertigung zum wichtigsten Standbein macht.

Aktiv
20%
Worst-Case-Szenario

Vernetzung scheitert an Sicherheitbedenken

Es können keine Sicherheitssysteme etabliert werden, die Hackerangriffe auf vernetzte Fabriken 100-prozentig verhindern können. Deshalb scheuen sich die Hersteller, ihre Prozesse über das Internet zu steuern und ihre Daten in der Cloud abzulegen. Damit sind die Grenzen der Vernetzung die Mauern einer jeden Fabrikhalle.

Passiv
50%
Best-Case-Szenario

Vernetzung kommt langsam voran

Bis alle Sicherheitsbedenken gegenüber der internetbasierten Vernetzung ausgeräumt sind dauert es Jahrzehnte. Auch die Standardisierung hält die Industrie 4.0 unnötig lange auf. Erst nachdem die Hersteller erkannt haben, dass sie sich auf eine einheitliche Systemarchitektur einigen müssen, kommt die Vernetzung in Gang. Da aber die einzelnen Fabriken schneller digital werden, kann das Thema Mass Customization zügig vorangebracht werden.

Passiv
10%
Worst-Case-Szenario

Die Industrie weigert sich

Die deutschen Hersteller ruhen sich auf ihrer weltweiten Vormachtstellung aus und halten Digitalisierung und Vernetzung nicht für notwendig - und außerdem nicht sicher und wegen fehlender Standards zu kompliziert. Nur einige wenige Vorreiter etablieren entsprechende Systeme, die aber Insellösungen bleiben. Andere Industrienationen nutzen den Vorteil und bauen ihre Kompetenzen auf dem Gebiet aus. Wenn Deutschland langfristig wettbewerbsfähig sein will, wird es irgendwann das Knowhow aus dem Ausland zukaufen müssen.

Thema: Smart Production: Wie individuell und intelligent die Industrie 2040 sein wird

Kommentar von Verena Gründel

Smart Factory macht die Industrie wieder sexy

Vielleicht ein bisschen träge - aber alles andere als langweilig. In der Industrie liegt noch viel Potenzial für App-Entwickler, Big-Data-Spezialisten und Cloud-Dienstleister.

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Verena Gründel, iBusiness (privat)
Bild: privat
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