Industrie 4.0 – Eine kritische Bestandsaufnahme

Wie der Change Management Hype Cycle wunderschön zeigt, gibt es neben Industrie 4.0 derzeit kaum ein anderes Thema das ähnlich stark gehyped wird. Um das Thema voran zu bringen und durch das Tal der Ernüchterung zu treiben, möchte ich euch meine Erkenntnisse zum Thema Industrie 4.0 in Form von vier provokanten Thesen weitergeben:

1. Es gibt keine vierte industrielle Revolution

In zahlreichen Schaubildern wird die Entwicklung von Industrie 1.0 (mechanischer Webstuhl 1784) über Industrie 2.0 (Fließband 1870) bis hin zu Industrie 3.0 (speicherprogrammierbare Steuerung 1969) dargestellt. Der Schritt zu Industrie 4.0 sollen Cyber-Physische-Systeme sein. Also Hardware mit Software. Ich glaube nicht das wir es gegenwärtig mit einer vierten industriellen Revolution zu tun haben. Wenn überhaupt, sind wir mitten in Industrie 3.0. Durch Einsatz von Elektronik und IT sollen Produktionsprozesse digitalisiert werden.

Warum spricht dennoch alles von Industrie 4.0? Vermutlich verhält es sich so, wie Karl-Heinz Weidmann von der FH Vorarlberg in seinem untenstehenden Kommentar geschrieben hat: “Zunächst darf man aus meiner Sicht nicht übersehen, dass es sich beim Schlagwort I4.0 um eine Vision handelt.” Passend dazu eine Abbildung aus der acatech Studie “Industrie 4.0 Maturity Index”.

FRITZ Industrie 4.0 Maturity Index

Nach meiner Erfahrung sind wir gegenwärtig in sehr vielen Bereichen auf Stufe 1 oder 2, d.h. wir beginnen analoge Prozesse zu digitalisieren und diese Insellösungen miteinander zu verbinden. Die Diskussion dreht sich aber vorwiegend um Stufe 5 und 6, also Systeme die vollständig autonom reagieren können. Der Witz an der Sache ist aber folgender, Stufe 1-2-3-4-5 lassen sich gerade im industriellen Umfeld nicht einfach überspringen. Was willst du bitte prognostizieren, wenn die zugrunde liegenden Daten nicht stimmen?

Vor diesem Hintergrund überraschen auch die Ergebnisse aus dem MuleSoft Connectivity Benchmark Report 2018 nicht weiter. Dabei wurden weltweit 650 IT Decision Makers aus Unternehmen größer 1000 Mitarbeiter befragt, was den die Ziele ihrer laufenden digitalen Transformationsprojekte sind:

MuleSoft Connectivity Benchmark Report 2018

Digitalisierung oder digitale Transformation und damit auch Industrie 4.0 ist gegenwärtig primär ein Effizienzthema, d.h. wir digitalisieren analoge Prozesse und verknüpfen Insellösungen miteinander (Stufe 1 und 2). Innovation im Sinne neuer Produkte und Services steht wenn überhaupt an zweiter Stelle (Stufe 3 bis 6).

2. Die Technologie für Industrie 3.0 ist reif

Der Gedanke Maschinen miteinander zu vernetzen, ist bereits relativ alt. Die Automatisierungspyramide (SPS-SCADA-MES-ERP) gibt es z.B. seit den 80er Jahren. Diese Idee in der Realität umzusetzen, war aufgrund der Reife diverser Technologien relativ schwer. Heute verfügen wir über ausreichend Bandbreite – WLAN, IPv6, OPC UA, Cloud. Alles Technologien und Standards, die erst seit wenigen Jahren verfügbar sind. Deshalb vermute ich, dass wir erst heute die notwendigen Mittel haben, um den Weg von Industrie 3.0 konsequent und wirtschaftlich fertig zu gehen. Aus diesem Grund fühlen sich Diskussionen über Industrie 4.0 häufig nach “altem Wein in neuen Schläuchen” an.

3. Weil es ein Technologie-Push ist, fehlen die Anwendungsfelder

Viele Industrie 4.0 Prediger müssen sich die Frage gefallen lassen, was denn der Unterschied zu BDE/MIS/MES sein soll. An dieser Stelle kommen wenige Argumente:

  • Echtzeitverfügbarkeit von Produktionsdaten
  • Einheitliche Schnittstellen
  • Bessere Usability

Aber was ist der wirkliche Nutzen? Ich behaupte, dass es heute keinen wirklichen Nutzen gegenüber einem gut funktionierendem BDE/MIS/MES gibt bzw. alles darüber hinaus nicht wirtschaftlich darstellbar ist. Was mich zu meiner letzten These führt.

4. In den nächsten 5 Jahren könnte sich einiges tun

Wie der Gartner Hype Cycle schön aufzeigt, sind diverse Technologien am reifen, die Phantasie in die Sache bringen könnten: Machine Learning, Cognitive Expert Advisors und Smart Robots. Wenn nämlich alle Produktionsanlagen vernetzt sind und wir durch diese Technologien eine gewisse Intelligenz aufbauen können, wäre folgender Schritt gut denkbar:  Produktionsanlagen planen, steuern, warten und reparieren sich – ggf. auf Basis der eingelasteten Kundenaufträge – selbst. Das würde dann Stufe 6 des oben dargestellten Industrie 4.0 Maturity Index entsprechen.

FRITZ Industrie 4.0

Fazit – Industrie 4.0

Keine Panik – es ist noch nicht allzu viel passiert. Die Kosten der Digitalisierung über Stufe 2 hinaus sind nach wie vor hoch. Nur über große Stückzahlen bzw. hohe Varianz lassen sich diese Kosten amortisieren. Nach wie vor kann der Produktionsmitarbeiter Schwankungen in der Nachfrage besser ausgleichen: Leiharbeiter, flexible Arbeitszeitkonten usw. Dennoch sollte man die Augen offen lassen. In den nächsten fünf Jahren könnte sich einiges bewegen. Ich bin gespannt auf eure Kritik!

Patrick FRITZ
Dr. Patrick Fritz

P.S. Hier geht es weiter zum Anschlussartikel “Einkauf 4.0 – Eine kritische Bestandsaufnahme”.

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2 Kommentare zu “Industrie 4.0 – Eine kritische Bestandsaufnahme
  1. Thomas Schwarz sagt:

    1. Es gibt keine 4. industrielle Revolution.
    Generell halte ich nichts vom Begriff Revolution. Auch das 4.0 ist wohl nur ein Marketing-Gag. Deiner Interpretation der Thematik als „Nachwirkung“ der SPS Einführung kann ich mich aber auch nicht anschließen. Meine Bedenken lassen sich wohl am Besten mit einem Vergleich zur Softwarewelt erläutern. Diese zwei Bereiche sind wohl ziemlich parallel verlaufen. Auch dort wurde in den 1960ern noch auf zentrale, monolitische Systeme gesetzt. Gleiches gilt für die Nutzung von SPSen. Diese werden nur höchst selten vernetzt eingesetzt und falls das getan wird, dann sogut wie immer in einer Singlemaster/Multislave Konstellation auf Anlagenebene. Anlagenvernetzung als solche war damals einfach technisch (Speicher, Bandbreite, Taktrate) nicht möglich. Die Neuerung für mich ist, dass jetzt nicht nur Anlagenweit vernetzt wird, sondern Fabriks-/Unternehmensweit. Gleiches findet sich in der Softwareentwicklung aktuell unter dem Schlagwort Microservice (früher mal SOA usw.). Auch dort wird der Monolith durch ein Netzwerk an kleinen Spezialisten ersetzt.

    2. Die Technologie für Industrie 3.0 ist reif.
    Ist sie schon lange, aber keinen hat es interessiert. Auch hier ist es wieder der gedankliche Wechsel vom Monolith/der Kathedrale zum Basar. Viele Lösungen der Automatisierungspyramide sind am Vendor Lock-in und an der Unwissenheit der Nutzer/Entscheider gescheitert. Kaum ein Produktionsleiter hatte bisher Know How in der IT. Auch viele der Mitarbeiter kamen/kommen aus der Elektrotechnik/dem Maschinenbau und für die Informatiker war es nie ein Thema, in die Produktion zu gehen. Das disziplinenübergreifende Denken/Arbeiten setzt sich erst langsam durch. Als Anekdote kann gesagt werden, dass der Begriff Automatisierungstechnik von vielen Firmen in der Region noch immer in Elektrotechnik und Maschinenbau geteilt wird und es dafür eine jeweils unabhängige Fachabteilung gibt.

    3. Weil es ein Technologie-Push ist, fehlen die Anwendungsfelder.
    Anwendungsfelder gibt es genug. Es ist wohl wie beim Laser, wahnsinns Potential aber das in fachfremden Bereichen. Industrie 4.0 ist was für die Operations, aber das Know-How ist klassische Software- und Systemarchitektur. Diese Bereiche treffen sich nur ganz selten.
    Für mich sind die Vorteile gegenüber BDE/MIS/MES erhöhte Robustheit und Flexibilität. Auch kann ich sehr viel bessere Planung auf einer dezentralen Ebene durchführen. Dann kommen noch das Deployment und die verteilte Architektur dazu, aber das ist was für die Informatiker.

    4. In den nächsten 5 Jahren könnte sich einiges tun.
    Den Satz mit den selbstplanenden Produkten kann ich so unterschreiben. Dazu wird aber eine gewisse Varianz in den Produkten benötigt, ansonsten ergeben sich daraus keine Vorteile.

    Fazit – Industrie 4.0
    Die Kosten für die Automatisierung würde ich nicht dieser Bewegung zurechnen, da geht es um die Flexibilisierung der Maschinen. Die kostet dann etwas, aber überschaubar. Den Nutzen/Vorteil sehe ich auch nicht in den hohen Stückzahlen, sondern in der besseren Auslastung der Maschinen und Anlagen. Jede Anlage die ich nicht bauen/Kaufen muss, ist bares Geld wert. Auch hinkt der Vergleich mit den Mitarbeitern, da fischen Anlagen und Personen nicht im selben Teich.

  2. Karl-Heinz Weidmann sagt:

    Zunächst darf man aus meiner Sicht nicht übersehen, dass es sich beim Schlagwort I4.0 um eine Vision handelt. Das ist auch gut so. Es ist gerade in unserer Zeit besonders notwendig wieder Vision und Ziele zu entwickeln und zu entwerfen.
    Von einer Vision dann aber Praxistauglichkeit und direkte Operationalisierbarkeit zu verlangen ist wohl über das Ziel geschossen.
    Vielmehr gilt es die Treiber zu analysieren und in den Dienst der Vision zu stellen.
    Da ist sicherlich zunächst die Technik, aber auch der Markt – denn wer
    fordert denn individuelle Produkte, wer bietet sie an? Nicht die Technik! – also demand-side und die Betriebswirtschaft weil es um Differenzierung geht.
    Es ist schon richtig, dass hier die Technik zu Hilfe kommt. Ganz besonders die Informatik und das ganz einfach weil sie die Methoden und Konzepte parat hat.
    Es ist natürlich völlig richtig anzumerken, dass alles schon einmal da war und es nichts Neues gibt. Aber dieses Argument ist leider vollumfassend.
    Was ist denn beispielsweise der Unterschied zwischen einem alten Schachcomputer der 80er (Mephisto I) und dem Schachapp auf dem modernen Mobiltelefon? Keiner!
    Dennoch: Wieviele Schachcomputer werden wohl in 2017 verkauft werden?
    Ob Revolution oder Evolution ist nicht so wichtig. Die Entwicklungen sind so oder so unstetig. Es ist allerdings grundsätzlich so, dass wir im Voraus – im Nachhinein ist alles klar und offensichtlich – schwer erkennen können was bei der Kombination von verschiedensten Konzepten/Systemen herauskommen wird. Meist müssen wir uns mit Versuchen und/oder Modellierung, und damit einer Annäherung, helfen.
    Zusätzlich versuchen wir meist den Analogieschluss. Aber wie heißt es so schön: nicht alles was hinkt ist ein Vergleich.
    Dies gilt besonders in der Hochtechnologie. Moor’s Law ist in den direkt betroffenen Wissenschaften noch nicht begriffen. Wie soll das denn in verwandten Anwendungsgebieten besser sein?
    Mit der Elektronik und damit der Informatik zieht aber genau diese Potenzfunktion in die Produktion und damit in die Betriebe generell ein. Ob wir etwas dazu beitragen oder nicht. Die Einstellung “auch dieser Hype wird vorübergehen” hilft nicht.
    Besser wir setzen uns heute damit auseinander!

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