Digitaler Reifegrad: Der Weg zur smarten Prozessfertigung

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Digitalisierung soll auch die Prozessfertigung flexibler machen. Doch wie kommen Unternehmen zu einem klaren Bild ihres Reifegrades und zu einer strukturierten digitalen Weiterentwicklung?
Digitaler Reifegrad

Quelle: Photo Smile/Shutterstock

Digitaler Reifegrad: Der Druck auf die Prozessfertiger nimmt zu. Krisen, wie die Corona-Pandemie, führen zu Auftragsschwankungen und zu sinkenden als auch stark steigenden Nachfrage an Gütern. Das erfordert kurzfristige Anpassungen der Prozesse und bei Rohmaterialien, denen traditionelle Technologien und Arbeitsmethoden, wie sie häufig in der Chemie- und Prozessindustrie an den Großanlagen vorzufinden sind, entgegenstehen.

Digitaler Reifegrad: Strukturierte Digitalisierung als Treiber

Um die Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu sichern, die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu steigern sowie eine kürzere Time-to-Market-Zyklen zu garantieren, sind neue Kompetenzen stärker gefragt denn je.

Die Technologien und Gestaltungsmaßnahmen der vierten industriellen Revolution, Industrie 4.0, zeigen den Weg hin zu einer vernetzen, datengetriebenen und smarten Produktion auf. Neue, digitale Technologien und die Vernetzung von Gegenständen, Geräten und Maschinen steigern die Flexibilität, Effektivität und Qualität der Produktion. Um die gesetzten Ziele zu erreichen und zugleich die Digitale Transformation gewinnbringend voranzutreiben, bedarf es jedoch einem strukturierten und standardisierten Ansatz.

Reifegradmodelle stellen mit der Diagnose und Messung von Erfolgsfaktoren sowie der Weiterentwicklung und Verbesserungen von Schwachstellen ein geeignetes Vorgehen dar. Um die große Anzahl an Reifegradmodellen für Unternehmen beherrschbar zu machen, hat der VDI (Verein Deutscher Ingenieure) ein Normierungsverfahren zur Identifikation eines geeigneten Reifegradmodells angestoßen. Die gerade entstehende Norm VDI 4000 stellt ein Tool zur vereinfachten Suche nach einem, für das jeweilige Unternehmen passenden, Reifegradmodells dar. Im entsprechenden Ausschuss sitzen produzierende Unternehmen wie Akzo, Viega, BASF, Saint Gobain und Kuraray sowie Anbieter wie das Industrie 4.0 Maturity Center, Atlan-tec oder PTC. Die Ergebnisse werden Ende 2020 zunächst in einem VDI-Richtlinien-Entwurf erscheinen.

Systematische Transformation und Evaluation von Produktionssystemen

Innerhalb des VDI-Normverfahrens wurden zur Beschreibung der Reifegradstufen die des Acatech-Industrie-4.0-Maturity-Index genutzt, welche sich an den Entwicklungsstufen der Datenanalysen orientieren. Dieser unterscheidet sechs Reifegradstufen der Digitalisierung, entlang derer Unternehmen ihre individuellen Ansätze aufeinander abstimmen können.

Die ersten beiden Stufen, Computerisierung (Stufe 1) und Konnektivität (Stufe 2) repräsentieren noch keine Industrie 4.0, stellen jedoch mit ihren Initiativen die Grundlage für eine Industrie 4.0-Implementierung dar. Hierbei stehen etwa die Einführung von Informationstechnologien sowie deren Vernetzung im Fokus. Aufbauend auf der Konnektivität, werden in einem ersten Transformationsschritt der Industrie 4.0, Sichtbarkeit (Stufe 3), Entscheidungen auf Basis der gewonnenen Daten getroffen. Die zunehmende Verfügbarkeit von Informationen ermöglicht ein vollständiges Datenabbild der Geschäftsprozesse, was zur Unterstützung von fundierten Entscheidungen beiträgt. Dies wird auch als der digitale Schatten verstanden.

In der vierten Stufe, definiert als Transparenz, geht es um das Verstehen von komplexen Zusammenhängen. Die angemessene Nutzung der erzeugten Informationen durch den Einsatz von Analysen führen zu einem besseren Prozessverständnis. Dieses beschleunigt die Entscheidungs- und Anpassungsprozesse in den Unternehmen.

Die letzten beiden Stufen, Prognosefähigkeit (Stufe 5) und Adaptierbarkeit (Stufe 6), fokussieren das proaktive Handeln für bevorstehende Situationen sowie die Selbstoptimierung der Systeme. Simulationen prognostizieren zukünftige Ereignisse und antizipieren angemessene Reaktionen auf veränderte Bedingungen, die teilweise autonom von Maschinen vorgenommen werden.

Digitaler Reifegrad: Die vier zentralen Gestaltungsfelder

Die sechs Reifegrade werden anhand von vier zentralen Gestaltungsfeldern bewertet. Das Gestaltungsfeld Ressourcen umfasst sowohl physische als auch immaterielle Ressourcen. So müssen zum einen Mitarbeiter ein Verständnis für die bereitgestellten Informationen entwickeln und effizient über Schnittstellen kommunizieren. Zum anderen muss die technische Ausstattung Daten erfassen und verarbeiten können.

Das Gestaltungsfeld Informationssysteme umfasst einerseits die Integration der IT-Systeme und andererseits die Informationsverarbeitung. Dies erfordert die Entwicklung einer digitalen Informationsarchitektur, um die Erfassung, Verarbeitung und Verbreitung von Daten in Echtzeit zu ermöglichen. Somit müssen alle Systeme in einer gemeinsamen IT-Architektur integriert werden.

Digitaler Reifegrad
Die vier Gestaltungsfelder mit dem Bewertungsschema der sechs Reifegradstufen nach dem Acatech-Industrie 4.0 Maturity Index. Bild: Industrie 4.0 Maturity Center

Das Gestaltungsfeld Organisationsstruktur teilt sich in die interne Organisation sowie die Kollaboration im Wertschöpfungsnetzwerk auf. Ersteres beinhaltet etwa die Bildung von flexiblen Arbeitsgruppen beziehungsweise aufgaben- oder zielorientierten Teams. Zweiteres fokussiert die Förderung der Kommunikation und Vernetzung, sodass der Informationsaustausch weiter vereinfacht wird.

Das Gestaltungsfeld Kultur umfasst die Bereitschaft für Veränderung und die soziale Kollaboration. Ziel ist ein offener Erfahrungsaustausch, um den Umgang mit datengestützter Arbeit zu fördern. Darüber hinaus sollen die Mitarbeiter ermutigt und befähigt werden, neue Möglichkeiten und Ideen für zukünftige Veränderungen proaktiv zu verfolgen sowie die Umsetzung fortlaufend zu unterstützen.

Das richtige Reifegradmodell finden

Die Auswahl eines geeigneten Reifegradmodells erfolgt über die Identifizierung eines passenden Modelltyps im Abgleich mit den Zielen des Unternehmens. Dabei dient die Reifegraduntersuchung und der Detaillierungsgrad von Handlungsempfehlungen als primäre Entscheidungskriterien.

Es stehen drei Modelltypen zur Verfügung: Ein Schnelltest mit einfachem Fragenkatalog ohne Handlungsempfehlungen, ein erweiterter Schnelltest mit umfangreicheren Fragebogen und allgemeingültigen Handlungsempfehlungen, sowie eine umfangreiche Untersuchung mit internen und externen Experten mit detaillierten Ergebnissen und individuellen Digitalisierungsmaßnahmen.

Sekundäre Entscheidungskriterien können anhand der eigenen Zielsetzungen für die Reifegraduntersuchung festgelegt werden und unterstützen bei der Ermittlung eines geeigneten Modells. Hier sind sechs Kriterien zu beachten: Vorwissen, Ist-Analyse, Unterstützung, Unternehmensbereiche, Inhaltliche Aspekte und Darstellung der Ergebnisse. Jede dieser Kriterien kann auf einer Antwortskala von 1 (nicht/kaum zutreffend) bis 4 (voll zutreffend) nach den eigenen Prioritäten und Vorstellungen beantwortet werden. Abschließend erfolgen durch den VDI-Normausschuss geeignete und klassifizierte Vorschläge für ein passendes Reifegradmodell.

Strukturierte Reifegradermittlung mittels Plattform

Eines der Modelle zum Thema digitaler Reifegrad, das die VDI 4000 zur Verfügung stellt, ist der Industrie 4.0 Maturity Index (i40MI). Wegen der umfassenden Reifegraduntersuchung, der individuellen, unternehmensspezifischen Handlungsempfehlungen und der externen Beratungsexpertise wird der i40MI der umfangreichen Reifegraduntersuchung zugeordnet. Die Reifegradbestimmung wird durch eine externe Dienstleisterberatung unterstützt, um die Digitalisierungsziele voranzutreiben.

Digitaler Reifegrad
Beschreibung der Reifegradstufen nach dem Acatech Industrie 4.0 Maturity Index. Bild: Industrie 4.0 Maturity Center

Über eine Plattform lassen sich die Digitalisierungsprojekte erfassen und sofort auswerten. Zudem ermöglicht die Plattform ein Benchmarking verschiedener Standorte, einen Vergleich mit anderen Unternehmen oder das Zusammenführen verschiedener Digitalisierungsprojekte unterschiedlicher Standorte.

Mit einem solchen Verfahren können Unternehmen der Prozessindustrie ihren digitalen Reifegrad sukzessive steigern und künftig besser auf Nachfrageschwankungen reagieren.

Die Autoren: Dr.-Ing. Sebastian Schmitz ist Senior Manager Industrial Practice und M.Sc. Jonas Kaufmann ist Consultant Digital Transformation am Industrie 4.0 Maturity Center in Aachen.

Lesen Sie auch: Digitalisierung und IIoT: Verlieren deutsche Unternehmen den Anschluss?

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