Digitalisierung im Maschinenbau: Chancen und Risiken erkennen

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Digitalisierung im Maschinenbau: Chancen und Risiken erkennen

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Digitalisierung im Maschinenbau als große Chance? Unsere Expertenrunde liefert interessante Ansätze und Ideen rund um die digitale Transformation.
Digitalisierung im Maschinenbau

Quelle: shutterstock

Der Maschinenbau steht vor großen Herausforderungen. Die Unternehmen müssen in nächster Zeit nicht nur die Auswirkungen der Corona-Krise meistern, sondern sich auch Trends wie Klimaschutz, Mobilitätswende und Ressourcen­mangel stellen. Eines ist sicher: Die Digitalisierung im Maschinenbau wird dabei eine wichtige Rolle spielen. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen im Maschinenbau haben aber durch die digitale Transformation auch Chancen. Was sie dabei beachten müssen und wie die richtigen Schritte aussehen, verraten uns acht Experten aus Industrie und Forschung.

Fragen an die Experten:

  1. Was sind derzeit die größten Herausforderungen im Maschinenbau?
  2. Welche Auswirkungen haben Mega­trends wie Klimaschutz, Mobilitätswende oder Ressourcenmangel auf den Maschinenbau?
  3. Die Digitalisierung prägt den Maschinenbau auf entscheidende Weise. Viele aktuelle Beispiele stammen aber häufig aus größeren Unternehmen. Wie sollte eine Digitalisierungsstrategie für kleine und mittelständische Unternehmen aussehen?
Digitalisierung im Maschinenbau

1. Zunehmend prägen digitale Prozesse die Abläufe von Industrieunternehmen und bestimmen über den Erfolg oder Nicht-Erfolg von ganzen Firmen. Maschinenbauer stehen deshalb vor der wachsenden Herausforderung, ihre Abläufe stetig zu digitalisieren und sie an immer komplexer werdende Produktionskreisläufe anzupassen. Gleichzeitig gilt es, individuellen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden und disruptive Innovationen voranzutreiben, um auch langfristig erfolgreich zu wirtschaften. Erfolgsentscheidend für die Zukunft wird es daher sein, wie Maschinenbauer eine digitale Transformation entlang ihrer gesamten Wertschöpfungskette umsetzen.

2. Die Bewältigung dieser drei Herausforderungen benötigt eine völlig neue Herangehensweise. Lange Zeit wurde in der Fertigung auf physische Prototypen gesetzt. Durch den Einsatz von digitaler Simu­lationssoftware können diese auf ein Minimum reduziert und so wertvolle Ressourcen und Emissionen eingespart werden. Dies wirkt sich auch positiv auf die Klimabilanz aus. Bei der Mobilitätswende gibt es noch viele offene Fragen, beispielsweise, welcher Antriebstyp sich langfristig durchsetzen wird. Auch hier helfen digitale, virtuelle Lösungen Unternehmen dabei, schnell innovative Produkte auf den Markt zu bringen, die überdies im Einklang mit Natur und Gesellschaft stehen.

3. Die Digitalisierung ist häufig noch nicht bei KMUs angekommen, da viele Konzepte vornehmlich auf die Bedürfnisse großer Unternehmen zugeschnitten sind. Für die richtige Digitalisierungsstrategie benötigen KMUs nicht nur eine individuelle Beratung für die strategische Umsetzung digitaler Prozesse, wie wir das mit unserem Value-Engagement-Ansatz vorantreiben, sondern auch die richtigen Tools. Hier möchte ich das 3DExperience-Works-Portfolio nennen, das die Benutzerfreundlichkeit und die Vorteile von Solidworks mit der Leistungsfähigkeit und den Möglichkeiten der 3DExperience-Plattform in der Cloud verbindet. Damit wird die Digitalisierung der Produktentstehungsprozesse auch für KMUs profitabel umsetzbar.

Digitalisierung im Maschinenbau

1. Zu den größten Herausforderungen gehört für mich zunächst die aktuell schwächelnde Konjunktur und die sich verschärfende Situation durch die Corona-Krise. Außerdem halte ich den Wandel in verschiedenen Industrien, zum Beispiel in der Automobilindustrie, für eine Herausforderung. Hier verändern sich ganze Wertschöpfungsketten. Ich sehe diese Phase der Flaute als Chance, die es zu nutzen gilt, um in der Digitalisierung einen großen Schritt nach vorne zu machen.

2. Der Maschinenbau muss sich da­rauf einstellen und sowohl beim Bau der ­Maschine als auch bei Geschäftsmodellen Neues und Attraktives denken und entwi­ckeln. Betrachten wir beim Ressourcenmangel die Arbeitskraft oder die Forderung nach Produktivitätssteigerung, müssen Maschinenbauer nun auch die vor- und nachgelagerten Prozesse betrachten und automatisierte Lösungen für Logistik, Prüfung usw. aus einer Hand anbieten. Der Maschinenhersteller wird somit zum Systemlieferanten und kreiert neue Geschäftsmodelle.

3. Es gibt hier keine allgemeingültige Antwort. Es liegt am Unternehmen und dessen „Digitalisierungs-Index“. Eine Digitalisierungsstrategie für kleine und mittelständische Unternehmen sollte schrittweise wachsen und bei jedem Schritt einen Value Add erzeugen. Auch neue Geschäftsmodelle sind ein Hebel, um im Markt einen Unique Selling Point zu generieren. Die Frage ist, ob der Maschinenhersteller in Zukunft noch eine Maschine verkauft – oder Verfügbarkeit und Fertigungskapazität. Vielleicht werden in Zukunft Achsbewegungen eines Roboters aus der Cloud abgerechnet, statt eine Steuerung zu verkaufen. Service-Modelle für Condition Monitoring und Predictive Maintenance würden das Geschäftsmodell und die Digitalisierungsstrategie abrunden.

Digitalisierung im Maschinenbau

1. Viele Unternehmen stehen derzeit vor der Frage, wie sie in einem wirtschaftlich schwierigen Umfeld schnell und einfach ihre Kosten senken und im besten Fall dabei sogar ihre Technik verbessern können. Genau hier setzt igus mit seinen Motion Plastics an: durch die richtige Leitungsauswahl, smarte e-Ketten, die Reduktion der Wartungskosten oder Low-Cost-Automation, die sich nach nur wenigen Monaten amortisiert.

2. Der Maschinenbau ist derzeit auf vielen Ebenen gefordert. So gilt es neu zu denken und unter anderem für die eigenen Produkte als auch ihre Herstellung nachhaltige Lösungen zu finden. Auch wir sind uns dieser Verantwortung bewusst und haben zwei neue Projekte gestartet, die sich mit dem Thema Kunststoffrecycling befassen. So nehmen wir ausgediente Energieketten herstellerunabhängig zurück und verarbeiten sie zu verwendbarem Kunststoffgranulat. Darüber hinaus hat igus in eine Technologie investiert, mit der nicht recycelbare und gemischte Kunststoffabfälle in Erdöl umgewandelt werden können.

3. Digitalisierung ist zwar eine Herausforderung, aber mehr noch: eine Chance. Hier gilt es die erste Hürde zu nehmen, einfach mal einzusteigen und erste Erfahrungen zu sammeln. Ein Beispiel ist der Bereich ­Predictive Maintenance: Wenn ich wie bei unseren Smart Plastics weiß, wie lange meine Energiekette noch hält, dann vermeide ich nicht nur ungeplante Stillstände, sondern tausche auch nur dann aus, wenn es wirklich notwendig ist. Diese Konzepte wurden in den letzten Jahren permanent weiterentwickelt, sind einfacher zu installieren und zu betreiben, und das zu vergleichsweise geringen Kosten.

Digitalisierung im Maschinenbau

1. Hätten Sie mich das vor einigen ­Wochen gefragt, hätte ich als langfristige Herausforderung sicherlich die digitale Transformation genannt. Durch die aktuelle Lage rund um das Corona-Virus rücken diese Themen aber in den Hintergrund. Wichtig ist nun, dass der Maschinenbau sein operatives Geschäft kurzfristig sichern kann. In der langfristigen Sicht stecken in jeder Krise aber natürlich auch Chancen.

2. Den deutschen Maschinenbau zeichnet es aus, dass er solche Megatrends in der Vergangenheit immer exzellent aufgegriffen hat. Das Thema Energieeffi­zienz als Beitrag zum Klimaschutz ist für den ­Maschinenbau ein alter Hut. Auch Strate­gien zum Umgang mit dem Fachkräftemangel, beispielsweise in Form strategischer Kooperationen mit Hochschulen, sind heute keine Seltenheit mehr. Die Mobili­tätswende sehe ich allerdings vor allem für die Automobilzulieferer als große Herausforderung. Die Branche befindet sich in einem massiven Umbruch.

3. Durch die intensive Zusammenarbeit mit kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) im Spitzencluster it’s OWL erfahre ich, dass auch viele KMU bereits gute Beispiele haben, diese aber vielleicht nicht so prominent vermarkten. In der Vergangenheit haben wir bereits zahlreiche Digitalisierungsstrategien mit KMU erarbeitet. Dabei ist es wichtig, dass Unternehmen mindestens in zwei Richtungen denken: Produkt und Prozess. Einerseits muss es darum gehen, welche Auswirkungen die Digitalisierung auf ihr Produkt haben kann – also welche Innovation durch die Digitalisierung im Maschinenbau möglich sind. Andererseits sollten die KMU ihre Prozesse im Blick haben und deren Effizienz durch Digitalisierung steigern.

Digitalisierung im Maschinenbau – die Expertenrunde geht weiter

1. Neben dem immensen Kostendruck am Standort Deutschland durch die Globalisierung werden im Maschinen- und Fahrzeugbau die Entwicklungszyklen kürzer, wobei die Anforderungen der Kunden steigen und die Produkte komplexer werden. Unternehmen müssen also schneller werden und gleichzeitig die Qualität ihrer Produkte erhöhen. Mithilfe von digitalen Lösungen können wir beispielsweise erreichen, Prototypen digital zu entwerfen und frühzeitig durch Untersuchungen in gemischten virtuell-physischen XiL-Lösungen zu validieren. Ansätze wie diese sind logische Ergänzungen der Kernkompetenz eines Ingenieurs, Maschinen vor der eigentlichen Herstellung zu „erdenken“. Wir erleben eine Transformation des klassischen Maschinenbaus, hin zu integriertem Systemdenken. Als Bildungseinrichtung ist es unsere Aufgabe, die zukünftigen Inge­nieure auch darauf vorzubereiten.

2. Die von Ihnen angesprochenen Mega­trends sind – überspitzt gesagt – Geschenke an die Ingenieure dieser Welt. Jetzt, da Politik und Gesellschaft für diese Probleme sensibilisiert sind, gilt es, konkrete technologische Innovationen auf den Weg zu bringen, die Lösungen bieten. Hier sind der Erfindergeist in Forschung und Entwicklung und die anschließende wirtschaftliche Umsetzung in den Unternehmen gefragt. Wie stark die Auswirkungen sein können, das sehen wir derzeit vor allem bei den großen Automobilbauern und ihren Zulieferern. Dazu kommt noch die Herausforderung durch die aktuelle Corona-Krise, die sicher zu einer Rezession und erheblichen Arbeitsplatzverlusten führen wird.

3. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen haben – durch ihre typische inhärente Agilität – hier eine große Chance. Aber es benötigt eine Vernetzung unter­einander und einen unterstützten und ­belastbaren „Anschluss“ an die „Blutbahnen“ der Forschung. Hier Barrieren einzureißen, sehe ich als eine der Herausforderungen auch in der Politik und in den Verbänden. Gerade in der jetzigen Situation der Krise muss hier strukturiert und unbürokratisch ein Netzwerk aufgebaut und das „Fit machen für die digitale Zukunft“ gezielt für KMUs gefördert werden. Wir an den Universitäten sehen das auch als unsere Aufgabe, hier einen Innovationsbeitrag zu leisten. Nur der muss ­finanziert werden.

1. Technologische Innovation ist einer der wichtigsten Beitragsleister zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit. Sei es die Einführung neuer Technologien als Teil einer individualisierten Produktion, die Integration von Fertigungslösungen zur Verkürzung von Wertschöpfungsketten oder die Automatisierung von Prozessen: Innovation zu beherrschen, erfordert einen konsequenten Umgang mit technologischen Risi­ken. Dies lässt sich durch die Initiierung eines Reifegrad-orientierten Entwicklungsprozesses unterstützen, durch den Risiken abgesichert werden und der tatsächliche Fortschritt einer neuen Entwicklung professionell bewertet wird. Das größte Handlungsfeld im Maschinenbau bei Phoenix Contact stellt aktuell die Varianz in Artikeln und Los­größen dar. Die hierfür notwendige Flexibilisierung wird zunehmend technisch in den Montagemaschinen abgebildet.

2. Die Mobilitätswende generiert gleichermaßen Risiken wie Potenziale. Maschinenbauer, die ihre Kompetenzen rechtzeitig auf die Wertschöpfungsketten entlang der E-Mobilität ausrichten, haben sehr gute Perspektiven. Das erleben wir hautnah bei Phoenix Contact E-Mobility GmbH, die ­Lösungen im Bereich der Ladeinfrastruktur anbietet. Die Basis ist gutes Fachpersonal, das die wichtigste und knappste Ressource darstellt. Viele Maschinenbauunternehmen werden zukünftig ihr Fachpersonal vermehrt selbst ausbilden und spezialisieren.

3. Die Investitionsschwelle zum gewinnbringenden Einsatz digitaler Technolo­gien ist immer noch sehr hoch und für kleinere Unternehmen oft nicht leistbar, zum Beispiel die Bereiche Leittechnik, Bildverarbeitung und Condition Monitoring, beziehungsweise mit einem großen Risiko verbunden. Gerade kleinere Unternehmen sollten auf bewährte Lösungen setzen.

Digitalisierung im Maschinenbau

1. Eine flexible Produktion, immer kürzere Inbetriebnahme- und Wartungszeiten, ein optimierter und transparenter Fertigungsprozess sowie die Einbindung neuer Technologien sind nur einige der technischen Herausforderungen im Maschinenbau. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, braucht es eine flexiblere Automatisierung – erweitert um umfassende digitale Lösungen.

2. Mehr denn je sind Unternehmen auf höchstmögliche Umwelteffizienz angewiesen. Deshalb steigen auch die Anforderungen an den Maschinenbau. Durch Digitalisierung, die effiziente Nutzung von Daten und den Einsatz von Zukunftstechnologien wie Edge und Cloud Computing, Additive Manufacturing und künstlicher Intelligenz, können diese Anforderungen gemeistert werden.

3. Gerade in kleinen und mittelständischen Unternehmen kann Digitalisierung im Maschinenbau schrittweise erfolgen. So können diese ihre hohe Innovationsstärke ausspielen und den digitalen Wandel für sich wirtschaftlich tragbar gestalten.
Im Maschinenbau bietet beispielsweise die Antriebstechnik einen idealen Einstieg in die Digitalisierung. Die Virtualisierung und die Simulation des Antriebsstrangs bringen Engineering und das industrielle Internet der Dinge näher zusammen und lassen Maschinenhersteller und Maschinenbetreiber gemeinsam an der Optimierung des Antriebsstrangs arbeiten. Cloud-Plattformen wie etwa das offene IoT-Betriebssystem MindSphere ermöglichen den einfachen und sicheren Einstieg in die Nutzung von Cloud-Applikationen. Und mittels Edge Computing lassen sich Daten mit niedriger Latenz und hoher Frequenz auswerten. Hierbei helfen Technologien wie künstliche Intelligenz, aus den großen Datenmengen die nötigen Schlüsse zu ziehen.

Digitalisierung im Maschinenbau

1. Eine der zentralen Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbetreiber ist der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) in der industriellen Produktion. Die Durchdringung mit datenbasierten Services ist entscheidend für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit. Es gilt, die Technologie im jeweiligen Anwendungsbereich sinnvoll und mehrwertbringend einzusetzen. KI/ML-Lösungen finden dabei in vielen Bereichen ihre Anwendung – von der Anomalie-Erkennung über Vorhersagen bis zur Qualitätssicherung.

2. Kein Unternehmen kann sich diesen Megatrends entziehen. Eine umweltfreundliche Produktion – CO2-neutral und Ressourcen-schonend – wird zum Wettbewerbsfaktor. Weidmüller hat sich eine kontinuierliche Reduzierung der verwendeten Rohstoffe, Emissionen und Energie auf die Agenda geschrieben. Das setzen wir konsequent um, zum Beispiel durch ein ganzheitliches Energiemanagement, eigene Photovoltaik-Anlagen und Blockheizkraftwerke. Unser Wissen nutzen wir aber nicht nur für die eigene Produktion. Wir unterstützen auch unsere Kunden. So bieten wir Lösungen für die Ladeinfrastruktur der Elektromobilität, für das Energiemanagement und Industrial Analytics.

3. Jedem Unternehmen sollte bewusst sein, dass die Digitalisierung im Maschinenbau die Notwendigkeit zur Veränderung bestimmter Abläufe unausweichlich macht. Gerade KMU können davon profitieren, da sie schneller und flexibler Änderungen anstoßen und umsetzen können. Das Unternehmen muss dabei zunächst für sich klären, wohin es sich entwickeln will und wieviel Veränderung seine Organisation – hinsichtlich Kultur, Know-how und Technik – bewältigen kann. Grundlegend gilt: Viele kleine Schritte sind oft einfacher als ein einziger großer und schaffen mehr Akzeptanz für veränderte Arbeitswelten. Dazu sind die richtigen Produkte, Tools oder Systemlösungen zu finden. Auch ein Partner kann helfen, die eigene Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und zukunftsfähige Geschäftsmodelle zu entwickeln. Weidmüller geht selbst die Schritte in Richtung Digitalisierung und unterstützt seine Kunden auch aus der eigenen Erfahrung heraus.

Lesen Sie auch: Online-Coaching: Wie Chefs fit werden für Führung in der Corona-Krise

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