Herausforderungen im deutschen Maschinenbau Digitalisierung im Maschinenbau: Mit Innovationen in die Zukunft

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Die deutsche Industrie steht vor der Aufgabe, die Digitalisierung im Maschinenbau weiter voranzutreiben, während dieser mikro- und makroökonomischen Herausforderungen gegenübersteht. Schwankende Auftragseingänge, Investitionsschwächen und globale Handelskonflikte verschärfen die Situation in einer Branche, die bereits mit Kostendruck, Fachkräftemangel und Forderungen nach kürzeren Arbeitszeiten zu kämpfen hat.

Vor diesem Hintergrund eröffnet die digitale Transformation, insbesondere durch (I)IoT-Technologien, die Möglichkeit, Produktivität zu steigern, nachhaltiger zu wirtschaften und sich Wettbewerbsvorteile zu sichern. Eine dahingehende Innovationsstrategie lässt sich in mehrere Dimensionen unterteilen, die jeweils unterschiedliche Aspekte adressieren.

Bei Technologie-Innovationen stehen Datenthemen im Fokus, also der gezielte Einsatz von Data Analytics und künstlicher Intelligenz, um Entscheidungen datengestützt treffen zu können. Um diese Daten in Echtzeit zu verarbeiten, setzt die Branche vermehrt auf Edge Computing, also eine dezentrale Datenverarbeitung direkt an der Quelle. Das Internet der Dinge (IoT) vernetzt Maschinen und Geräte, ermöglicht umfassende Überwachung und Steuerung sowie eine präzise Erfassung von Echtzeitdaten. Digitale Zwillinge kommen zum Einsatz, um Produkte und Prozesse detailliert zu simulieren und zu optimieren, noch bevor sie physisch umgesetzt werden.

Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) spielen eine zunehmend wichtige Rolle im Maschinenbau. Diese Technologien kommen in Bereichen wie Predictive Maintenance, Qualitätskontrolle und automatisierter Prozessoptimierung zum Einsatz. Blockchain-Technologie wird im Liefer­kettenmanagement eingesetzt, um Transparenz und Sicherheit zu gewährleisten.

Digitalisierung im Maschinenbau braucht neue Geschäftsmodelle durch datengestützte Services

Produkt-Innovationen betreffen das IoT, Embedded-Systeme und Verbindungen vom Edge Device in die Cloud. Die Integration von IIoT in die Produktpalette ermöglicht nicht nur eine verbesserte Überwachung und Wartung der Maschinen, sondern schafft auch neue Geschäftsmodelle durch datengestützte Services. Die Verbindung von Cloud und Edge Devices gewährleistet eine nahtlose Datenübertragung in Echtzeit, was zu effizienteren und flexibleren Produktionsprozessen führt. Embedded-Systeme spielen eine zentrale Rolle, indem sie zusätzliche Funktionen und Intelligenz in Maschinen einbetten und die Miniaturisierung sowie Effizienzsteigerungen ermöglichen.

Bei den Prozess-Innovationen prägen Auto­matisierung und Lean-Management-Methoden zusehends die Abläufe. Automatisierung reduziert nicht nur die Abhängigkeit von manuellen Arbeitsschritten, sondern steigert auch die Präzision und Effizienz. Lean-Methoden ermöglichen es Unternehmen, ihre Abläufe kontinuierlich zu optimieren und Verschwendungen zu minimieren. Digitale Zwillinge und virtuelle Produktionen bieten innovative Möglichkeiten zur Simulation und Optimierung von Produkten und Prozessen, bevor physische Prototypen erstellt werden. Die Nutzung von virtuellen Inbetriebnahme-Tools verkürzt die Time-to-Market und minimiert Inbetriebnahmezeiten.Geschäftsmodell-Innovationen schließlich umfassen die Entwicklung neuer Umsatzquellen durch softwarebasierte Zusatzfunktionalitäten. Durch das Schaffen digitaler Ökosysteme können sich Unternehmen dem Aufbau langfristiger Kundenbeziehungen durch digitale Lösungsangebote widmen.

Anwendungsfälle für einzelne Wertschöpfungstreiber

Die Integration von digitalen Innovationen hat einen signifikanten Einfluss auf verschiedene Aktivitäten der vertikalen und horizontalen Wertschöpfungskette im Maschinenbau.

Der Einsatz fortschrittlicher Planungstools und Echtzeit-Datenanalysen ermöglicht dem Einkauf und der Logistik eine präzisere Planung. Dies resultiert in optimierten Lagerbeständen, minimierten Lagerkosten und einer gesteigerten Effizienz in der gesamten Lieferkette. Die Integration von Big Data und Analytics in Forschung und Entwicklung beschleunigt Innovationszyklen. Unter­nehmen gewinnen tiefgreifende Einblicke in Markttrends, Kundenbedürfnisse und technologische Entwicklungen. Sie können Forschungsaktivitäten präzise ausrichten und sich schneller an sich wandelnde Marktanforderungen anpassen.

Durch den Einsatz von Robotik, intelligenten Fertigungssystemen und Automatisierungstechnologien können Unternehmen nicht nur die Geschwindigkeit in der Produktion steigern, sondern auch die Qualität der produzierten Güter verbessern.

Die Integration des Internets der Dinge (IoT) in die Qualitätssicherung verändert die Überwachung von Produktionsprozessen. Echtzeitüberwachung von Maschinen und Produkten und frühzeitige Fehlererkennung wird möglich. Das steigert die Effizienz der gesamten Qualitätssicherungsprozesse.

Direkt mit den Kunden interagieren

Digitale Plattformen spielen auch in Vertrieb und Marketing eine entscheidende Rolle. Durch diese Plattformen können Unternehmen direkt mit ihren Kunden interagieren und personalisierte Erlebnisse schaffen. Die Analyse von Kundendaten ermöglicht es, Vertriebs- und Marketingstrategien besser auf die individuellen Bedürfnisse der Kunden anzupassen.

Die Implementierung von Predictive Maintenance durch IoT-Technologien revolutioniert schließlich den Service und After-Sales-Bereich. Durch die kontinuierliche Überwachung von Maschinen können Unternehmen Wartungsbedarf vorhersehen und präventive Maßnahmen ergreifen. Die Möglichkeit des Remote-Supports erlaubt es, Serviceleistungen effizienter zu erbringen, Ausfallzeiten zu minimieren und eine optimierte Kundenbetreuung sicherzustellen.

Empfehlung für die Digitalisierung im Maschinenbau

Die bevorstehenden Herausforderungen erfordern nicht nur Anpassungen auf technologischer Ebene, sondern auch eine effektive Zusammenarbeit zwischen Fachbereichen und der IT, um Prozesse zu optimieren und nachhaltige Praktiken zu implementieren. Gleichzeitig ist die Schaffung digitaler Plattformen entscheidend, um als technische Grundlage zu dienen und die durchgängige Integration gezielter Lösungen, einschließlich innovativer Softwareanwendungen, zu ermöglichen.

Die Grundlage dafür ist eine qualifizierte und technologisch versierte Belegschaft. Daher ist die kontinuierliche Weiterbildung der Mitarbeitenden in digitalen Kompetenzen von entscheidender Bedeutung. Unternehmen sollten gezielte Schulungsprogramme und Fortbildungen einführen, die sich auf Themen wie Datenanalyse, Automatisierungstechnologien, künstliche Intelligenz und andere relevante digitale Fähigkeiten konzentrieren.

Offene Innovationskultur

Die Zusammenarbeit zwischen Fachbereichen und IT wird entscheidend sein für eine effektive Nutzung der Chancen der Digitalisierung. Innovation entsteht oft in der Schnittstelle zwischen Technologie-Experten und Fachleuten aus verschiedenen Unternehmensbereichen. Unternehmen sollten daher crossfunktionale Teams bilden, die gemeinsam innovative Ideen entwickeln und umsetzen. Eine offene Innovationskultur ist entscheidend – durch die proaktive Nutzung der digitalen Chancen kann die Branche ihre Position als Vorreiter im globalen Maschinenbau stärken. 

Der Autor Jan Mentel ist Technology Analyst bei Cloudflight.