Technologietrends 5 Handlungsfelder für die Turbodigitalisierung in der Industrie

Autor / Redakteur: Thomas Reitze / Andreas Leu

Die Pandemie hat einen Digitalisierungsschub in die Industrie gebracht. Wer zuvor bereits Erfahrungen mit Technologien wie Big Data & Co. sowie mit sich wandelnden Bedürfnissen von Kunden, Mitarbeitenden und Wertschöpfungsnetzpartnern gesammelt hat, war im Vorteil. Fakt ist aber, dass es die verschiedensten Dimensionen gibt, in denen die produzierenden Unternehmen Handlungsbedarf haben. Eine Auslegeordnung dazu.

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(Bild: Pixabay)

Ein grosser Teil der Schweizer Industrie hat bereits Erfahrungen mit Digitalisierungsprojekten, konstatierte eine Studie der Arbeitsgruppe Digital von «Industrie 2025», der Schweizer Initiative für digitale Wettbewerbskraft der Branche. Nachdem die produzierende Industrie im ersten Lockdown einen schweren Einbruch hatte verzeichnen müssen, sind im Nachgang vor allem die Kundenschnittstellen und Prozesse digitalisiert worden, was zu einer rascheren Erholung zu Beginn des neuen Jahres geführt hat. Doch auch ohne Pandemie hatten technologische Treiber wie Data Analytics, Cloud, 5G oder Künstliche Intelligenz der Industrie bereits neue Impulse verliehen. In der Sharing Economy ist neben das Produkt der Service getreten, der für Kundenbindung, neue Geschäftsmodelle und Konkurrenzfähigkeit sorgt. Aus diesen Trends ergeben sich fünf wesentliche Handlungsfelder für Industrie­unternehmen, die die weitere Digitalisierung sowohl beschleunigen als auch bedingen.

Handlungsfeld 1: die programmierbare Fabrik

Software wird mehr und mehr zu einem integralen Bestandteil eines Produkts. Am deutlichsten wird dies beim Automobil, das heute bereits fast als rollender Computer unterwegs ist. Software wird aber auch ein wesentliches Element für effizientere, kostengünstigere und schnellere Produktionsprozesse. In naher Zukunft werden digitale Technologien Fabriken aus der Ferne konfigurieren und sie so steuern, dass die Produkte beliebig schnell auf neue Spezifikationen kalibriert werden können. Stärkere Vernetzung wird dazu führen, dass Werkstück, Maschine und Menschen auf neue Art kommunizieren und damit weitestgehend autonome Produktionsprozesse schaffen. In einem Software-definierten Produktionsprozess verschmelzen das Produkt und das Produktionssystem – beide sind als Digital Twins vorhanden. Damit kann der Prozess von der Produktentwicklung über die Produktions-
simulation bis zum Test der Endprodukte über den gesamten Lebenszyklus virtuell abgebildet werden. Die digitale Erstellung von Prototypen ermöglicht die Einsparung von Zeit und Ressourcen gegenüber der physischen Alternative.

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Handlungsfeld 2: Customer & Employee Experience

Digitalisierung beginnt bei den Nutzerbedürfnissen. Sie sind Grundlage für die Entwicklung von smarten Produkten und Services. Customer Experience ist bislang vor allem aus der Konsumgüterindustrie bekannt. Doch das Kundenerlebnis wird auch in der Investitionsgüterindustrie immer relevanter. Alle Bruchstellen und Störfaktoren in der Interaktion mit den Kunden müssen identifiziert und im Idealfall mit digitalen Mitteln behoben werden: Anfrage-, Bestell- oder Auftragsabwicklungsprozesse können so beschleunigt und dem Kunden ein gutes Gefühl vermittelt werden. Es empfiehlt sich, die beidseitige Transformation anzustreben. Erfolgreiche Digitalisierer nutzen je ein Team für «interne» (Operational Excellence) und «externe» (CX) Digitalisierung.

Im Einklang mit der Operational Excel­lence steht das Thema «New Work», das den Mitarbeitenden zu erfüllenderer Arbeit verhilft und sie zugleich mitnimmt auf den Weg der Digitalisierung. Sie können sich auf höherwertige Aufgaben konzentrieren, benötigen dazu allerdings neue Skills. Digitale Lösungen helfen der Industrie in Pandemiezeiten zudem, ihren Sorgfaltspflichten gegenüber den Mitarbeitenden nachzukommen. Da in der Branche die Arbeitnehmenden ihre Aufgaben überwiegend vor Ort verrichten müssen und nicht ins Home-Office ausweichen können, bieten sich Health@Work-Apps an, in denen sich individuelle Schutzkonzepte digital abbilden lassen, zum Beispiel Temperaturmessungen, Zugangskontrollen zur Sicherstellung maximal zulässiger Höchstzahl an Anwesenden in Innenräumen wie etwa Umkleidekabinen, Abstandssensoren etc.

Handlungsfeld 3: Data & Smartness

Smarte Produkte und Services bieten den Kunden einen Zusatznutzen und erreichen dadurch digitale Wertschöpfung. Sie sind datenbasiert: Die Erfassung von Betriebsdaten durch Sensoren ergibt ein genaues Bild über die Einsatzszenarien, den Gerätezustand und den Wartungsstatus. So entstehen Wettbewerbsvorteile gegenüber der Konkurrenz. Big Data Analytics hat den Blick vieler Industrie­unternehmen auf den Wert ihrer Daten bereits geschärft. In einem nächsten Schritt geht es darum, diese Daten nicht nur zu erheben und zu analysieren, sondern dank selbstlernender Algorithmen die Wertschöpfung daraus noch weiter zu erhöhen. Bereits kommen selbstlernende Systeme beispielsweise in der Qualitätsprüfung beim Schweissen zum Einsatz und führen zu weiterer Automatisierung, besserer Qualität, weniger Produktionsschritten und geringeren Kosten. Das Prinzip tönt denkbar einfach: Die Technologie erkennt Anomalien auf Basis von Modellen, worauf sich die nach wie vor vorgeschriebene manuelle Qualitätssicherung auf die Stellen konzentrieren kann, die von der KI als auffällig erkannt worden sind. Der Trend geht mittlerweile zu Lösungen, die KI wie einen Modulbaukasten individualisieren, wie etwa die «AI Solution Factory», die T-Systems an der diesjährigen Industriemesse als komplette KI-Lösung inklusive Cloud, Konnektivität und Sicherheit aus einer Hand vorstellte.

Handlungsfeld 4: Digitale Campusnetze

Konnektivität ist eine Grundvoraussetzung für digitale Wertschöpfung. Die Angebots­palette an Netz-Technologien ist breit. Insbesondere von der neuen Mobilfunkgeneration der fünften Generation werden enorme Produktivitätsfortschritte erwartet. 5G mit seiner hohen Anschlussdichte kann eine Vielzahl der in der Produktion erforderlichen Geräte wie Sensoren, vernetzte Fahrzeuge, Roboterarme, Computer oder Smartphones gleichzeitig vernetzen und ist in puncto Reichweite, Signalstärke, Datengeschwindigkeit resp. Latenz für die lokale Unternehmensvernetzung in Form eines digitalen Campusnetzes hochattraktiv. Die smarten Dinge wie selbstfahrende Transporter oder Augmented Reality in der Wartung benötigen ein Kommunikationsnetz, in dem sie weitestgehend verzögerungsfrei navigieren und hohe Datenvolumina in quasi Echtzeit verarbeiten können. Kombiniert mit Edge Computing können schnelle Datenanalysen auch aus der Cloud bezogen werden. Industrieunternehmen können hierbei auf das gebündelte Know-how von AWS und T-Systems zurückgreifen, die Campus Edge Frameworks als ein vollständig verwaltetes Ökosystem aus Netzlösung plus Edge-Computing-­Cloud-Services quasi «von der Stange» anbieten und bei Bedarf auch administrieren und warten.

Handlungsfeld 5: Cybersecurity

Die zunehmende Vernetzung ganzer Produktionsanlagen erleichtert Cyberkriminellen die Manipulation von ganzen Wertschöpfungsketten, etwa durch Ransomware oder Trojaner, oder den Zugriff auf die Steuerung (OT) sowie auf das geistige Eigentum von Unternehmen. Im Vergleich zur Information Technology operierte die Operational Technology lange Zeit nahezu unangreifbar. Nun, mit der Digitalisierung, geht diese «Isolierungsstrategie» unweigerlich ihrem Ende entgegen. Doch können die im IT-Umfeld vorherrschenden Sicherheitslösungen nicht einfach in die OT-Welt übertragen werden. Einige Charakteristiken der OT-Welt sind: veraltete Betriebssysteme, wie z. B. Windows XP, grosse Protokollvielfalt, Klartext-Passwörter, fehlender Antivirenschutz, unverschlüsselter Netzwerkverkehr oder breite Remote-Zugriffsmöglichkeiten. Daher muss eine Schutzlösung den spezifischen Anforderungen der ICS/SCADA-Netzwerke entsprechen. In einem ersten Schritt ist es zwingend erforderlich, eine Bestandsaufnahme der gesamten OT und ihres Datenverkehrs vorzunehmen. Die OT-Verantwortlichen müssen erkennen und verstehen, auf welchem Stand sich die einzelnen Netzwerkkomponenten befinden und wie sie miteinander kommunizieren. In einem zweiten Schritt gilt es dann, die neuen Verbindungen der OT zur Aussenwelt in Augenschein zu nehmen und abzusichern. Und schliesslich müssen auch die Visualisierungs- und Steuerungssysteme der Anlagen mit geeigneten Schutzlösungen ausgestattet werden. Bei all dem gilt es stets zu beachten, dass die zur Anwendung gebrachten Lösungen im aktiven Zustand nicht die OT-Netzwerkressourcen – und damit die Produktion selbst – beeinträchtigen dürfen. Bei der Suche nach geeigneten Lösungen werden Unternehmen dementsprechend neue Wege gehen müssen – etwa indem sie Security Intelligence als Service von spezialisierten Dienstleistern beziehen, die Cybersecurity auf IT- wie OT-Level in einer 360-Grad-Perspektive betrachten und geeignete Massnahmen für Prävention, Erkennung und Reaktion vorsehen.

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