Maik Hellmeister
Industrie 4.0 - Technologien
Studienarbeit
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Böttcher
Vorgelegt am:
Industrie 4.0 - Technologien
Erklärungen
Erklärungen
Hiermit versichere ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig verfasst, noch nicht
anderweitig für Prüfungszwecke vorgelegt und keine anderen als die angegebenen Quellen
und Hilfsmittel benutzt habe, insbesondere keine anderen als die angegebenen Informationen.
Der Speicherung meiner Bachelor-/Master-/Studienarbeit zum Zweck der Plagiatsprüfung
stimme ich zu. Ich versichere, dass die elektronische Version mit der gedruckten Version
inhaltlich übereinstimmt.
In Fußnoten wird auf Quellen verwiesen.
Diese werden im Literaturverzeichnis vollständig angezeigt
Maik Hellmeister
II
Industrie 4.0 - Technologien
Kurzfassung
Kurzfassung
In der Folge dieser Studienarbeit wird eine Einführung in die Industrie 4.0, sowie deren
Technologien gegeben.
Diese Arbeit soll dem Leser einen Einblick in die Schlüsseltechnologien und die Chancen
sowie der Risiken der bereits anlaufenden 4. Industriellen Revolution geben.
Dafür wird nach der Einleitung im Folgenden auf die häufig genannten Fragen „Warum
Industrie 4.0?“ und „Was ist die Industrie 4.0?“ eingegangen.
Darüber hinaus wird der Begriff der Industrie 4.0 definiert, Schlüsseltechnologien aufgezeigt,
die Wertschöpfungskette erläutert, sowie über Chancen, Verbesserungen und Risiken für
Nutzer und Anbieter diskutiert.
Maik Hellmeister
III
Industrie 4.0 - Technologien
Formel- und Abkürzungsverzeichnis
Formel- und Abkürzungsverzeichnis
Kurzzeichen
Benennung
CPPS
cyber-physische Produktionssysteme
AR
Augmented Reality
VR
Virtual Reality
IKT
Informations- und
Kommunikationstechnologie
CPS
cyber-physisches System
IoTS
Internet of Things and Services
WI-FI
Wireless Fidelity
WPAN
Wireless Personal Area Network
RFID
Radio Frequency Identification
NFC
Near Field Communication
M2M
Machine-to-Machine
MMI
Mensch-Maschine-Interaktio
PLM
Product Lifecycle Management
ED
Embedded Devices
SI
Software-Intelligenz
ERP
Enterprise-Resource-Planning
Maik Hellmeister
IV
Industrie 4.0 - Technologien
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Erklärungen ........................................................................................................................... II
Kurzfassung ..........................................................................................................................III
Formel- und Abkürzungsverzeichnis ..................................................................................... IV
Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................. V
1
Einleitung ....................................................................................................................... 1
Allgemein ................................................................................................................ 1
2
Warum Industrie 4.0? ..................................................................................................... 1
3
Was ist Industrie 4.0 konkret? ........................................................................................ 4
Herleitung und Bezeichnung ................................................................................... 4
4
Definition der Industrie 4.0 .............................................................................................. 5
5
Schlüsseltechnologien von Industrie 4.0......................................................................... 8
Stufe 1: Cyber-physisches System (CPS) ............................................................... 9
5.1.1
Ubiquitous Computing ...................................................................................... 9
5.1.2
Das Internet der Dinge und Dienste (IoTS) ....................................................... 9
5.1.3
Cloud-Computing ............................................................................................11
Stufe 2: CPPS ........................................................................................................12
5.2.1
Ebene 1: Physische Objekte ...........................................................................14
5.2.2
Ebene 2: Datenspeicher ..................................................................................14
5.2.3
Ebene 3: Dienstsystem ...................................................................................14
Stufe 3: Industrie 4.0 ..............................................................................................15
Additive Fertigungsverfahren als weitere Schlüsseltechnologie ..............................15
6
Industrie 4.0 entlang der Wertschöpfungskette ..............................................................16
Entwicklung ............................................................................................................16
Fertigung ................................................................................................................16
Logistik ...................................................................................................................16
Nutzungsphase ......................................................................................................17
7
Chancen der Industrie 4.0 .............................................................................................18
Neue Geschäftsmodelle .........................................................................................18
7.1.1
Intelligente Produkte........................................................................................19
Maik Hellmeister
V
Industrie 4.0 - Technologien
Inhaltsverzeichnis
7.1.2
Personalisiertes Produkt .................................................................................21
7.1.3
Die Losgröße eins im Aftermarket ...................................................................23
7.1.4
Verfügbarkeit on Demand ...............................................................................25
7.1.5
Das Offene Geschäftsmodell: Marktplatz ........................................................27
Verbesserung von bestehenden Geschäftsmodellen..............................................29
8
7.2.1
Die Verkürzung der Lieferzeit ..........................................................................29
7.2.2
Verbesserung der Qualität...............................................................................31
Die Risiken der Industrie 4.0 .........................................................................................32
Ausbremsen der Entwicklung .................................................................................32
Datenmissbrauch und Datenverlust ........................................................................32
9
Fazit ..............................................................................................................................34
10
Abbildungsverzeichnis ...............................................................................................36
11
Literaturverzeichnis ....................................................................................................37
Maik Hellmeister
VI
Industrie 4.0 - Technologien
1.1 Allgemein
1 Einleitung
Allgemein
Viele Große Firmen, wie Siemens, Bosch oder SAS propagieren zurzeit mit dem Thema
Industrie 4.0 und werben mit der Umsetzung eines Zukunftsmodells. Auch das
Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie das Bundesministerium für Wirtschaft
und Energie gründeten zusammen mit verschiedenen Verbänden aus der Industrie eine
Plattform zur Informationsbeschaffung, sowie zur Fortführung und Weiterentwicklung des
Projektes durch themenspezifische Arbeitsgruppen.
Nun stellen sich viele die Fragen was bedeutet der Begriff Industrie 4.0? Welche Chancen
verbergen sich dahinter? Und warum sollten Firmen über eine Einführung dieser Technologien
nachdenken? Diese Studienarbeit befasst sich damit, den Begriff Industrie 4.0 näher zu
definieren und die konkreten Möglichkeiten des Konzeptes zu beschreiben. Weiterhin werden
die Chancen, in Bezug auf die Geschäftsmodelle der Zukunft, erläutert und die mit dem
Konzept verbundenen Risiken beschrieben.
2 Warum Industrie 4.0?
Der Sinn der Einführung von Industrie 4.0 wird im Folgenden mit einem Beispiel beschrieben:
Ein
Kunde
bestellt
beim
Unternehmen
XY
(einem
führenden
Hersteller
für
Zentralschmieranlagen) einen Fettverteiler. Da der Kunde diesen jedoch in einem U-Boot
einsetzen möchte, kann der Fettverteiler nicht, wie üblich, aus einem Aluminiumkörper
bestehen, sondern muss aufgrund des Einsatzgebietes seewasserbeständig sein.
Weil dieser Wunsch nicht der Serienversion entspricht, gibt der Kunde seinen Sonderwunsch
bei der Bestellung mit an. Der Hersteller erhält die Anfrage des Kunden und muss prüfen, ob
die Produktion des bestellten Fettverteilers möglich ist. Dabei muss auf die Verfügbarkeit des
Materials, die Fertigungsmöglichkeit mit bestehenden Maschinen und Werkzeugen, die
Verträglichkeit des Materials mit anderen Werkstoffen aus dem Innenbereich des Fettverteilers
und die Herstellbarkeit von Zubehörteilen in seewasserbeständiger Qualität geachtet werden.
Daraufhin werden die Kosten für die Herstellung dieser Sonderfertigung ermittelt und geprüft,
ob dieser Preis für den Kunden vertretbar ist. Ein Produktionstermin wird festgelegt, sobald
der Kunde und der Hersteller einen verbindlichen Kaufvertrag abgeschlossen haben. Die
angefertigten individuellen Auftragsdaten der Sonderanfertigung werden nun bei der
Maik Hellmeister
1
Industrie 4.0 - Technologien
1.1 Allgemein
Bestellung des Rohmaterials über die Produktionsplanung bis hin zur spezifischen Umrüstung
der Maschine und des Montageplatzes weitergegeben.
Damit die Sonderanfertigung möglichst schnell und reibungslos ablaufen kann, ist es sinnvoll,
das Unternehmen möglichst vollständig zu vernetzen. So kann die Prüfung der Anfrage
nahezu vollautomatisch durchgeführt werden und auch bei der Fertigung selbst besteht kaum
Bedarf zum Eingreifen seitens des Menschen. Die Umsetzung des genannten Konzeptes
verdeutlicht einen wichtigen Bereich der Industrie 4.0. In Deutschland soll damit die
Wettbewerbsfähigkeit der fertigenden Industrie erhalten und weiter ausgebaut werden.
Die meisten Schlüsseltechnologien zur Einführung der Industrie 4.0 sind häufig bereits auf
dem Markt existent, so spielt beispielsweise die Digitalisierung eine wichtige Rolle. Die
benötigten
Produkte
bestehen
oftmals
aus
Software,
Steuerungen
oder
Kommunikationseinrichtungen und können mit dem Internet verbunden werden. Für die
Industrie bedeutet dies, dass es möglich ist, die Daten aus vernetzten Maschinen zu nutzen
und sie in betriebswirtschaftliche und technische Prozesse zu integrieren.
Des Weiteren verändern sich bereits seit vielen Jahren die Wertschöpfungsnetzwerke. Für die
Maschinenhersteller bedeutet dies beispielsweise, dass sie nicht nur die Maschine selbst
verkaufen können, sondern auch die dazugehörigen Prozesse. Ein Beispiel hierfür ist der
Druckerhersteller, der neben dem 3D-Drucker auch einen automatischen Lieferservice für
verschiedene Kunststoffe oder Metalle anbietet, welche bereits in der Datenbank des Druckers
mit den dazu passenden Druckeinstellungen integriert sind.
Die Kunden wünschen sich zunehmend personalisierte Produkte. Dieser Wunsch zeigt sich
beispielsweise darin, dass KFZ-Hersteller dem Trend nicht nur dadurch folgen, dass die
Neuwagen nach Wunsch zusammengestellt werden können, sondern auch zusätzlich noch
durch die Möglichkeiten der Kombination gesteigert werden. So können beim Kleinwagen
eines Automobilherstellers zusätzlich zur Außenfarbe auch noch die Farbe der Felgen, des
Daches, der Spiegel, der Kühlergrillspange und des Interieurs verändert und das Fahrzeug
anschließend noch mit verschiedensten Folierungen ausgestattet werden.
Durch die neuen Trends bieten sich natürlich auch Chancen für neue Geschäftsmodelle. Dies
zwingt die auf dem Markt etablierten Unternehmen, ihr Geschäftsmodell darauf anzupassen.
Als Beispiel der neuen Geschäftsmodelle dient der internetfähige Thermostat der Firma Nest,
welcher die Daten von Endkunden an eine Cloud weiterleitet. Aufgrund dieser Daten kann das
Verhalten des Nutzers ausgewertet und Einsparpotenzial aufgezeigt werden. Die
Informationen dienen dazu, die Produkte zu verbessern und kundenspezifische Services, wie
Maik Hellmeister
2
Industrie 4.0 - Technologien
1.1 Allgemein
eine Energiesparberatung, anzubieten. Klassische Heizungshersteller, die nicht über solche
Daten verfügen, sind nicht fähig ein solches Geschäftsmodell anzubieten.
Technische Geräte besitzen heute oftmals sogenannte eingebetteten Systeme (embedded
systems). Diese ermöglichen eine effektive Zusammenarbeit von Hardware, Software und
Mechanik, wodurch komplexe Funktionalitäten realisiert werden können. Beispielsweise
besitzen höherwertige Geschirrspülmaschinen ein eingebettetes System, das für die
elektronische Regelungstechnik verantwortlich ist. Damit kann der Verschmutzungsgrad des
Geschirrs, die Menge der Beladung und weitere Parameter abgeprüft und daraus ein
passendes Spülprogramm erstellt, sowie die benötigte Wassermenge angepasst werden.
Maik Hellmeister
3
Industrie 4.0 - Technologien
3.1 Herleitung und Bezeichnung
3 Was ist Industrie 4.0 konkret?
Im folgenden Abschnitt wird die Herkunft des Begriffes „Industrie 4.0“ erläutert und seine
Bedeutung definiert. Im Weiteren wird darauf eingegangen, welche Schlüsseltechnologien von
besonderer Bedeutung sind.
Herleitung und Bezeichnung
Der Begriff Industrie 4.0 ist ein Neologismus, der zur Bezeichnung der 4. Industriellen
Revolution dienen soll. Die 1. Industrielle Revolution steht dabei für die Zeit der Wasser- und
Dampfkraftnutzung, um die Effizienz der mechanischen Produktion zu steigern. Bei der 2.
Industriellen Revolution wurde, die durch die Nutzung der elektrischen Energie ermöglichte
arbeitsteilige Band- und Massenproduktion eingeführt. Die 3. Industrielle Revolution steht für
den Einsatz der Informationstechnik und Elektronik, um die Automation in der Produktion zu
ermöglichen.
Die 4. Industrielle Revolution zeichnet sich dadurch aus, dass die Systeme mittels Internet
vernetzt sind und miteinander kommunizieren. Die Produkte sollen damit über ihren
kompletten Lebenszyklus hinweg auf eine neue Stufe hinsichtlich Organisation und Steuerung
der gesamten Wertschöpfungskette gehoben werden. Erreicht wird dies über die Kombination
von
Vernetzung
und
Kommunikation
via
Internet,
sowie
der
Produktions-
und
Automatisierungstechnik. Das Ziel dieser Revolution ist die Individualisierung der Produkte
ebenso wie die deutliche Flexibilisierung und Verbesserung der Wertschöpfung.
In der nachfolgenden Grafik ist nochmals zusammenfassend zu sehen, wie sich die Stufen der
Industriellen Revolution ausbildeten und damit der Begriff der 4. Industriellen Revolution
entstand.
Abbildung:3-1: Stufen der Industriellen Revolution1
1
(Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 2016)
Maik Hellmeister
4
Industrie 4.0 - Technologien
3.1 Herleitung und Bezeichnung
4 Definition der Industrie 4.0
Durch folgende Charakteristika kann ein Unternehmen der Industrie 4.0 beschreiben werden:
➢ Produktindividualisierung:
Dies bedeutet, dass sich Kundenwünsche, egal wie individuell sie sind, auch sehr
kurzfristig berücksichtigen und fertigen lassen. Dazu müssen Lösungswege auch
außerhalb der bereits vorbereiteten Konfigurationsmöglichkeiten gefunden werden,
insbesondere bei der Planung, der Produktion und dem Design. Weiterhin muss die
Rentabilität bei der Herstellung von Produkten auch bei der Losgröße von eins
gegeben sein.
➢ Flexibilität und Effizienz der Produktion:
Die Durchlaufzeit (lead time) der Kundenanfragen, kann verkürzt und flexibler gestaltet
werden.
Dies
betrifft
auch die
Produkteinführungszeit
(time-to-market),
wie
beispielsweise durch eine Verkürzung der Entwicklungszeit. Eine Möglichkeit hierfür
wäre der Einsatz von digitalem Engineering, 3D-Druck im Prototypenbau oder
vorhersagender Analytik (predictive analytics). Geschäftsprozesse können wesentlich
dynamischer
gestaltet
werden,
wenn
sich
sogenannte
cyber-physische
Produktionssysteme (CPPS) selbstständig zu diesem Zweck vernetzen. Auf
Abweichungen, wie eine kurzfristige Steigerung der Liefermenge oder auch Ausfällen
bei Zuliefererfirmen, kann somit schnell und flexibel reagiert werden. Wenn die
Entwicklung und Produktion durchgängig digital und in Echtzeit transparent sind,
können lokale und globale Optimierungen erreicht und eine schnellere und flexiblere
Entscheidungsfähigkeit erreicht werden.
➢ Produktivitätssteigerung:
Unter diesen Begriff fällt zum Beispiel die Optimierung der Produktion in Bezug auf die
Senkung von benötigten Ressourcen, dem Energieverbrauch sowie der Emissionen.
Des
Weiteren
kann
eine
Prognose
und
Optimierung
der
notwendigen
Wartungsarbeiten im Service- und Produktionsbereich durchgeführt werden (predictive
maintenance). Mit dem Einsatz von durchgängigem digitalem Engineering und
Technologien, wie Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR), besteht die
Möglichkeit, Geschäftsvorgänge sehr ausführlich zu simulieren.
Maik Hellmeister
5
Industrie 4.0 - Technologien
3.1 Herleitung und Bezeichnung
➢ Steigerung der Einsatzfähigkeit der Mitarbeiter:
Durch das geeignete Zusammenspiel von Menschen und technischen Systemen kann
eine demografie-orientierte Arbeitsgestaltung stattfinden. In der Produktion kann durch
den
Einsatz von
qualitätssichernden visuellen
Systemen,
also intelligenten
Assistenzsystemen, eine dauerhaft gleichbleibende Produktqualität gewährleistet
werden.
Eine
ständige
Bereitstellung
von
aktuellen
Informations-
und
Trainingsmaterialien bietet weitreichende Job-Enrichment (Arbeitsbereicherungs) und
Job-Enlargement (Arbeitsverweiterungs) Möglichkeiten. Der vorherrschende Mangel
an Fachkräften wird dabei durch das Angebot neuer Laufbahnmodelle sowie die
steigende kulturelle, geschlechtliche und altersmäßige Vielfalt der Beschäftigten
eingedämmt.
➢ Integration von Kunden und Geschäftspartnern:
Kunden und Geschäftspartner werden zukünftig stärker in die Geschäfts- und
Wertschöpfungsprozesse eingebunden.
➢ Erweiterung des Geschäftsmodells:
Der Verkauf von sogenannten hybriden Produkten bedeutet die Verbindung der
Produktion mit der Bereitstellung von zusätzlichen hochwertigen Dienstleistungen für
dieses Produkt. Damit wird das bisherige Leistungsangebot ergänzt und erweitert.
Durch die Kombination von intelligenten Dienstleistungen kann somit eine Evolution
vom reinen Produktanbieter zum Anbieter von Komplettlösungen erfolgen. Dies bietet
eine Reihe neuer Wertschöpfungspotenziale.
Eine einheitliche Definition von Industrie 4.0 ist bisher noch nicht eindeutig geschaffen worden.
Armin Roth, der Herausgeber des Sammelbandes „Einführung und Umsetzung von Industrie
4.0“, hat jedoch in seinem Werk folgende Definition aufgestellt:
„Industrie 4.0 umfasst die Vernetzung aller menschlichen und maschinellen
Akteure über die komplette Wertschöpfungskette sowie die Digitalisierung und
Echtzeitauswertung aller hierfür relevanten Informationen, mit dem Ziel die
Prozesse der Wertschöpfung transparenter und effizienter zu gestalten, um mit
intelligenten Produkten und Dienstleistungen den Kundennutzen zu optimieren.“
(Roth, Armin: Industrie 4.0 - Hype oder Revolution. In: Armin Roth (Hg.):
Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0. Grundlagen, Vorgehensmodell und
Use Cases aus der Praxis, S. 3–13.2)
2
(Roth, 2016)
Maik Hellmeister
6
Industrie 4.0 - Technologien
3.1 Herleitung und Bezeichnung
Dies bedeutet so viel wie, dass Industrie 4.0 eigentlich eher als Überbegriff für verschiedene
Schlüsseltechnologien zu verstehen ist. Viele dieser Technologien existieren unabhängig
voneinander
teilweise
schon
seit
geraumer
Zeit.
Durch
eine
Kombination
und
Weiterentwicklung der bereits bestehenden Schlüsseltechnologien wurde Industrie 4.0
geschaffen. Die tatsächliche konsequente Umsetzung von Industrie 4.0 in Summe der
bestehenden Technologien ist jedoch erst nach und nach möglich, da die Evolution der
bedeutenden Produkte und Lösungen, die für die Umsetzung des Konzeptes Industrie 4.0
benötigt werden, stark voranschreitet und sich noch in der Entwicklungsphase befindet. Je
schneller dieser Prozess vorangetrieben und je ausgereifter die Technologien werden, desto
mehr kann auch die Bedeutung von Industrie 4.0 für die Zukunft erfasst und realisiert werden.
Maik Hellmeister
7
Industrie 4.0 - Technologien
3.1 Herleitung und Bezeichnung
5 Schlüsseltechnologien von Industrie 4.0
Einige der wichtigsten Technologien wurden in dieser Arbeit bereits angesprochen. Zum
besseren Verständnis werden die sogenannten „Enabler-Technologien“ von Industrie 4.0 im
Folgenden zusammenfassend beschrieben.
Das Konzept der Industrie 4.0 basiert auf der Idee einer „intelligenten Fabrik“. Dies bedeutet,
dass der stetig wachsende Anteil von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)
für ein Unternehmen kontrollier- und händelbar bleiben muss.
In der folgenden Abbildung werden die Komponenten der Industrie 4.0 zusammenfassend
dargestellt. Durch diese Grafik soll ein grundlegendes Verständnis der Ideen und Ansätze
geschaffen werden.
Abbildung 5-1: Komponenten der Industrie 4.03
3
(Kaufmann, 2015)
Maik Hellmeister
8
Industrie 4.0 - Technologien
5.1 Stufe 1: Cyber-physisches System (CPS)
Stufe 1: Cyber-physisches System (CPS)
Ein cyber-physisches System ist eine Kombination aus Hardware- und Softwaresystemen. Es
ist ein vielschichtiger und intelligenter Zusammenschluss, bei dem jedes physische Objekt eine
eigene, zugewiesene Identität hat. Ein CPS besteht aus drei Unterkomponenten: „Ubiquitous
Computing“, „Internet der Dinge und Dienste“ und „Cloud Computing“.
5.1.1 Ubiquitous Computing
(ubiquitous = allgegenwärtig/universell)
Die Technologien im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) sowie der
Mikroelektronik verbessern sich kontinuierlich, dadurch steigt auch die Leistungsfähigkeit der
Rechner immerzu. Des Weiteren wird auch diese Technologie immer günstiger, was dazu
führt, dass selbst Alltagsgegenstände mit hocheffizienter Mikroelektronik ausgestattet werden
können. Dies nennt sich „Embedded Computing“. Produkte können mit kleinen und
intelligenten Chips oder Rechnern ausgerüstet werden und bilden dann in Kombination mit
entsprechender Software sogenannte „Embedded Devices“. Durch das Verbinden dieser
Alltagsgegenstände mit dem Internet, ist der Schritt zum „Ubiquitous Computing“ geschehen.
Ziel dieser Gegenstände ist, dass sie allgegenwärtig den Menschen möglichst unbemerkt und
diskret bei alltäglichen Aufgaben unterstützen und sich stets durch Sammeln von
Informationen weiterentwickeln können. Dazu müssen diese Gegenstände, auch solche die
normalerweise nicht als typisch elektronische Geräte betrachtet werden, mit entsprechenden
kommunikationsfähigen Sensoren und der dafür nötigen Rechenleistung bestückt werden.
5.1.2 Das Internet der Dinge und Dienste (IoTS)
Die Abkürzung IoTS bezieht sich dabei auf die bereits geläufige Bezeichnung „Internet of
Things“ mit dem Zusatz „and Services“.
Das IoTS basiert auf der vollständigen Vernetzung der Alltagsobjekte. Der Zusatz „Dienste“
bezieht sich auf sämtliche Dienstleistungen, die bereits durch Services, wie beispielsweise
Smart Home oder Smart Cars erbracht werden können. Das Ziel ist es, dass alle möglichen
physischen Objekte, die mit einer IP-Adresse ausgestattet werden können, Informationen
sammeln, weitergeben und bereitgestellte Dienste abrufen können. Dazu sollen sie ständig
mit weiteren Gegenständen oder IT-Systemen, egal welcher räumlichen Differenz,
kommunizieren. Dabei wird das uns bekannte, allgegenwärtige Internet auf die sogenannten
„Smart Products“ ausgeweitet. Diese erstellen ständig neues Datenmaterial, welches im
Anschluss gesammelt und verarbeitet werden muss, um darauf basierende Dienste oder
Verbesserungen anbieten zu können. Mit der Einführung von Industrie 4.0 sollen jedoch nicht
nur einzelne Gegenstände, sondern auch ganze Produktionsanlagen über das IoTS
Maik Hellmeister
9
Industrie 4.0 - Technologien
5.1 Stufe 1: Cyber-physisches System (CPS)
miteinander kommunizieren können. Dies hat zur Auswirkung, dass aufgrund der erhobenen
Daten selbstständig Maßnahmen getroffen und umgesetzt werden können.
Zur Umsetzung von IoTS sind verschiedenste Technologien notwendig, die nachfolgend kurz
beschrieben werden sollen:
Embedded Devices werden benötigt, damit die intelligenten Objekte in eigener
Verantwortung Informationen interpretieren und daraus Schlüsse ziehen können. Deshalb
werden
Gegenstände
mit
Mikrocontrollern,
Prozessoren
und
Speicherbausteinen
ausgestattet.
Damit diese Objekte auch aus größeren Entfernungen gesteuert oder Informationen abgerufen
werden können, ist eine eindeutige Adressierbarkeit notwendig.
Diese intelligenten Gegenstände müssen über eine Möglichkeit der Kommunikation
verfügen, um gesammelte Daten auszutauschen und Dienste nutzen zu können.
Unabdingbare
Schlüsseltechnologien
sind
hierbei
insbesondere
die
drahtlosen
Kommunikationsstandards, wie beispielsweise das Wireless Fidelity (Wi-Fi) oder das Wireless
Personal Area Network (WPAN).
Um den Datentransfer nicht nur zwischen den Geräten, sondern auch zwischen dem
Menschen und dem Gegenstand zu ermöglichen, müssen Benutzerschnittstellen
geschaffen werden. Hier könnte besonders die Weiterentwicklung von Technologien, wie den
sogenannten „tangible user interfaces“, also eine Mensch-Maschine-Interaktion, über
physische Objekte von großer Bedeutung sein. Aber auch bekanntere Technologien, wie
„Virtual Reality“, also der Darstellung und Wahrnehmung der physikalischen Eigenschaften
von einer computergenerierten Umgebung in Echtzeit oder der „Augmented Reality“, einer
computergestützten Erweiterung der Realitätswahrnehmung, werden eine große Bedeutung
für die Industrie 4.0 zugesprochen.
In einer intelligenten Fabrik ist es erforderlich, dass alle Informationen über das Produkt und
seine Produktionsschritte maschinenlesbar abgespeichert werden. Diese von dem Produkt
abhängige Identifikation funktioniert beispielweise über die sogenannte „Radio Frequency
Identification“ (RFID) oder die „Near Field Communication“ (NFC), bei denen die Daten auf
einem Chip abgelegt werden. Ein dafür geeignetes Lesegerät kann diese kontaktlos auswerten
und weitere Informationen über das Internet oder das Intranet beziehen und damit die
Steuerung der Produktion mit relevanten Daten versorgen.
Maik Hellmeister
10
Industrie 4.0 - Technologien
5.1 Stufe 1: Cyber-physisches System (CPS)
Über die Sensorik können Produktionsanlagen für sie wichtige Umgebungsdaten, wie
beispielsweise zur Korrosion oder dem Verschleiß, sammeln und auswerten.
Über die Aktorik besteht die Möglichkeit, aus der Distanz auf den Produktionsprozess
einzuwirken.
5.1.3 Cloud-Computing
Damit die genannten Produktionsprozesse auf solch einem hoch technisierten Niveau
stattfinden können, muss auch die entsprechende IT-Infrastruktur gegeben sein. Weiterhin
sollen die Endprodukte mit den Erzeugerunternehmen kommunizieren und ihm Informationen
bereitstellen können. Um diese großen Massen an Datenaufkommen analysieren, verwalten
und schließlich auch die Informationen produktiv nutzen zu können, wird eine enorme
Rechenleistung benötigt, die zusätzlich noch über das Internet von jedem Ort der Welt aus
verfügbar sein muss. Hier ist der Einsatz von sogenannten Cloud-Computing Technologien
gefordert. Diese ermöglichen eine Auslagerung der Rechenleistung zur Steuerung, Wartung
und Kontrolle der cyber-physischen Systeme (CPS).
Die Verbindung von Sensoren mit Aktoren über Cloud-Computing ermöglicht beispielsweise
das Sensor-Cloud-Projekt der RWTH Aachen. Im Folgenden ist die Funktionsweise dieser
Technologie schematisch dargestellt:
Abbildung 5-2: Sensor-Cloud4
4
(Opel Deutschland, 2016)
Maik Hellmeister
11
Industrie 4.0 - Technologien
5.2 Stufe 2: CPPS
Um diese Grafik zu verdeutlichen wird nun ein Beispiel aus dem Haushalt verwendet. Werden
der Stromzähler und die Waschmaschine via Internet an die Sensor-Cloud angebunden, bietet
das eine Reihe an Vorteilen: Im Falle eines Anbieterwechsels könnten die Anbieter den
aktuellen Zählerstand direkt aus der Cloud ablesen anstatt dies vor Ort tun zu müssen.
Außerdem können durch das Anwenden von Analysetools die Daten aus der Cloud
interpretiert werden und beim Einsparen des Verbrauches helfen. So könnte beispielsweise
die vernetzte Waschmaschine genau dann starten, wenn der Strompreis gerade niedrig oder
ein Überschuss an elektrischer Energie im Stromnetz vorhanden ist.
Stufe 2: CPPS
Werden cyber-physische Systeme (CPS) miteinander verbunden, lässt sich dadurch eine
erweiterte Produktionssteuerung realisieren. Die Besonderheit hierbei ist es, dies auf mehrere
Stellen verteilt und an die jeweilige Situation angepasst unternehmensübergreifend zu
veranlassen. Hierfür werden jedoch geeignete Schnittstellen zwischen dem Menschen und
dem System sowie den Anlagen und Komponenten selbst benötigt, damit auch der volle
Funktionsumfang genutzt werden kann.
„M2M-Kommunikation“ steht für „Machine-to-Machine-Kommunikation“,
also einem
automatischen Austausch von Daten zwischen Maschinen oder auch zwischen einer
Maschine und einem IT-System. Hierbei gilt es eine einheitliche Technologie zu entwickeln
und einen ungehinderten Datenaustausch möglich zu machen, um eine automatisierte
Fertigungssteuerung einzuführen.
Der Mensch muss auch über die Möglichkeit verfügen, die Informationen auslesen und
interpretieren zu können, um die Produktionsanlagen überwachen und steuern zu können.
Dafür ist eine geeignete Technologie notwendig, die die sogenannte Mensch-MaschineInteraktion (MMI) ermöglicht. Dies kann beispielsweise durch einen Touchscreen oder einer
Datenbrille realisiert werden, welche zur Darstellung von „Virtual Reality“ oder „Augmented
Reality“ dient. Das Ziel ist es, dem Menschen als letzte Entscheidungsinstanz die Möglichkeit
zu geben, bei der Produktionsplanung und –steuerung einzuwirken.
Maik Hellmeister
12
Industrie 4.0 - Technologien
5.2 Stufe 2: CPPS
Voraussetzung für den Einsatz eines cyber-physischen Produktionssystems (CPPS) ist es,
dass ein bereits bestehendes cyber-physisches System (CPS) genutzt werden kann.
Heutzutage ist in den traditionellen Fabriken die Organisation in den meisten Fällen horizontal
stark aufgeteilt und die Hierarchie vertikal angelegt. Soll es zu einer Kommunikation kommen,
so müssen zurzeit umständliche Wege in vertikaler Richtung zu höherer Ebene, dort in
horizontaler Richtung und anschließend wieder in vertikaler Richtung zur niedrigeren Ebene
gegangen werden. Dies bedeutet einen höheren zeitlichen Aufwand, welcher jedoch verringert
werden kann, wenn die einzelnen Teileinheiten einer Organisation in verschiedene Fraktale
aufgeteilt werden können. Diese sind sowohl in ihrer Markt-, als auch in ihrer
Produktorientierung eigenständig und selbst organisiert. Bei einem cyber-physischen
Produktionssystem (CPPS) ist dies so jedoch nicht erwünscht. Die cyber-physischen Systeme
(CPS) besitzen zwar die Technologie, über Sensoren die Daten zu erfassen und mittels
Aktoren direkt auf den Produktionsprozess einzuwirken, jedoch sollen diese Daten zusätzlich
über das Internet der Dinge (IoT) weitergegeben werden und durch eine Vernetzung zu einer
informationstechnischen Kopplung mit anderen cyber-physischen Systemen (CPS) führen.
Die Nachfolgende Grafik stellt dar, wie ein cyber-physisches System in der Industrie 4.0
aussehen kann:
Abbildung 5-3: Cyper-physisches System5
5
(Miele & Cie. KG, 2016)
Maik Hellmeister
13
Industrie 4.0 - Technologien
5.2 Stufe 2: CPPS
5.2.1 Ebene 1: Physische Objekte
Dies ist die Ebene der intelligenten physischen Objekte in einem Unternehmen. Bei der
Industrie 4.0 können dies zum Beispiel 3D-Drucker, Fertigungsroboter oder weitere intelligente
Produkte sein, die mit Sensorik bestückt sind. Sie leiten ihre erhobenen Daten direkt an die
nächste Ebene weiter.
5.2.2 Ebene 2: Datenspeicher
Im Datenspeicher, welcher sich im Falle der Industrie 4.0 im Regelfall auf eine Cloud
spezifizieren lässt, werden die Daten aus dem System gespeichert. Weiterhin werden hier
auch
Dokumente
in
elektronischer
Form,
zum
Beispiel
Betriebsanleitungen
und
Wartungspläne, sowie 3D Modelle von Produkten oder Maschinen abgelegt. Der
Datenspeicher gibt diese Daten an die Ebene 3 weiter und leitet Steuerungsdaten an die
physischen Objekte.
5.2.3 Ebene 3: Dienstsystem
In dieser Ebene findet die eigentliche Verarbeitung der erhobenen Daten statt. Dafür sorgen
sogenannte Big Data- und Analytics-Dienste. Da bei einer Produktion im Sinne von Industrie
4.0 Datenmengen in bisher noch nie dagewesenem Ausmaß anfallen, welche alle interpretiert
und bewertet werden müssen, kommen diese Dienste zum Einsatz. Deren Aufgabe ist es,
nicht nur eine vertikale Integration der Daten sicherzustellen, sondern auch die für das cyberphysische Produktionssystem (CPPS) notwendige horizontale Verknüpfung. Dabei findet
diese Datenerhebung, Interpretation und Auswertung sowie die anschließende Verbindung
nicht
nur
während
des
Produktionsprozesses,
sondern
während
des
gesamten
Wertschöpfungsprozesses statt.
Dies bildet die Grundlage für ein komplettes Product Lifecycle Management (PLM) von der
Logistik, der Entwicklung und Produktion, dem Betrieb über die Demontage bis hin zum
Recycling. Die Ergebnisse der Datenauswertung dienen im Anschluss der Steuerung und
Regelung einer Maschine oder ganzen Anlagen sowie zur Verbesserung des Verfahrens.
Hierzu werden diese Daten über die zweite Ebene, den Datenspeicher, an die erste Ebene,
die physischen Objekte, zurückgegeben.
Cyber-physische Systeme (CPS) kommen in der Industrie 4.0 nicht nur als in
Produktionsanlagen eingebettete Systeme, sondern auch als komplett losgelöste physische
Objekte, wie beispielsweise Produkte oder Fertigungsmittel vor. Sobald alle diese physischen
Objekte über das Internet der Dinge (IoT) miteinander vernetzt sind und kommunizieren,
spricht man von cyber-physischen Produktionssystemen (CPPS).
Maik Hellmeister
14
Industrie 4.0 - Technologien
5.3 Stufe 3: Industrie 4.0
Stufe 3: Industrie 4.0
In dieser Stufe wird deutlich, dass ein Unternehmen keine Industrie 4.0 einführen kann, wenn
sie zwar die Technologien besitzt, ein cyber-physisches Produktionssystem (CPPS) zu
verwenden, jedoch aber nicht die Denkweisen auf der Managementebene besitzt. Hierzu
gehören auch die entsprechenden Strategien, Visionen und Geschäftsmodelle.
Additive Fertigungsverfahren als weitere Schlüsseltechnologie
Die neuen 3D-Druckverfahren erhalten beim Umschwung zur Industrie 4.0 eine noch stärkere
Bedeutung.
Einzelne
Komponenten
werden
beim
3D-Druck
aus
verschiedensten
Grundwerkstoffen, wie Kunststoff, Metall oder Verbundwerkstoffen in Schichten aufgebaut. So
lassen sich Teile in unterschiedlichen Formen herstellen, ohne dass zuvor umständliche
Gussformen oder ähnliches gefertigt werden müssen. Dies bedeutet im Endeffekt für den
Endkunden, dass sein Produkt sehr individuell hergestellt und auf Sonderwünsche einfacher
eingegangen werden kann. Weiterhin können so Werkstückformen relativ preisgünstig
realisiert werden, die bei anderen Fertigungsverfahren nur unter erhöhtem Aufwand und
Materialverbrauch herstellbar wären.
Maik Hellmeister
15
Industrie 4.0 - Technologien
6.1 Entwicklung
6 Industrie 4.0 entlang der Wertschöpfungskette
Entwicklung
Von Bedeutung für die Entwicklung sind vor allem die Daten aus der Produktions- und
Nutzungsphase der Produkte. Diese erhobenen Daten fließen direkt in die Konstruktion mit
ein. Dazu ermöglichen es moderne Simulationsprogramme, bestimmte Eigenschaften eines
fertigen
Produktes
schon
während
der
Konzeption
zu
testen.
Durch
additive
Fertigungsverfahren werden Aufwand und Zeit zum Bau eines Prototyps erheblich verringert,
was wiederum die komplette Entwicklungszeit verkürzt. Des Weiteren können die erfassten
Daten eines Produktes von Industrie 4.0 zur Auslegung mit Blickpunkt auf Produktionsprozess,
Wartung und Recycling vorzeitig genutzt werden.
Fertigung
Die Lernfähigkeit von Maschinen und Systemen in der Fertigung steigt. Durch die
Kommunikationsfähigkeit von Maschinen mit Objekten und von Maschinen untereinander wird
eine autonome und auftragsspezifische Fertigung von Produkten ermöglicht. Des Weiteren
kann eine Bearbeitung von Folgeaufträgen, ebenso wie eine notwendige Wartung automatisch
veranlasst werden. Treten Probleme auf, so kann das cyber-physische-Produktionssystem
(CPPS) eigenständig eine Lösung finden und die Produktion alternativ zu Ende bringen, ohne
dass eine menschliche Intervention benötigt wird. Die Nutzung von Werkstoffen und
Betriebsmitteln wird damit erheblich effizienter und weniger fehlerbelastet. Bei der
Verwendung von CPPS in Kombination mit dem 3D-Druck kann auch eine Einzelfertigung,
ohne Nachteile bei den Kosten realisiert werden.
Logistik
In Bezug auf die Logistik werden Materialversorgung und Produktionsmittel miteinander
vernetzt. Dadurch findet eine automatisierte Kommunikation zwischen dem Zulieferer und dem
Kunden statt, was die Planung und das Zeitmanagement verbessert. Innerbetrieblich kann
eine Verknüpfung von Lager mit selbstständig fahrenden Lagerfahrzeugen ermöglicht werden,
was eine optimale Materialversorgung der Betriebsmittel garantiert.
Maik Hellmeister
16
Industrie 4.0 - Technologien
6.4 Nutzungsphase
Nutzungsphase
Bei der Nutzung von Produkten ergibt sich ein fließender Übergang zwischen dem Hersteller
und den Dienstleistern. Mit der Einführung von sogenannten Smart-Services findet eine
kundenspezifische
Dienstleistungen
Verknüpfung
anstelle
von
von
Produkt
mit
Produktverkauf
digitalen,
mit
wie
auch
anschließenden
physischen
After-Sales-
Dienstleistungen statt. Dies führt dazu, dass zu dem Produkt beispielsweise eine verbrauchsund verschleißoptimierte Wartung angeboten werden kann. Ebenso können gewisse Arten
von Ausfällen vorausprognostiziert und ihnen gegengesteuert werden.
Maik Hellmeister
17
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
7 Chancen der Industrie 4.0
In diesem Kapitel wird ein Überblick über die Möglichkeiten gegeben, neue Geschäftsmodelle
anzuwenden oder bestehende Geschäftsmodelle durch Industrie 4.0 zu verbessern.
Neue Geschäftsmodelle
Die Nachfolgende Grafik soll dem Leser einen Überblick über die verschiedenen Arten von
Geschäftsmodellen in der Industrie 4.0 geben.
Abbildung 7-1: Überblick über die Geschäftsmodelle6
6
(Roth, 2016)
Maik Hellmeister
18
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
Auf die neuen, noch zu definierenden Geschäftsmodelle wird im Folgenden nicht weiter
eingegangen, da sie erst noch endgültig entwickelt beziehungsweise kombiniert werden
müssen.
Die Geschäftsmodelle werden nach den vier Dimensionen eines Geschäftsmodells
untersucht:
Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines Geschäftsmodells7
7.1.1 Intelligente Produkte
Der Begriff „Intelligente Produkte“ ist eine andere Bezeichnung für die bereits beschriebenen
cyberphysischen Systeme (CPS). Ein Beispiel hierfür sind Maschinen, die in der Lage sind
mithilfe von Sensoren Fehler zu prognostizieren und automatisch, eigenständig ein Ersatzteil
zu bestellen. Dafür benötigen die Steuerungen oder Embedded Devices (ED) jedoch eine
gewisse Software-Intelligenz (SI), damit sie die Daten der Sensorik verarbeiten können. Die
Komplexität dieser benötigten SI hängt dabei stark von den Produkten und ihren technischen
Anforderungen ab. So müssen Daten, beispielsweise von einem Schiff auf hoher See
zwischengespeichert werden, bis das Schiff wieder Empfang hat und die Daten senden kann.
7
(Siepmann & Graef, 2016)
Maik Hellmeister
19
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Da die Open Source-Entwicklungen in der Regel
günstiger
sind,
als
herkömmliche
Produkte
und
Lösungen, kann dies einen zusätzlichen Kundenkreis
ansprechen.
Das Nutzenversprechen:
Durch teilweise kostenlose Komponenten von Open
Source-Produkten, wie zum Beispiel der Software, sind
diese meistens kostengünstiger. Die Community ist für
die Verbesserung des Produktes zuständig, weshalb
Entwicklungszyklen
von
Unternehmen
eine
untergeordnete Rolle spielen. Weiterhin ist das Produkt
zum größten Teil herstellerneutral.
Die Wertschöpfungskette:
Insbesondere
bei
der
Entwicklung
ergeben
sich
Änderungen am Wertschöpfungsprozess. Durch die
gemeinsame
Arbeit
der
Community
können
die
Entwicklungszeiten im Vergleich zu den konventionellen
Prozessen im Unternehmen deutlich verringert werden.
Die Ertragsmechanik:
Die Produkte auf Open Source-Basis sind kostenlos,
daher können sich hier keine Umsätze ergeben. Die
Umsätze entstehen durch die Weiterentwicklung von
Versionen oder Dienstleistungen, die auf den Produkten
und deren Daten basieren.
Fazit:
Für die Industrie 4.0 ist das Konzept Open Source
durchaus von Bedeutung, jedoch kommt es dabei stark
auf das Zusammenspiel zwischen dem Produkt und den
daraus resultierenden Dienstleistungen an.
Maik Hellmeister
20
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
7.1.2 Personalisiertes Produkt
Heute werden die Produkte immer individueller auf den Kunden zugeschnitten und eine
Individualisierung der Produkte bezüglich des Kunden wird immer beliebter. Diese Entwicklung
lässt sich beispielweise an der steigenden Modell- und Variantenvielfalt der Autobauer
erkennen. Die Serienproduktion von individuell personalisierten Produkten stellt daher eine
der Kernideen der Industrie 4.0 dar. Dafür ist es unerlässlich, den Produktionsprozess flexibel
zu gestalten und die nötige Infrastruktur der Produktionsmittel einzurichten, so dass eine
individuelle Konfiguration automatisch gefertigt werden kann. Hierfür muss der komplette
Prozess von der Produktionsplanung bis hin zur Maschinensteuerung angepasst werden.
Diese fortgeschrittene Individualität soll dem Wirtschaftsstandort Deutschland zu signifikanten
Wettbewerbsvorteilen verhelfen.
So ein Angebot an personalisierten Produkten macht vor allem in solchen Wirtschaftszweigen
Sinn, in denen sehr spezielle Lösungen gefunden werden müssen. Eine Serienproduktion
abzuwickeln,
wäre
dabei
nicht
sinnvoll,
da
bei
Kleinstserien
nicht
alle
Konfigurationsmöglichkeiten im Voraus geplant werden können. Daher sollte eine
Automatisierung stattfinden, die den Prozess von der Auftragsannahme über die EngineeringSimulation, bis hin zur Herstellung komplett eigenständig übernimmt. Es wäre nicht profitabel,
für jeden Auftrag einen neuen Engineering-Prozess auszulösen.
Der Prozess für solch ein personalisiertes Produkt könnte dann beispielsweise wie folgt
aussehen:
Abbildung 7-3: Prozess für ein personalisiertes Produkt8
Um dieses Konzept erfolgreich umsetzen zu können, ist es wichtig, dass die manuellen
Schritte reduziert und alle Prozesse integriert werden. Die Ausführung des Produktes wird an
einem Konfigurator entwickelt. Anschließend wird die gewählte Ausführung an eine
Entwicklungssimulation
8
übergeben,
welche
prüfen
muss,
ob
sie
konstruktiv
den
(Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 2015)
Maik Hellmeister
21
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
Anforderungen entspricht und wie das fertige Produkt aussehen würde. Dazu ist es noch
wichtig, dass nach der Konfiguration alle erforderlichen Daten für die Entwicklung vorhanden
sind,
mit
denen
die
Simulationsprogramme
arbeiten
müssen.
Nach
der
Entwicklungssimulation erfolgt die Produktionssimulation, bei der das Produkt auf
Herstellbarkeit geprüft wird. Dabei ist insbesondere eine hohe Stammdatenintegration
notwendig. Bei der Preissimulation wird anhand der Entwicklungs- und Produktionsdaten der
Preis für das fertige Produkt festgelegt. In diesem Schritt entscheidet sich dann, ob es
wirtschaftlich ist, dieses Produkt zu produzieren. Anschließend erfolgen die Abwicklung von
Vertrag beziehungsweise Auftrag, Produktionsplanung, Produktion und schließlich die
Auslieferung.
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Die individuellen Kundenwünsche völlig neuer
Kundenbereiche können bedient werden.
Das Nutzenversprechen:
Höhere Kundenbindung durch die Erfüllung
individueller Kundenanforderungen.
Die Wertschöpfungskette:
Um
das
Produkt
in
einen
Serienprozess
einzubinden, um dabei konkurrenzfähige Preise
zu erzielen, muss die gesamte Prozesskette stark
automatisiert werden.
Die Ertragsmechanik:
Personalisierte Produkte erzeugen auch höhere
Preise.
Fazit:
Das personalisierte Produkt kann sich für einige
Unternehmen
zu
einem
neuen,
wichtigen
Geschäftsmodell entwickeln.
Maik Hellmeister
22
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
7.1.3 Die Losgröße eins im Aftermarket
Im Aftermarket hat die sogenannte „Losgröße eins“ einen wichtigen Verwendungszweck.
Firmen verdienen eher weniger an ihren klassischen seriellen Produkten, da hier ein hoher
Preiskampf herrscht und die Gewinnspannen niedrig sind. Allerdings sind die erzielbaren
Margen bei Ersatzteilen und Dienstleistungen deutlich höher. Wenn ein Produkt beim Kunden
ungeplant stillsteht, drohen zum Teil erhebliche Umsatzeinbußen. Aus diesem Grund müssen
Ersatzteile schnell verfügbar sein. Da der derzeitige Trend jedoch zu einer steigenden
Variantenvielfalt geht, verlangt dies auch eine große Auswahl an Ersatzteilen. Aus diesem
Grund setzen viele Hersteller auf einen hohen Lagerbestand, was jedoch auch eine hohe
Kapitalbindung mit sich bringt. Insbesondere bei älteren Produkten ergeben sich daraus zum
Teil sehr hohe Kosten, da Produktionsmittel und Daten vorhanden sein müssen. Die Industrie
4.0 kann dabei helfen, die vorhandenen Konzepte für das Ersatzteilgeschäft zu verbessern.
Werden die Maschinen und Anlagen überwacht, so dass Ausfälle prognostiziert werden
können,
ermöglicht
dies
eine
Senkung
der
Lagerbestände.
Eine
weitere
Optimierungsmöglichkeit besteht durch die Verwendung von 3D-Druck-Technologien. Diese
werden bereits jetzt zur schnellen Fertigung von komplexen Teilen verwendet und die
Anwendungsbereiche werden stetig erweitert. Hierbei sind verschiedenste Konzepte denkbar:
So wäre es beispielsweise möglich, dass ein Händler mit einem 3D-Drucker individuell nach
Bedarf die Ersatzteile des Herstellers fertigt. Dies gibt ihm die Möglichkeit, seinen
Lagerbestand erheblich zu reduzieren und die Lieferzeiten zu verkürzen. Eine weitere Variante
wäre, dass sich der Endkunde die Teile durch den Erwerb der entsprechenden Lizenz selbst
ausdrucken kann, was die Ausfallzeiten deutlich verringern würde.
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Verbesserter Ersatzteil-Service, der durch eine
individuelle Ersatzteileversorgung neue Kunden
anspricht.
Das Nutzenversprechen:
Die Ausfallzeit wird drastisch verkürzt, wenn der
Kunde sich die Ersatzteile beispielsweise selbst
drucken kann, anstatt auf eine Lieferung oder
einen Techniker warten zu müssen.
Maik Hellmeister
23
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
Die Wertschöpfungskette:
Der komplette Prozess von der Beschaffung bis
zum Einbau würde sich durch die 3D-DruckTechnologie verändern.
Die Ertragsmechanik:
Eine
Verringerung
der
Ausfallzeiten
Umsatzeinbußen
aufgrund
Maschinenüberwachung
oder
der
und
der
3D-Druck-
Technologie ermöglicht die Rechtfertigung von
höheren
Preisen
für
schnell
verfügbare
Ersatzteile.
Fazit:
Für den Ersatzteilmarkt lassen sich der 3D-Druck
und
die
Maschinenüberwachung
sehr
gut
einsetzen.
Maik Hellmeister
24
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
7.1.4 Verfügbarkeit on Demand
Wenn ein Kunde ein Produkt kauft, geht es ihm selten primär darum, das Produkt selbst zu
besitzen. Meistens ist er nur auf die Ihm erbrachte Leistung dieses Produkts angewiesen. So
kauft beispielsweise ein Landwirt einen Mähdrescher, damit er während der Ernte möglichst
viel Ertrag ernten kann. Dazu möchte er den Mähdrescher möglichst effizient und bestenfalls
ohne Ausfallzeiten einsetzen können. Dazu benötigt er den Mähdrescher außerhalb der
Erntezeit überhaupt nicht. Demzufolge wäre es also für den Landwirt sinnvoll, nicht das
Produkt, sondern die Leistung des Erntens zu kaufen. Bietet nun ein Hersteller diese
Dienstleistung an, so geht das Risiko von Ernteausfällen auf ihn über. Das Produkt verbleibt
in Besitz des Herstellers und wird auch von ihm selbst betrieben und gewartet. Daher steht er
auch in der Verantwortung, wenn die Maschine nicht betriebsbereit ist und büßt Umsatz ein.
Dadurch ist der Hersteller sehr daran interessiert, dass das Produkt eine hohe Verfügbarkeit
aufweist, welche durch den Service- und Instandhaltungsprozess bestimmt wird. Eine
Verbesserung dieses Prozesses kann hier durch den Einsatz von M2M-Kommunikation und
der damit verbundenen Datenanbindung und Überwachung des Zustandes der Maschine
realisiert werden. Je größer die während der Arbeit gesammelte Datenmenge ist, desto
genauer kann vorausgesagt werden, wann welcher Fehler auftritt. Daraufhin kann automatisch
eine Empfehlung für die Handlung und Reparatur erstellt werden. Der Service- und
Instandhaltungsprozess unterliegt dabei einer größtmöglichen Automatisierung woraus
dynamisch ermittelt werden kann, welche Reparaturschritte unternommen werden müssen
und welche Ersatzteile der Service-Techniker benötigt. Mithilfe dieser Handlungsempfehlung
kann ebenfalls automatisiert ein daraus folgender Serviceauftrag erstellt werden. Dieser
erstellte Serviceauftrag könnte beispielsweise gespeicherte Fehler, Auffälligkeiten der
Sensorik, eine Ersatzteilliste und einen Reparaturleitfaden beinhalten. Damit soll erreicht
werden, dass die Stillstandszeiten bei Ausfällen verringert werden. Im nachfolgenden Bild ist
dieser Prozess schematisch aufgezeichnet:
Abbildung 7-4: Integrierter Service- und Instandhaltungsprozess9
9
(QSC AG, 2018)
Maik Hellmeister
25
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Es
werden
insbesondere
solche
Kunden
angesprochen, die kein großes Risiko eingehen
und
keine
hohe
Kapitalbindung
wollen,
beziehungsweise eingehen können. Dadurch wird
die Übertragung des Betriebsrisikos vom Kunden
auf den Hersteller ermöglicht.
Das Nutzenversprechen:
Der Kunde erhält eine garantierte Verfügbarkeit
und Leistungen nur zu dem Zeitpunkt, an dem er
sie benötigt.
Die Wertschöpfungskette:
Der Produkthersteller übernimmt nicht nur die
Fertigung des Endproduktes, sondern auch
seinen Betrieb und die Instandhaltung, weshalb
die Wertschöpfungskette erweitert wird.
Die Ertragsmechanik:
Es entstehen neue Umsatzströme, da nur die
tatsächlich erbrachte Leistung abgerechnet wird.
Andererseits trägt der Hersteller nun ein höheres
Risiko, einen höheren Aufwand und ebenfalls
höhere Kosten. Er muss nun auch einen eventuell
eintreffenden
Ausfall
einplanen
und
eine
entsprechende Infrastruktur aufbauen, die den
vernetzten Betrieb sicherstellt.
Fazit:
Das genannte Geschäftsmodell würde durch den
Einsatz von Industrie 4.0-Technologie deutlich
gefördert werden.
Maik Hellmeister
26
Industrie 4.0 - Technologien
7.1 Neue Geschäftsmodelle
7.1.5 Das Offene Geschäftsmodell: Marktplatz
Das Offene Geschäftsmodell bedeutet, dass auch Marktteilnehmer mit einbezogen werden,
die nicht zum eigenen Unternehmen gehören. Dazu ein Beispiel aus der Logistik:
Hier sind dann nicht nur der Zulieferer und der Hersteller miteinander verbunden, sondern
auch das Logistikunternehmen wird in die Echtanalyse mit einbezogen. Dadurch kann flexibel
reagiert werden, wenn beispielsweise durch einen Stau oder durch Unfälle unvorhergesehene
Zeitverschiebungen auftreten. Um diese Prozesse in Echtzeit zu erfassen, ist jedoch die
Erschaffung einer komplett neuen IT-Infrastruktur im großen Rahmen notwendig. Es müssen
dabei systemübergreifende Analysen stattfinden, die wiederum bei verschiedenen
Marktteilnehmern und deren betriebswirtschaftlichen Systemen Reaktionen auslösen.
Gewöhnliche Enterprise-Resource-Planning-Systeme (ERP-Systeme) können dies jedoch
nicht leisten. Aus diesem Grund ist die Einführung von Cloud-Computing für das
Geschäftsmodell unerlässlich. In einigen Bereichen kann das Geschäftsmodell erst durch die
Cloud-Funktionalitäten ermöglicht werden, da zum Beispiel die Sammlung von einer möglichst
großen Menge an Maschinendaten und die daraus resultierende Prognose von Ausfällen nur
durch die Cloud ermöglicht werden kann. Auf der anderen Seite gibt es auch Vorgänge, die
nur mit einem IT-System direkt im Unternehmen realisiert werden können, zum Beispiel eine
Sicherheitsabriegelung in der Fertigung. Daher wird die Nutzung von hybriden IT-Strukturen
in den nächsten Jahren prognostiziert.
Besonders für kleine und mittelständische Unternehmen ist es finanziell schwierig, eine eigene
Cloud und die damit verbundene IT-Infrastruktur aufzubauen. Deshalb würde es für diese
Betriebe Sinn machen, diese Dienste bei einem spezialisierten IT-Unternehmen zu kaufen
oder sich den Aufwand mit anderen mittelständischen Unternehmen zu teilen. Die Entwicklung
von solchen IoT-Plattformen unterliegt einem stetigen Fortschritt, jedoch wäre es auch
denkbar, dass sich die Anzahl der verfügbaren Plattformen wieder reduziert, wenn eine
technische Standardisierung auf wenige Plattformen stattfinden kann. Wichtig wäre dabei vor
allem, dass für Applikationen und Analysen alle beteiligten Marktteilnehmer eingebunden
werden können, damit eine einheitliche Datenbasis vorhanden wäre.
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Es werden Unterschiedliche Teilnehmer der
Wertschöpfungskette aus den verschiedensten
Bereichen, wie Entwicklung, Produktion, Logistik
und Service, angesprochen.
Maik Hellmeister
27
Industrie 4.0 - Technologien
Das Nutzenversprechen:
7.1 Neue Geschäftsmodelle
Der Marktplatz ermöglicht die Zusammenarbeit in
Echtzeit unter den Marktteilnehmern.
Die Wertschöpfungskette:
Denkbar wäre eine Einbindung aller Teilnehmer
der Wertschöpfungskette.
Die Ertragsmechanik:
Erträge
entstehen,
wenn
die
einzelnen
Marktteilnehmer auf die Grundfunktionalitäten der
IoT-Plattform zurückgreifen und die Daten für ihre
eigenen Services nutzen.
Fazit:
Neue geschäftliche Prozesse und Anwendungen
können
auf
Basis
des
Marktplatzmodells
angeboten werden.
Maik Hellmeister
28
Industrie 4.0 - Technologien
Geschäftsmodellen
7.2
Verbesserung
von
bestehenden
Verbesserung von bestehenden Geschäftsmodellen
7.2.1 Die Verkürzung der Lieferzeit
Um als Unternehmen positiv gegenüber dem Wettbewerb aufzufallen, dienen die Lieferzeiten
als gutes Kriterium. Durch eine kürzere Zeit vom Eingang der Bestellung bis zur Auslieferung
des
fertigen
Produktes
und
weiterhin
durch
eine
höhere
Flexibilität
können
Wettbewerbsvorteile geschaffen und höhere Preise beansprucht werden. Eine Organisationsund Materialflussoptimierung mithilfe von Industrie 4.0 bewirkt eine deutliche Senkung der
Lieferzeit. Dazu ist allerdings die Einführung von automatischen Identifizierungsverfahren, wie
beispielsweise Radio Frequency Identification (RFID), unerlässlich. Dies wird benötigt, damit
Werkstücke und Transportmittel eindeutig maschinell identifizierbar sind und zugewiesen
werden können. Werden zusätzlich die Lagerbestände und Transportwege optimiert, so ist
eine weitere Reduzierung der Durchlaufzeit innerhalb des Unternehmens möglich. Durch eine
Echtzeit-Positionsermittlung
von
LKWs,
Ladungsträgern,
Flurförderfahrzeugen
und
Werkstücken mittels Telematik können die Bewegungen, nicht nur auf dem Werksgelände,
verbessert und daraus entstehende Verzögerungen und Stillstände eliminiert werden.
Weiterhin können mit diesen Daten die Fertigungs- und Transportaufträge beim Hersteller
besser geplant werden, da dieser jederzeit auf die tatsächliche aktuelle Position des
Transportmittels zugreifen kann. Durch die Analyse der Daten kann aufgrund von
Erfahrungswerten zum Beispiel die Warenannahme optimiert werden, sodass es weder zu
Leerläufen, noch zu Staus kommt. Gibt es ungeplante Verzögerungen im Transport, ist es
möglich, dass in Echtzeit auf dieses Problem mit einer Änderung der Reihenfolge bei den
Fertigungsaufträgen reagiert werden kann.
Nicht nur in der Logistik, auch in der Entwicklung oder im Engineering-to-Order-Prozess ist es
möglich, und in den meisten Fällen auch sinnvoll, Industrie 4.0-Technologien zur Verringerung
der Durchlaufzeit einzusetzen. Hierbei werden vor allem die Simulationsmöglichkeiten
benötigt, um die Versuchszeiten am physischen Produkt zu verkürzen. Eine weitere
Simulationsmöglichkeit bietet sich bei der Inbetriebnahme von komplexen Anlagen an. Bei
dieser können direkt notwendige Konfigurationen anhand der Umgebung ermittelt und damit
die Installation verkürzt werden.
Maik Hellmeister
29
Industrie 4.0 - Technologien
7.2
Verbesserung
von
bestehenden
Geschäftsmodellen
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Angesprochen werden besonders Kunden mit
dem Wunsch nach mehr Flexibilität und kürzeren
Lieferzeiten.
Das Nutzenversprechen:
Da der Kunde von einer flexibleren Planung durch
kürzere Lieferzeiten profitiert, erhöht sich die
Kundenzufriedenheit.
Die Wertschöpfungskette:
Diese effizienzsteigernde Maßnahme kann nur
durch Veränderungen bei den Logistik-, Lieferund Produktionsprozessen erreicht werden.
Die Ertragsmechanik:
Durch erheblich kürzere Lieferzeiten können
höhere Preise eingefordert werden. Dies darf
jedoch nicht zu Lasten höherer Lagerbestände
gehen. Wird aber die Durchlaufzeit verringert,
führt dies zu einer Steigerung der Produktivität
und damit des Umsatzes.
Fazit:
Eine Verkürzung der Lieferzeit bewirkt nicht nur
eine Verbesserung von Nutzenversprechen und
Ertragsmechanik,
sondern
auch
eine
Effizienzsteigerung.
Maik Hellmeister
30
Industrie 4.0 - Technologien
Geschäftsmodellen
7.2
Verbesserung
von
bestehenden
7.2.2 Verbesserung der Qualität
Prinzipiell ist es für ein Unternehmen von erheblichen Vorteil gegenüber dem Wettbewerb,
wenn die Produkte qualitativ hochwertig sind. Mit dem Einsatz von Industrie 4.0-Technologien
soll die Qualität in technischen Prozessen, insbesondere bei solchen, die hohe Anfälligkeiten
für Fehler und einen hohen Überwachungsgrad durch Sensorik auf der anderen Seite
aufweisen, nochmals deutlich verbessert werden. Hier kann die Qualitätsprüfung, ausgeführt
zum Beispiel durch diverse bildgebende Verfahren, wie Infrarot-Scan, mit den Daten der
Sensorik und dessen Verläufen verknüpft werden. Die durch die Qualitätskontrollen ermittelten
Ergebnisse (Gutteil / Ausschussteil) werden gemeinsam mit den von der Sensorik ermittelten
Daten gesammelt und abgelegt. Mithilfe von mathematischen Algorithmen werden diese
abgelegten Daten wiederum untersucht und damit eine Fehlermustererkennung durchgeführt.
Dies funktioniert allerdings nur, wenn ein Mindestbestand von Daten vorhanden ist. Das Ziel
dieser Analyse ist es, dass Fehler frühzeitig erkannt und direkt in den Prozess eingegriffen
werden kann, damit ein Ausschuss schon vor dem Auftreten verhindert wird. Somit kann eine
unter Umständen teure Identifizierung von Fehlern zu späteren Zeitpunkten des
Produktionsprozesses oder gar erst nach Auslieferung des Produktes beim Kunden verhindert
werden.
Auswirkungen auf das Geschäftsmodell (nach Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines
Geschäftsmodells):
Die Kunden:
Durch eine Steigerung der Qualität kann die
Kundenbindung erhöht werden.
Das Nutzenversprechen:
Durch eine bessere Produktqualität, kann eine
Erhöhung der Verfügbarkeit des Produktes für den
Kunden erreicht werden.
Die Wertschöpfungskette:
Eine frühzeitige Erkennung von Fehlern durch
eine
Zusammenführung
der
Daten
von
Qualitätskontrolle und Sensorüberwachung macht
Nacharbeit überflüssig.
Die Ertragsmechanik:
Frühzeitiges Erkennen von Fehlern, senkt die
Nacharbeits- und Rückrufkosten und steigert
damit den Gewinn.
Fazit:
Die Erhöhung der Qualität mittels Industrie 4.0Technologien reduziert die Ausschussraten und
erhöht damit den Gewinn.
Maik Hellmeister
31
Industrie 4.0 - Technologien
8.1 Ausbremsen der Entwicklung
8 Die Risiken der Industrie 4.0
In diesem Abschnitt werden die Risiken beschrieben, die durch die Anwendung von Industrie
4.0- Technologie entstehen.
Ausbremsen der Entwicklung
Um neue Geschäftsmodelle etablieren zu können, welche auf Industrie 4.0 basieren, ist es
notwendig, dass Daten zur Verfügung stehen. Gesammelte Daten sind sozusagen das
höchste Gut der Industrie 4.0, dennoch kann die Anwendung der Technologie nur erfolgreich
sein, wenn ein Unternehmen über diese Daten verfügt und daraus Wissen schöpft. Dieses
geschöpfte Wissen entsteht durch die Analyse riesiger Datenmengen, aufgrund derer
wiederum spezifische Services angeboten werden können. Allerdings gibt es einige
Unternehmen oder gar ganze Branchen, die sehr konservativ mit ihren gesammelten Daten
umgehen und diese nicht oder nur gegen Bezahlung zur Verfügung stellen möchten. Je
weniger Daten zur Auswertung zur Verfügung stehen, desto schwieriger ist es jedoch, dass
für die Produkte Vorhersagen getroffen werden können. Selbst wenn ein Hersteller viele
Produkte auf dem Markt integriert hat und daher auf eine große Datenmenge zurückgreifen
könnte, kann er diese nur nutzen, wenn sie auch vom Kunden freigegeben werden. Der Kunde
ist dazu jedoch meist nur bereit, wenn er einen direkten Mehrwert darin sieht, also zum Beispiel
eine Steigerung der Verfügbarkeit einer Maschine.
In diesem Zusammenhang muss ein Umdenken bei allen Verbrauchern stattfinden, ob im
Consumer-Bereich, wie bei einem Mähdrescher, oder im industriellen Bereich, wie bei einer
CNC-Fräsmaschine. Wenn die Menschen nicht bereit sind, ihre Daten zur Verfügung zu
stellen, kann sich die gesamte Industrie 4.0, die auf diese Daten angewiesen ist, nicht
entwickeln. Um dieses Umdenken in Gang zu bringen und zu fördern, muss aber auch der
Hersteller seinen Beitrag leisten und attraktive Angebote für den Kunden bereitstellen und vor
allem keine gesammelten Daten an Drittanbieter verkaufen. Nur so ist der Kunde auch bereit,
seine Daten zur Verfügung zu stellen.
Datenmissbrauch und Datenverlust
Wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, ist es enorm wichtig für die Entwicklung der Industrie
4.0, dass die Kunden ihre Daten zur Verfügung stellen. Die Skepsis vieler Menschen hat aber
auch einen ernstzunehmenden Hintergrund. Viele Privatleute und noch mehr die Unternehmen
fürchten sich vor Datenmissbrauch, oder einem Datenverlust durch Cyberkriminalität.
Maik Hellmeister
32
Industrie 4.0 - Technologien
8.2 Datenmissbrauch und Datenverlust
Diese Furcht ist begründet, immerhin haben in den Jahren 2015 bis 2017 über 50% der
Unternehmen
einen
IT-Sicherheitsvorfall
registriert
(siehe
Abbildung
8-1:
IT-
Sicherheitsvorfall). Diese waren in etwa zwei Dritteln aller Fälle auf die eigenen Mitarbeiter
zurückzuführen. Ein Verlust von Daten wäre für eine Firma eine Katastrophe. In Bezug auf die
Industrie 4.0 sind dabei ganz besonders die Daten von aktuell produzierten Produkten
gefährdet, da diese ohne wirksamen Schutz bei der Kabellosen Übertragung leicht
abgefangen werden können. Zur Nutzung der IoT-Plattformen und weiterer Dienste, welche
die Industrie 4.0 ausmacht, ist jedoch eine Vernetzung notwendig und was vernetzt ist, kann
aber auch angegriffen werden. Sei es, wie in den meisten Fällen, durch die eigenen Mitarbeiter
oder von außerhalb des Unternehmens. Unternehmen müssen also dafür Sorge tragen, dass
ihre Produkte so designt werden, dass es dem Nutzer am besten unmöglich gemacht wird,
unabsichtlich Daten an nicht autorisierte Stellen von außerhalb preiszugeben. Des Weiteren
muss beispielsweise mit Hilfe von Firewalls alles dafür getan werden, dass die Produkte gegen
Angriffe von außen geschützt werden. Es ist die Aufgabe der Unternehmen, dass sie für ihre
Produkte wirksame Sicherheitsmechanismen entwickeln, die eine ungewollte Freigabe von
Daten an außenstehende verhindern, denn nur so können sowohl die Privatsphäre des
Nutzers als auch Unternehmensinterna vor Angriffen gewahrt werden. Um diesen Schutz zu
gewährleisten ist ein kontinuierlicher Verbesserungsprozess von Nöten. Je besser und
fortgeschrittener die Computersysteme werden und kommunizieren, desto sicherer müssen
auch Daten verschlüsselt werden, denn nur so kann ein fortwährender Schutz der Daten
gewährleistet werden.
Abbildung 8-1: IT-Sicherheitsvorfall10
10
(Handelsblatt, 2017)
Maik Hellmeister
33
Industrie 4.0 - Technologien
8.2 Datenmissbrauch und Datenverlust
9 Fazit
Industrie 4.0 ist ein hoch interessantes sowie komplexes Thema, welches uns kurz- und
langfristig, gerade mit dem Thema Sicherheit und Datenschutz noch mehr beschäftigen wird.
Die Einführung der Industrie 4.0-Technologie in Unternehmen verspricht bei entsprechender
Ausführung eine weitreichende Steigerung der Effektivität, eine Veränderung der
Produktionsanlagen und eine Maximierung des Umsatzes. Durch die Industrie 4.0 sind
zahlreiche
neue
Geschäftsmodelle
erschaffen
worden
und
auch
die
bisherigen,
konventionellen Geschäftsmodelle haben damit die Möglichkeit einen neuen Aufschwung zu
erleben. Auch im Consumer-Bereich ist von einem größeren Einzug der Industrie 4.0Technologien im Sinne der vernetzten Geräte auszugehen. Dies ermöglicht einen bisher
unerreichten Komfort und Bereich der Möglichkeiten.
Allerdings besteht auch bei Verwendung dieser Technologie ein hohes Risiko. Die Einführung
und Umsetzung des ganzen Konzeptes besteht darin, dass gesammelte Daten jeglicher Form
in sehr großen Mengen freigegeben und in einer Cloud verarbeitet und gespeichert werden.
Hier muss zuerst die Vertrauensbasis zwischen Kunden und Unternehmen geschaffen
werden, dass diese gesammelten Daten nicht durch Cyberangriffe oder bereitwillige
Weitergabe in die falschen Hände geraten können. Haben vertrauliche Daten erst einmal das
Firmennetzwerk verlassen, ist unbedingt darauf zu achten, dass mithilfe der aktuellsten und
besten Sicherheitstechnologie verhindert wird, dass diese Daten verloren gehen, missbraucht
oder manipuliert werden.
Nichtsdestotrotz spricht sehr viel für die Einführung und Umsetzung der Industrie 4.0. Dieser
Technologiesprung ist in der Lage das Leben vieler Menschen zu vereinfachen und in neue
Technologieebenen vorzustoßen. Das Potential, dass die Industrie 4.0 bereit hält ist bisher
nicht einmal ansatzweise ausgeschöpft.
Maik Hellmeister
34
Industrie 4.0 - Technologien
Maik Hellmeister
8.2 Datenmissbrauch und Datenverlust
35
Industrie 4.0 - Technologien
8.2 Datenmissbrauch und Datenverlust
10 Abbildungsverzeichnis
Abbildung:3-1: Stufen der Industriellen Revolution ................................................................ 4
Abbildung 5-1: Komponenten der Industrie 4.0 ...................................................................... 8
Abbildung 5-2: Sensor-Cloud................................................................................................11
Abbildung 5-3: Cyper-physisches System ............................................................................13
Abbildung 7-1: Überblick über die Geschäftsmodelle ...........................................................18
Abbildung 7-2: Vier Dimensionen eines Geschäftsmodells ...................................................19
Abbildung 7-3: Prozess für ein personalisiertes Produkt .......................................................21
Abbildung 7-4: Integrierter Service- und Instandhaltungsprozess .........................................25
Abbildung 8-1: IT-Sicherheitsvorfall ......................................................................................33
Maik Hellmeister
36
Industrie 4.0 - Technologien
8.2 Datenmissbrauch und Datenverlust
11 Literaturverzeichnis
Bartodziej, C. J. (2017). The Concept Industry 4.0. Wiesbaden: Springer Gabler.
Bartz, M., Gnesda, A., & Schmutzer, T. (2017). Unternehmen der nächsten Generation. Berlin,
Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. (2015). Industrie 4.0 und Digitale Wirtschaft.
Berlin.
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. (22. März 2016). Bundesministerium für
Wirtschaft und Energie: Plattform Industrie 4.0. "Online im Internet". Von
http://www.plattform-i40.de/I40/Navigation/DE/Plattform/PlattformIndustrie40/plattform-industrie-40.html abgerufen
directindustry. (2018). Von www.directindustry.de: www.directindustry.de abgerufen
Ebert, B. (2018). Prozessoptimierung bei Industrie 4.0 durch Risikoanalysen. Berlin: Springer
Berlin Heidelberg.
Gassmann, O., Frankenberger, K., & Csik, M. (2017 ). Geschäftsmodelle entwickeln. St.
Gallen: Carl Hanser Verlag, München.
Gesamtverband
der
Deutschen
Versicherungswirtschaft
e.V.
(14.
April
2015).
https://www.gdv.de. Von https://www.gdv.de/de/themen/news/chancen-und-risikender-vernetzung-in-der-industrie-4-0-18810 abgerufen
Gunther, R. (2017). Handbuch Industrie 4.0. München: Hanser.
Handelsblatt.
(November
2017).
https://veranstaltungen.handelsblatt.com/.
Von
https://veranstaltungen.handelsblatt.com/cybersecurity/it-sicherheitsvorfaelle-2017/
abgerufen
Huber, W. (2018). Industrie 4.0 kompakt – Wie Technologien unsere Wirtschaft und unsere
Unternehmen verändern. Wiesbaden: Springer Vieweg.
Jahn, M. (2017). Industrie 4.0 konkret. Wiesbaden: Springer Gabler.
Kaufmann, T. (2015). Geschäftsmodelle in Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge.
Wiesbaden: Springer Vieweg.
Miele
&
Cie.
KG.
(29.
März
2016).
http://www.miele.de.
Von
http://www.miele.de/haushalt/geschirrspueler1529.html abgerufen
Nest.
(kein
Datum).
https://nest.com.
Abgerufen
am
23.
Juli
2019
von
https://nest.com/thermostats/nest-learning-thermostat/overview/
Opel
Deutschland.
(23.
März
2016).
http://www.opel.de.
Von
http://www.opel.de/fahrzeuge/modelle/personenwagen/adam/index.html abgerufen
Maik Hellmeister
37
Industrie 4.0 - Technologien
QSC
AG.
(16.
8.2 Datenmissbrauch und Datenverlust
April
2018).
http://www.sensorcloud.de.
Von
http://www.sensorcloud.de/?page_id=71 abgerufen
Roth, A. (2016). Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0. Gabler Verlag.
Siepmann, D., & Graef, N. (2016). Industrie 4.0 – Grundlagen und Gesamtzusammenhang.
Springer Gabler, Berlin, Heidelberg.
Ternes, A. (2018). Mittelstand 4.0. Wiesbaden: Springer Fachmedien WIesbaden.
Wagner, R. M. (2018). Industrie 4.0 für die Praxis. Wiesbaden: Springer Gabler.
Maik Hellmeister
38