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Produktion 4.0 braucht Logistik 4.0

Produktion 4.0 braucht Logistik 4.0

DIE „PRODUKTION DER ZUKUNFT“ STELLT DIE LOGISTIK VOR VIELFÄLTIGE NEUE HERAUSFORDERUNGEN – INSBESONDERE IM HINBLICK AUF INTEGRATION, AUTOMATISIERUNG UND SELBSTSTEUERUNG DER PROZESSE Benjamin Hölzle und Thomas Trompler, TMG CONSULTANTS

Die meisten produzierenden Unternehmen haben längst damit begonnen, ihre Fertigungsprozesse zu automatisieren und zu flexibilisieren. Leitbild der diversen Optimierungsanstrengungen ist die vollständig digitalisierte, flexible, sich teilweise selbst steuernde Produktion. Als elementares Bindeglied dieser „Produktion der Zukunft“ muss die Logistik integrativ in diese Optimierungsansätze mit eingebunden werden. Dies geschieht in der Praxis allerdings viel zu selten: noch immer wird überwiegend funktionsorientiert optimiert. Dies muss sich ändern. In der neuen ­Industrie-4.0-Welt sollen Produktion und Logistik mehr noch als bisher schon „wie Zahnräder ineinandergreifen“. Um die „Produktion der Zukunft“ Realität werden zu lassen, muss sich daher auch in der Logistik einiges ändern: ohne eine Logistik 4.0 wird es keine Produktion 4.0 geben können. An innovativen Ansätzen mangelt es nicht. Jetzt muss es darum gehen, die gestiegenen Anforderungen an die Logistik zu erkennen, klar zu benennen und die dazu passenden Lösungen in die Anwendung zu bringen.

Die Weichen für die „Produktion der Zukunft“ sind längst gestellt. Angetrieben durch die Forderung nach immer individuelleren Produkten und Services, kürzeren Innovationszyklen und immer engeren Lieferterminen sowie durch die Verfügbarkeit neuer technischer Möglichkeiten haben Industrieunternehmen landauf, landab damit begonnen, Maßnahmenprogramme aufzusetzen, die ihre Produktion schneller, individueller, flexibler, effizienter und in Summe intelligenter machen. Im Kontext dieser vielfältigen Optimierungsmaßnahmen in der Produktion ergeben sich für die Logistik ganz neue Herausforderungen. Zu nennen sind hier insbesondere:

  • Wo steht unser Unternehmen heute und welche potenziellen Handlungsfelder gibt es?
    Es ist wenig sinnvoll, von der „Steinzeit“ gleich in die Moderne springen zu wollen. Nach aller Erfahrung würde dies die meisten Mitarbeiter überfordern. Von daher halten wir es für unerlässlich, zunächst den Status quo in der Logistik zu ermitteln, den eigenen Reifegrad für Logistik-4.0-Lösungen zu bestimmen, potenzielle Handlungsfelder zu identifizieren und darauf basierend eine „verkraftbare“ Einführungsstrategie zu entwickeln.
  • Vor welchen neuen Anforderungen steht die Logistik in der zukünftigen Wertschöpfungskette?
    Die Anforderungen variieren, abhängig vom Unternehmen, seinen Kernkompetenzen und den Vorstellungen, wohin man sich entwickeln will. Nicht immer muss es eine hoch technisierte Lösung sein, die zum Erfolg führt. Oftmals lassen sich neue Herausforderungen auch durch klassische Prozessanpassungen oder durch einen gelungenen Mix aus Lösungsansätzen der alten mit der neuen Welt erfolgreich bewältigen.
  • Welche der neuen Logistik-4.0-Elemente sind für uns wirklich sinnvoll oder notwendig und welche davon stehen der betrieblichen Praxis überhaupt zur Verfügung?
    Viele der neuen technischen Lösungen befinden sich noch in der Erprobung. Der Transfer in die Praxis auf breiter Front steht noch aus. Dies gilt es genauso zu berücksichtigen, wie die Frage, wie sich das ausgewählte neue Logistik-4.0-Element optimal einsetzen und in Kombination mit anderen Lösungsansätzen integrieren lässt.
  • Wie lässt sich ein passgenaues Zielbild und eine Roadmap Logistik 4.0 entwickeln?
    Ein Zielbild zu entwerfen, wie auch die Logistik in der Zukunft einen nachhaltigen Mehrwert liefern kann, steht nur bei sehr wenigen Unternehmen auf der Agenda. Viele kennen zwar ihre Schwachstellen, wissen aber nicht, wie sie diese beseitigen sollen. Wir halten es daher für unerlässlich, zunächst ein Zielbild für die Logistik zu entwerfen und Handlungsfelder zur Beseitigung erkannter Schwachstellen abzustecken, um dann darauf basierend abzuleiten, mit welchen Maßnahmen und in welchen „machbaren“ Schritten man sich diesem Zielbild anzunähern gedenkt.

Jedes produzierende Unternehmen steht mithin vor der Aufgabe, individuell zu entscheiden, welche konkreten Lösungsansätze aus dem vielfältigen Spektrum neuer technischer Möglichkeiten zum eigenen Unternehmen, zu den Kompetenzen und zur künftigen Ausrichtung wirklich passen. Aus unserer Sicht lassen sich die neuen Möglichkeiten der Logistik 4.0 in sechs wesentliche Elemente unterteilen (Abbildung 1).

 

Abbildung 1:
Zentrale Logistik-4.0-Elemente

Integrierte Cloud-Lösungen
Integrierte Cloud-Lösungen ermöglichen es, sämtliche Warenbewegungen und Bestände einer Supply Chain transparent abzubilden und alle Partner entlang der gesamten Lieferkette online miteinander zu vernetzen. Nun mag sich der eine oder andere fragen, warum er Teile seiner Unternehmens-IT und seiner Daten überhaupt in eine Cloud abgeben soll. Nun: Um Transparenz über die gesamte Wertschöpfungskette – über alle Lieferanten bis hin zum Kunden – herstellen zu können, müssen sich die Unternehmen ein Stück weit öffnen. Am besten funktioniert dies heute nun mal über integrierte Cloud-Lösungen. Durch die technische Möglichkeit, alle Partner einer Wertschöpfungskette miteinander zu vernetzen und deren Daten zu nutzen, wird überhaupt erst die Grundvoraussetzung geschaffen, um Supply Chains ganzheitlich zu optimieren.

Durchgängige Identifikation aller Elemente
Bei (weitgehend) automatisierten Prozessen müssen sämtliche Objekte einer Supply Chain eindeutig und über mehrere Meldepunkte hinweg durchgängig identifiziert werden können. Automatische Identifikationslösungen stellen in der Logistik 4.0 daher ein Grundelement dar, ohne das in der intelligenten Fabrik kaum etwas richtig funktioniert. Mit RFID- und anderen ID-Technologien lassen sich Objekte automatisiert erfassen. Der Einsatz von Auto-ID-Technologien leistet zudem gute Dienste, um Prozesse weiter zu automatisieren und zu beschleunigen. Über einen intelligenten Mix unterschiedlichster Auto-ID-Technologien ist es schon heute möglich, Transparenz und Effizienz in der Logistik entscheidend zu verbessern.

Automatisierte Lagertechnik
Lösungen für automatische Kleinteilelager (AKL) gibt es schon seit langem. Die jetzt verfügbaren technischen Möglichkeiten zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass Lagerung und Kommissionierung v0llständig automatisiert erfolgen können. Bei der automatisierten Lagertechnik von heute handelt es sich im Gegensatz zum isolierten AKL um ein abgestimmtes System: ein Verbund aus verschiedenen Lagern, Transportmitteln und Handling-Lösungen, mit dem die Vision eines „Zero People Warehouse“ durch vollständige Automatisierung immer klarere Konturen bekommt.

Flexibler autonomer Materialfluss
Auch für diese Herausforderung gibt es mittlerweile eine Vielzahl interessanter Lösungen. Im Kern geht es immer darum, den Materialfluss in Werks- und Lagerhallen zu automatisieren und dadurch Personalressourcen einzusparen. Typisch für dieses zentrale Logistik-4.0-Element ist der Einsatz autonomer fahrerloser Transportsysteme (aAGV) zur Automatisierung von Transportaufgaben sowie für Handling-Prozesse in Lager und Logistik. Zu den Extrembeispielen neuer technischer Lösungen zählt auch der Einsatz von Drohnen. Ob sich diese Technik im Transport auf breiter Front durchsetzt, ist fraglich. Für spezielle Anwendungsfälle könnten Drohnen allerdings eine echte Verbesserung darstellen, zum Beispiel: Spezialteile auf großen Freiflächen oder großen Werksgeländen sehr schnell zum Empfänger zu bringen oder Drohnen bei der Inventur in Hochregallagern einzusetzen.

Digitale Werkerunterstützung
Bei diesem zentralen Logistik-4.0-Element geht es darum, die Mitarbeiter durch „Smart Devices“ unmittelbar in die digitale Umwelt einzubinden. Relevante Daten werden den Mitarbeitern direkt am Arbeitsplatz mit dem Ziel zur Verfügung gestellt, Arbeits- und Montageanleitungen zu visualisieren, Fehler zu vermeiden, Arbeitsprozesse zu beschleunigen und insgesamt die Effizienz zu verbessern. Mittlerweile sind für die unterschiedlichsten Aufgaben interessante Lösungen auf dem Markt erhältlich – von Systemen zur Unterstützung der Mitarbeiter bei der manuellen Kommissionierung bis hin zu interaktiven Packanleitungen, die den Werker bei besonders variantenreichen Produkten dadurch entlasten, dass sie ihm für jeden kundenindividuellen Artikel eine kontextabhängige Anleitung zur Verfügung stellen.1 Produzierende Unternehmen, für die eine Vollautomatisierung heute noch nicht wirtschaftlich darstellbar ist, erhalten mit der digitalen Werkerunterstützung nach unserer Einschätzung eine interessante Option für ihren Einstieg in die digitalisierte Industriewelt. Über eine intelligente Werkerunterstützung nachzudenken, ist auch vor dem Hintergrund der Tatsache relevant, dass es immer schwieriger wird, Mitarbeiter für diese Logistiktätigkeiten zu motivieren.

1 - Siehe hierzu auch den Beitrag „Mit intelligenter Werkerunterstützung die Produktionseffizienz steigern“

Mobile & kollaborative Roboter
In der Logistik werden mobile und kollaborierende Roboter primär eingesetzt, um die Mitarbeiter bei Kommissionierung und im Handling zu entlasten. Die maschinellen Helfer übernehmen dabei vorzugsweise eintönige Aufgaben oder werden für Tätigkeiten mit hoher körperlicher Belastung eingesetzt. Mittlerweile gibt es bereits kollaborative Roboter („Cobots“), die menschliche Handlungen nachahmen können und die orts- und aufgabenflexibel einsetzbar sind. Wir gehen davon aus, dass diese Systeme in Zukunft einen relevanten Beitrag dazu leisten werden, Effizienz und Prozessqualität in der Logistik weiter zu verbessern.

Vielzahl neuer Lösungsansätze verlangt nach strukturiertem Vorgehen

Logistikverantwortliche stehen angesichts der Vielzahl interessanter neuer Logistik-4.0-Lösungen vor der Aufgabe, herausfinden zu müssen, welche Alternativen am besten zum Unternehmen und zur Ausrichtung passen, um zukünftig möglichst großen Nutzen aus den neuen Technologien zu ziehen. Unser Eindruck ist: Zwischen dem, was heute schon sinnvoll einsetzbar ist, und dem, was Unternehmen wirklich nutzen, klafft hierzulande noch eine recht große Lücke. Überall wird zwar ein bisschen „herumexperimentiert“, von einem durchgängigen Ansatz und einem stimmigen Gesamtbild sind die meisten Unternehmen allerdings noch sehr weit entfernt, oder der wirtschaftliche Nutzen lässt sich im gewählten Betrachtungsrahmen nicht nachweisen.

Hinzu kommt: Viele Unternehmen haben die Möglichkeiten der „alten Welt“ noch nicht vollständig erkannt oder konsequent umgesetzt. Der nächste Schritt fällt damit umso schwerer oder ist gar unmöglich. Nicht selten mangelt es zudem auf der obersten Managementebene am festen Willen und der inneren Überzeugung, diesen Schritt in Richtung Logistik 4.0 auf jeden Fall zu gehen, weil Zweifel an der Wirtschaftlichkeit bestehen und ob die Digitalisierung die Zukunft der Logistik maßgeblich bestimmen wird. Solange sich ein Logistikverantwortlicher immer erst mit einem Business Case für einen technologisch zukunftsweisenden Lösungsvorschlag rechtfertigen muss, dürfte sich an der zögerlichen Haltung vieler Unternehmen beim Einsatz von Logistik-4.0-Elementen nur wenig ändern.

Ein rigoroses „Business Case“-Denken kann bei diesem langfristig wichtigen Thema sehr schnell zu kurzfristig orientierten falschen Entscheidungen führen. Der wesentliche Mehrwert einer durchgängigen Logistik 4.0 liegt in der Symbiose aus Flexibilisierung und Effizienzsteigerung: Schnelle Reaktionsfähigkeit bei Veränderungen und problemlose Skalierbarkeit der Materialflüsse sind für eine durchgängige Logistik 4.0 genauso charakteristisch wie die wirtschaftliche Automatisierung und Beschleunigung bisher manueller Prozesse sowie die Vermeidung von Prozessfehlern und daraus resultierenden Folgekosten. Viele dieser Effekte lassen sich schlicht und einfach nicht hinreichend quantifizieren. Möglicherweise passt ein Business Case auch erst, wenn man mehrere Logistik-4.0-Ansätze miteinander kombiniert zum Einsatz bringt und den Betrachtungsrahmen stark erweitert.

Um die bereits vorhandenen Nutzenpotenziale der neuen Logistik-4.0-Welt wirksam ausschöpfen zu können, halten wir folgende Erfolgsfaktoren für ausschlaggebend:

  1. Unternehmen müssen ein klares Verständnis entwickeln, welche konkrete Unternehmenspositio­nierung sie anstreben und ableiten, welche Anforderungen dadurch in Zukunft auf ihre Logistik zukommen. Pauschale Einschätzungen helfen hier nicht wirklich weiter. Unerlässlich ist vielmehr, Produktion und Logistik gesamtheitlich zu betrachten. Beide Bereiche müssen gemeinsam an zielführenden Lösungen arbeiten. Wer in seinem Unternehmen die „Produktion der Zukunft“ realisieren will, wird dies nicht ohne eine „Logistik der Zukunft“ bewerkstelligen können. Als zentralem Bindeglied zur Produktion 4.0 sollte der Logistik eine wesentlich höhere Wertschätzung zuerkannt werden, als dies bisher gemeinhin der Fall ist. Der gestiegenen Bedeutung entsprechend ist die Logistik konsequent an der Gesamtunternehmensstrategie auszurichten.
  2. Die zur Verfügung stehenden Logistik-4.0-Elemente sind jeweils auf ihre spezifische Anwendbarkeit und Strategiekonformität im Unternehmen hin zu prüfen. Dabei sollten im Rahmen einer übergreifenden Betrachtung grundsätzlich alle sinnhaften Kombinationen in der Konzeptionsphase Berücksichtigung finden.
  3. Logistik-4.0-Projekte machen nur Sinn, wenn im Unternehmen zuvor gewisse Grundvoraussetzungen geschaffen wurden. Zu den notwendigen Voraussetzungen zählen zum Beispiel standardisierte und schlanke bzw. effiziente Prozesse, vollständige Datenkonsistenz sowie eine anforderungsgerechte Ertüchtigung der IT-Systeme. Damit Produktion und Logistik auch wirklich gemeinsam an zukunftsweisenden Lösungen arbeiten, halten wir es für unerlässlich, die bisherigen Zielsysteme dahingehend anzupassen und auf die neue Ausrichtung zu adjustieren.

Für die Umsetzung ambitionierter Logistik-4.0-Vorhaben empfehlen wir ein klassisches, vielfach bewährtes Vorgehen (Abbildung 2). Starten sollte man immer mit einer objektiven, „ungeschminkten“ Bestimmung des Reifegrades und der aus der Digitalisierung und anderen strategierelevanten Einflussfaktoren resultierenden künftigen Anforderungen an die Logistik. Die Standortbestimmung ist extrem wichtig, weil sie den Startpunkt und die Schrittgröße für die Reise in die digitale neue Welt definiert. Nicht minder wichtig ist, ganz klar herauszuarbeiten, welche konkreten Anforderungen in Zukunft auf die Logistik noch zukommen. Wenn ein Unternehmen die Strategie verfolgt, seinen Kunden in Zukunft die Möglichkeit anzubieten, über eine App individuelle Produkte selbst zu konfigurieren und direkt in die Produktion einzuspielen, dann resultieren daraus nun mal vollkommen andere Anforderungen an die Logistik, als wenn immer ein konstantes Produktspektrum gefertigt wird und sich nur die herzustellende Menge ändert.

 

Abbildung 2:
Erste Schritte auf dem Weg zu einer Logistik 4.0

Basierend auf diesem ersten Schritt gilt es dann, ein Zielbild zu entwickeln und die dazu passende Roadmap auszuarbeiten. Bisher ist es nach unseren Beobachtungen in der Logistik eher ungewöhnlich, weit in die Zukunft zu denken, dies in einer Vision zu verankern und dazu passende Ziele und Strategien auszuarbeiten. Heute sind die Aktivitäten noch eher von der Haltung geprägt „irgendwie wird’s die Logistik schon richten“. Das muss sich schnellstens ändern. Der Bedeutung, die der Logistik 4.0 zukünftig zukommt, wird eine solche Haltung in keiner Weise mehr gerecht. Die Ableitung einer Roadmap soll sicherstellen, dass Schritt für Schritt vorgegangen wird und dabei nur Maßnahmen zur Umsetzung kommen, die zum Zielbild passen.

Mit der Umsetzung sollte erst begonnen werden, wenn Zielbild und Roadmap definiert sind. Damit werden gewissermaßen die Leitplanken gesetzt, innerhalb derer sich die einzelnen (Pilot-)Anwendungen bewegen dürfen. Man muss also nicht gleich das ganz große Rad drehen wollen. Bewährt hat sich, mit ausgewählten Pilotwendungen Erfahrungen zu sammeln, solange sichergestellt ist, dass diese „Piloten“ mit dem Zielbild in Einklang stehen.

Je weiter die Digitalisierung in produzierenden Unternehmen voranschreitet, desto wichtiger wird es für Logistikverantwortliche, ihren Bereich in der skizzierten Weise neu auszurichten und in einer gesamtheitlichen Betrachtung gemeinsam mit den Kollegen in der Produktion an Lösungen zu arbeiten, wie die sich bietenden Chancen der Digitalisierung in Produktion und Logistik bestmöglich ausgeschöpft werden können.

Auf keinen Fall dürfen dabei jedoch die Mitarbeiter vergessen werden. Sie schon früh in alle Überlegungen mit einzubeziehen, für das Thema zu interessieren und ihnen die Chancen sowie Perspektiven für die eigene Zukunft aufzuzeigen, ist ein kritischer Erfolgsfaktor für alle Bestrebungen hin zu einer Logistik 4.0.

TMG INSIGHTS 08: "Antriebskonzepte der Zukunft"

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