Begriffe aus der Welt der Digitalisierung

Digitalisierung und digitaler Wandel von Industrie und Mittelstand 4.0

Begriffserklärung, damit aus dem Mittelstand 4.0 der Alltag werden kann.

Digitalisierung: Muss heute „Alles 4.0“ sein? Mittelstand und Handwerk sind in Bewegung. Wie heißen die alltäglich gewordenen Aufgaben? Kundenbedürfnisse erfahren, Fachkräfte sichern, Technologie überblicken, Kosten sparen, Aftersales Leistungen etablieren und die Kopplung von Produktion und Dienstleistung mit Lieferanten und Kunden in den Alltag überführen sind zu Ihren alltäglichen Herausforderungen. Digitale Prozesse, Sensoren, Mobilfunk und IP-Adressen und die an Algorithmen gebundene Datenverarbeitung und Auswertung begleiten Sie auf dem Weg in die Arbeit 4.0.

Mittelstand 4.0

Digitalisierung & 4.0 = Selbstorganisation auf Basis von Echtzeitdaten …

Wofür 4.0 eigentlich steht? Es bedeutet Selbstorganisation mit Hilfe digitaler Geräte, Prozesse und Algorithmen auf Basis von Echtzeitdaten. Die Selbstorganisation betrifft einzelne Maschinen, Menschen mit Assistenzsystemen oder ganzer Produktionshallen. Digitalisierung, Apps für Tablet und Smartphone, Produkte in Smart Home, Technologie und Organisation in der Smart Factory sowie das Internet der Dinge mit IoT, IoS und CPS* sind die Buzzworte die heuten jedem Unternehmensbericht, jeder Wirtschaftssendung und auf jeder Business Konferenz anzutreffen sind. Für mich sind sie zu Thema für Workshops, Vorträge, Seminare und Beratung geworden.

Der Begriff Mittelstand 4.0 ist mehr als ein Schlagwort, denn die damit verbundenen Technologien und der Wandel im Denken sowie der Zusammenarbeit bestimmen unsere Entwicklung nachhaltig. Wo stehen Sie? Wie lautet Ihr aktueller Bedarf? Ich schlage vor, wir starten dort, wo Sie heute stehen.

Häufig verwendete Abkürzungen

Häufig verwendeten Abkürzungen / Begriffen der Digitalisierung.

IoT … Internet of Things … Geräte und Dinge, die mit Sensoren ausgestattet sind und Daten via Internet Protokoll versenden

IoS … Internet of Service … auch smart Service genannt … Service auf Grundlage der über das Internet übertragenen Ereignis-, Momentan- und Verbrauchsdaten

ERP … Enterprise-Resource-Planning … umfassendes digitales „Unternehmens-Cockpit“ mit der Übersicht aller Daten zur Ressourcenplanung

CPS … Cyber-physisches System … Verbund aus IoT und Datenspeicher

CPPS … Cyber-physisches Produktionssystem … auch smart factory genannt … vernetzte, sich selbststeuernde Produktion

CRM … Customer-Relationship-Management … alle Verbindungen mit den Kunden

IT / IKT … Informations-Technologie / Informations- und Kommunikations-Technologie

IP … Internet Protokoll … Grundlage für Datenaustausch und -verarbeitung

Stakeholder … alle Beteiligten sowie alle involvierten und interessierten Personen sowie Institutionen

Begriffserklärung

Das digitale Enterprise-Resource-Planning (ERP) System dient der unternehmerischen Aufgabe, vorhandene Ressourcen effizient für den betrieblichen Ablauf einzusetzen und somit die Steuerung von Geschäftsprozessen zu optimieren. Es ist ein digitales System und gibt eine Übersicht über Kapital, Personal, Betriebsmittel, Material sowie Auslastung und ermöglicht die rechtzeitige und bedarfsgerechte Planung und Steuerung. Es unterstützt die Effizienz betrieblicher Wertschöpfungsprozesse sowie die Optimierung der Steuerung unternehmerischer und betrieblicher Abläufe.

Das Cyber-physisches System (CPS), kennzeichnet den Verbund von Informationstechnologie, Datenverarbeitung und Datenspeicherung (Server / Cloud, Internetplattform) mit technischen Geräten bzw. eigenständigen Teilen einer Anlage (z.B. Motor eines Krans). Datenaustausch wird über Dateninfrastruktur ermöglicht (z.B. Mobiltelefon, Internet). Cyber-physische Systeme weisen einen hohen Grad an Komplexität auf. Sie erfassen die Daten der Herstellung, Events aus dem Produktleben und können in Interaktion mit anderen Geräten treten. Im physischen Gerät werden Daten mittels Sensor erfasst bzw. zusätzlich über Eingabeschnittstellen wie ein Display / Tastatur eingegeben.

Daten werden in definierten Schichten abgelegt. Diese heißen Verwaltungsschalen und sind wie nachfolgend benannt und definiert. Eine oder mehrere Datenbanken werden dazu in unterschiedliche Schichten unterteilt. Jede Schicht hat eigene Zugriffsrechte, so dass nur ausgewählte Nutzer die jeweils richtigen Daten hineinschreiben bzw. auslesen können. Das dient der Vorsorge gegen Missbrauch.

Die einzelnen Schalen und Funktionen:

„Geschäftlich“ – Daten und Funktionen werden hinterlegt, welche die geschäftliche Eignung und Leistung einer Komponente zu allen Zeiten des Produktlebens abbilden: Beschaffung, Konstruktion, Betrieb und Verwertung. Beispiele: Preise, Lieferbedingungen, Bestellcodes.

„Konstruktiv“ – Besitzt Merkmale, die für den konstruktiven Einsatz der Komponente relevant sind, also für die Auswahl und Strukturbildung. Enthält eine Struktur-Klassifikation nach EN 81346. Enthält zahlreiche Merkmale zu physischen Dimensionen und zu Eingangs-, Verarbeitungs-und Ausgangsgrößen der Komponente. Enthält eine modulare Sicht auf Teil-Komponenten bzw. eine Geräte-Struktur. Erlaubt eine Automatisierungssicht mit Ein- und Ausgängen verschiedener Signaltypen.

„Leistung“ – Beschreibt Leistungs- und Verhaltensmerkmale, um eine summarische Beurteilung und Virtuelle Inbetriebnahme (V-IBN) eines Gesamtsystems zuzulassen.

„Funktional“ – Beinhaltet Aussagen zur Funktion nach EN 81346 und zur Funktion der Teil-Komponenten. Hier erfolgt auch eine Verortung der Einzelfunktionen der fachlichen Funktionalität, also z. B. sogenannte „Skills“, Auslegungs-, Inbetriebnahme-, Berechnungs- oder Diagnosefunktionen der Komponente.

„Örtlich“ – Macht Aussagen zu Positionen und örtlichen Zusammenhängen der Komponente oder ihrer Teile bzw. Ein- und Ausgänge

„Security“ – Kann ein Merkmal als Security-relevant kennzeichnen. Dieses Merkmal sollte bei einer Betrachtung der Sicherheit berücksichtigt werden.

„Netzwerksicht“ – Macht Aussagen zur elektrischen, fluidischen, Materialfluss-technischen und logischen Vernetzung der Komponente.

„Lebenszyklus“ – Hält Daten zum aktuellen Zustand und der historischen Verwendung im Lebenszyklus der Komponente. Beispiele: Zuordnung zur Produktion, Wartungsprotokolle, vergangene Verwendungszwecke.

„Mensch“ – Aus allen Schichten sollen Merkmale, Daten und Funktionen so aufbereitet werden, dass der Mensch einzelne Elemente verstehen, Zusammenhänge begreifen und Kausalketten beherrschen kann.

(Quelle: Struktur der Verwaltungsschale Fortentwicklung des Referenzmodells für die Industrie 4.0-Komponente/Kapitel 3. Struktur der Verwaltungsschalen S. 23

Herausgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Öffentlichkeitsarbeit, 11019 Berlin, www.bmwi.de Redaktionelle Verantwortung: Plattform Industrie 4.0, Bertolt-Brecht-Platz 3, 10117 Berlin)

Smart Factory und Cyber-physikalische Produktionssysteme (CPPS) sind Begriffe aus der Fertigungstechnik und beschreiben die vernetzte Produktion innerhalb der Industrie 4.0. Sie bezeichnen die Produktionsumgebung, in der sich Fertigungsanlagen und Logistiksysteme ohne menschliche Eingriffe weitgehend selbst organisieren.

Technische Grundlage sind miteinander vernetzte Cyber-physische Systeme (z.B. die Vernetzung der Komponenten Bestellplattform, Maschinen, Anlagen, Roboter, Prüfvorrichtungen, Logistik und Lager). Eine weitere Besonderheit dabei ist die Kommunikation zwischen Produktträger (Aktor), Produkt (Werkstück) und Fertigungsanlage. Die Fertigungsinformationen werden dabei zwischen den einzelnen Geräten in maschinell lesbarer Form ausgetauscht (z.B. QR- oder Strichcode, NFC Near-Field-Communication / RFID-Chip). Anhand dieser Daten werden der Weg des Produkts von der Planung durch die Fertigungsanlage sowie die einzelnen Fertigungsschritte gesteuert. Die Daten der Produktion werden gespeichert und bilden ein Teil des Produkts – als Datengrundlage des eigenen Cyber-physischen System (CPS).

Das digitale Customer-Relationship-Management (CRM) bedeutet ins Deutsche übertragen „Kundenbeziehungsmanagement“. Es dokumentiert die Aktivitäten zur Kundengewinnung und Kundenpflege. Es gestattet die konsequente Ausrichtung auf die Kundenbedürfnisse und eine entsprechende systematische Gestaltung der Kundenbeziehung. Kundenbeziehungen werden geplant und die Erfolge ausgewertet. Es ermöglicht ein vertieftes, langfristig ausgerichtet Beziehungsmarketing zwischen Unternehmen und Kunden.

Das Monitoring digitaler Medien und sozialer Netzwerke verdrängt das Sammeln von Presse-Beiträgen und ermöglicht sofortige kommunikative Maßnahmen sowie kundenbedürfnis-gesteuerte Produktverbesserungen und Dienstleistungen.

Das Internet der Dinge (IoT – Internet of Things) ist sehr stark mit dem Begriff des Cyber-physischen Systems gekoppelt, denn mit den „Dingen“ sind die physischen Komponenten gemeint. Sie sind mit Sensoren behaftet, können eine eigene Kamera oder Eingabedisplays aufweisen und sind entweder unmittelbar oder mittelbar mit dem Menschen verbunden. Durch Austausch und Verarbeitung der erfassten Daten mit den Softwaremodulen im verbundenen Rechenzentrum werden die im Vorfeld definierten Reaktionen an das erfassende Gerät selbst oder an die die Umgebung beeinflussenden technischen Anlagen senden um damit entsprechende Parameter zu ändern. Ein Beispiel: Die Steuerung von Markisen zum Sonnenschutz in Abhängigkeit von Zeit, Witterungsbedingungen, Lichteinfall und persönlichen Wünschen über direkt an der Markise angebrachte Sensoren sowie dem Starttelefon des Nutzers. Starttelefon und Markise selbst sind dem Internet der Dinge zuzuordnen. Eine dezentrale Recheneinheit wird entsprechende Steuerbefehle geben und dabei die eventuell widersprüchlichen berücksichtigen. Bei Problemen könnten weitere Überwachungssensoren einen notwendig werdenden Service-Anbieter informieren und Wartung bzw. Reparatur beauftragen.

RFID = radio-frequency identification. Umschreibt die Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen. Es sind Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren von Objekten oder Lebewesen. Zur Kommunikation zwischen aktivem Sender und RFID-Transponder werden Radiowellen genutzt. Der Transponder besteht aus Antenne, analogem Schaltkreis zum Empfangen / Senden und digitalem Schaltkreis mit permanentem Speicher (der zumindest einmalig beschreibbar ist) zur Datenbereitstellung. Des weiteren kann eine eigene Energiequelle dazukommen. Bei passiven RFID-Transpondern wird die Energie des Senders genutzt.

Datencockpit, Unternehmenscockpit

Mit dem Unternehmenscockpit umschreibe ich das übersichtliche Bereitstellen aller wichtigen Unternehmensdaten. Auf dem Bildschirm von Computer oder Tablet-PC werden in gut überschaubaren Visualisierungen und Tabellen die Planungsdaten, real erfasste Daten und Prognosen dargestellt. Eingabefelder zur Kommunikation und Steuerung stehen ebenfalls digital bereit.

Die Bezeichnung Cockpit steht für die Anzeige- und Instrumententafel aus der Schiff- und Luftfahrt sowie der KFZ-Technik. Hier werden alle als relevant erkannten Informationen und Messergebnisse eingeblendet. Neben den Anzeigeinstrumenten kommen die Bedienelemente zur Systembeeinflussung und -steuerung sowie der Kommunikation hinzu. Der Trend geht zu ausschließlich digitalen Systemen.

Mittelstand in Deutschland

  • Händler
  • Handwerker
  • Dienstleister
  • Agentur/Praxis/Kanzlei
  • Zulieferer
  • Produzenten/Hersteller
  • Familienunternehmen

Der Mittelstand ist das Rückgrat der deutschen Gesellschaft. Die Steuereinnahmen aus seiner Arbeitsleistung sichern den Wohlstand des Landes und der Kommunen.

Innovation in KMU basieren meist auf Wissen und Fähigkeiten der Mitarbeiter des Unternehmens.

Die Geschäftsmodelle erstrecken sich von 100% Vertrieb über Dienstleistung, Handel, Bau und Handwerk, Beratung bis hin zur Herstellung (innovativer Lieferant oder weltweiter Hidden Champion).

Definition Mittelstand

Die Definition des Mittelstandes ist nicht einheitlich. Für die EU beginnt der Mittelstand bei zehn Mitarbeitern und endet bei 250 Mitarbeitern, dazu gibt es eine Umsatzgröße, die weder unter- noch überschritten werden sollte. Ebenfalls ist festgeschrieben, dass der Eigentümer das Unternehmen leitet bzw. das Unternehmen sich mehrheitlich in der Hand eines privaten Eigentümers befindet.

In Deutschland geht man sehr viel großzügiger mit der Definition um. Meist spricht man hier von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU). Sogar Selbstständige, Einzelunternehmer, Freelancer werden dabei mitunter schon mit einbezogen. Die Obergrenze variiert ebenfalls sehr stark. Sie liegt zwischen 300 und 3.000 Mitarbeitern, je nach dem, bei wem man nachliest.

Doch auch wenn man die strengere EU-Definition zugrunde legt, bei der Betrachtung der KMU in Deutschland muss festgestellt werden, dass Geschäftszwecke und gegenwärtig erreichter technischer Stand sehr stark differieren. KMU sind heterogen und nur schwer untereinander vergleichbar.

Die Unternehmen lassen sich jedoch nach Kriterien des Arbeitsinhalts, also der Wertschöpfung gliedern in:

  • Planungs- und Beratungsunternehmen (Kreativ- und Wissensarbeit: Ingenieurs-, Architekturbüros, IT und Software, Werbeagenturen, Unternehmensberatungen, Steuerbüros, uvm.)
  • 100% Dienstleistungsanbieter (Personelle- und Sachdienstleistungen: Gesundheit, soziale Dienste, Reparatur, Reinigung und Wartung)
  • Handel
  • Handwerk
  • Bau und Bauhandwerk
  • Manufakturen mit „Industrie 2.0“ Standard
  • Produktionsfirmen mit automatisierter bzw. teilautomatisierter Produktion

Industrieähnliche Unternehmen mit vernetzter Produktion als digital angebundener Zulieferer der produzierenden Industrie sowie Landesgrenzen und Kontinente überschreitende Hersteller von Produkten (z. T. Hidden Champions)