Internet of Production: Heißer Sch%³$ oder Grundlage von Sharing Economics? 

Die Fachbezeichnungen im Titel werden in der Regel nicht in einem Atemzug genannt. Noch nicht. Internet of Production ist eine Königsdisziplin der Digitalisierung bzw. der vernetzen Produktion und findet sich meist in Industrieunternehmen wieder. Das Prinzip vereint u.a. Cloud Computing, Internet der Dinge, Künstliche Intelligenz und birgt mehr als das Potenzial Ressourcen und Kapazitäten im Allgemeinen schonender einzusetzen. Und das nicht nur in Industrieunternehmen.

Wozu den Artikel lesen?

Spoiler-Alarm: Es macht durchaus Sinn, sich auch in anderen Branchen mit diesem Thema zu beschäftigen. Denn ein (viel zu oft benutztes) Buzzword in der digitalen Welt heißt „Skalieren“. Gemeint ist damit, dass aus einer kleinen Geschäftsidee immer etwas Großes werden kann - und zwar sehr schnell.
Umgekehrt sollten aus großen Lösungen auch Ideen für Problemlösungen oder neue Ideen im eigenen Unternehmensumfeld entstehen.
So ist es das Ziel dieses Fachbeitrags, aus der Liga der Leuchttürme der Digitalisierung Impulse für Unternehmen zu geben, die in die digitale Transformation einsteigen oder sich auf dem Weg dorthin befinden.
Vorab ist zu betonen, dass ein betriebenes Internet der Produktion zu den komplexesten und in seiner Gesamtheit zu den anspruchsvollsten Lösungen in der industriellen Produktion gehört. Genauer gesagt handelt es sich um eine Vielzahl vernetzter IT-Lösungen, die für Laien (und manchmal auch für Experten) „irgendwie“ funktionieren.
Keine Angst: Dieser Artikel verliert sich nicht in der Erklärung von IT-Begriffen, sondern zeigt die Voraussetzungen und Mehrwerte gut funktionierender digitaler Anwendungen auf. Am Ende des Artikels sollten Sie entweder „Lust auf mehr“ haben, wenn Sie nicht vom Fach sind, oder entscheiden können, dass das Thema für Ihr Unternehmen oder Ihre Karriere wahrscheinlich nicht relevant ist.
Nehmen Sie aber bitte mit, dass in vielen Unternehmen die Überlegungen und die Gestaltung des Geschäftsmodells genau auf solche Lösungen hinauslaufen.

Internet of Production

Das "Internet of Production" (IoP) ist ein umfangreiches Konzept, vorangetrieben durch die RWTH in Aachen, das die Prinzipien und Technologien des "Internet of Things" (IoT) mit modernen Produktionsumgebungen verknüpft. Mehr zu IoT unter Internet der Dinge: Treffen sich zwei Sensoren, sagt der Eine zum Anderen...
Ziel ist es, digitale Informations- und Kommunikationstechnologien in Fertigungsprozesse zu integrieren, um eine vernetzte, adaptive und effiziente Produktion zu ermöglichen.
Es ist nicht leicht, eine gute und vor allem verständliche Illustration für ein solches Konzept zu finden. Die gängigste (theoretische) Darstellung fußt auf Klocke et al., 2017, S. 266, Abb. 1.  Sie bauen ihr Konzept auf der Bedeutung von IT-Assistenzsystemen auf und überführen diese in die Produktionstechnik, zusammengefasst als Internet of Production.
Bitte vermeiden Sie unbedingt, die Darstellung vollständig verstehen zu wollen, wenn Sie nicht vom Fach sind. Zweck der Darstellung ist es, ein strukturiertes Bild zu liefern, um die notwendigen Fachbegriffe zumindest mal gesehen zu haben.
© Virtuelle Instrumente in der Praxis 2017 (S. 265-287). Berlin: Vde Verlag

Infrastruktur des Internet of Prodution, (Quelle: Klocke et al., 2017, S. 266, Abb. 1)
Die Abbildung verdeutlicht die Komplexität zwischen organisatorischen Entwicklungszyklen eines Produktes – vertikal von der Entwicklung, über die Fertigung bis zur Marktabdeckung – und horizontal abgebildet mit den jeweiligen strukturellen Softwareanwendungen bzw. Datendimensionen. Mithilfe von fachspezifischer Applikationssoftware (auf der unteren Ebene) werden nahezu alle Tätigkeiten in einem Betrieb digital unterstützt.
So werden bspw. mit Hilfe
  • von CAD-Programmen (CAD steht für computer-aided design) Konstruktionspläne entworfen,
  • mittels ERP-Systemen (ERP steht für Enterprise-Resource-Planning) die Fertigung geplant und
  • per BDE (steht für Betriebsdatenerfassung) können zum Schluss die Fertigungsschritte nachvollzogen und bspw. nachkalkuliert werden.
Problematisch ist dabei, dass Softwareanwendungen häufig mit eigenen Datenformaten arbeiten, so dass eine Weitergabe in andere Systeme nicht trivial ist. Hier fällt meist im Fachjargon der Begriff Interoperabilität. Mit anderen Worten ist es wichtig, dass Systeme miteinander so kommunizieren, dass neue Aktionen ausgelöst werden.
Sogenannte Middleware dient als Schnittstellenlösung, um Daten in neue Formate bzw. Dimension zu konvertieren, damit interpretierfähig zu gestalten (z.B. Big Data Analytics oder KI) und für andere Anwendungen zur Verfügung zu stellen. An dieser Stelle können bspw. die Fremddaten eines Lieferanten (siehe Logistikbeispiel im Fachbeitrag Assistenzsysteme: Mehr als nur “An der nächsten Ecke links abbiegen.” ) für die Ankunft der zu liefernden Daten standardisiert importiert und verwertet werden.
Die Just-in-Time-Produktion bekommt eine ganz neue Dimension: Wenn sich eine erwartete Anlieferung durch einen Stau verzögert und durch die Vernetzung von Lieferzeitpunkt und Produktionsplanung die Produktion um einige Takte verlangsamt wird, ohne den gesamten Prozess zu stoppen.

Merkmale eines IoP-Beispiel

Stellen Sie sich eine Automobilfabrik vor. Im Rahmen des Internet of Production könnten verschiedene Aspekte der Produktion vernetzt sein:
  • Maschinenvernetzung: Die Maschinen, die verschiedene Produktionsprozesse durchführen, sind miteinander vernetzt. Dies ermöglicht die Echtzeitüberwachung des Betriebs, die Analyse von Leistungsdaten und die schnelle Fehlererkennung.
  • Predictive Maintenance (Vorausschauende Wartung): Durch die Integration von Sensoren in Maschinen können Daten gesammelt werden, die auf Abnutzung oder potenzielle Ausfälle hinweisen. Diese Daten können analysiert werden, um Wartungsbedarf vorherzusagen, was ungeplante Ausfallzeiten minimiert.
  • Adaptive Produktion: Das Fertigungssystem kann auf veränderte Anforderungen oder Nachfrage reagieren. Wenn beispielsweise eine bestimmte Automodellvariante mehr nachgefragt wird, kann die Produktion dieser Variante automatisch erhöht werden, während andere Prozesse optimiert werden.
  • Datenanalyse und Optimierung: Die gesammelten Produktionsdaten können analysiert werden, um Engpässe oder ineffiziente Prozesse zu identifizieren. Anhand dieser Erkenntnisse können Verbesserungen und Optimierungen in Echtzeit vorgenommen werden.
  • Qualitätskontrolle: Mit Hilfe von Sensoren und Kameras können Produkte während des Produktionsprozesses kontinuierlich überwacht werden. Defekte oder Abweichungen von den Qualitätsstandards können frühzeitig erkannt werden.
  • Lieferkettentransparenz: Das IoP ermöglicht eine bessere Überwachung der Lieferkette. Informationen zu Rohstoffen, Teilen und Produkten können in Echtzeit verfolgt werden, was die Transparenz und Rückverfolgbarkeit erhöht.
Wie können nun andere Branchen von dieser Konzeption profitieren? Ist es nachvollziehbar, dass in der Gastronomie, dem Hotelgewerbe oder im Groß- und Einzelhandel ähnlich gearbeitet werden kann? Ja, das passiert bereits! Bevor diese Fragen beantwortet werden, folgen eine Definition von Sharing Economics und zuvor ein wahrscheinlich (un)bekanntes Beispiel aus der Praxis.

Produktionskapazitäten mit Mitbewerbern teilen?

Der Schritt zur gemeinsamen Nutzung von Produktionskapazitäten mit Wettbewerbern ist nicht weit. Wenn Produktionsprozesse und Datenaustauschformate standardisiert sind, ist es kein Problem, Maschinen und eingearbeitete Personengruppen auszutauschen. 
Das Druckgewerbe, der älteste vorindustrielle Produktionszweig, steht seit zwei Jahrzehnten unter starkem Druck. Der technologische Fortschritt hat dafür gesorgt, dass der tägliche europäische Druckbedarf im Einschichtbetrieb auf Druckmaschinen in Deutschland produziert werden kann. Gleichzeitig haben Internetanwendungen, Digitaldruckmaschinen und das Kundenverhalten die Druckereien stark unter Druck gesetzt.
Mitte der 2000er Jahre stellten in Deutschland zwei Offsetdruckereien pro Woche ihren Betrieb ein, da die am Markt vorhandenen Druckkapazitäten auf weniger Produktionssystemen zu niedrigeren Preisen bei höherer Qualität verarbeitet werden konnten. Der 2001 eingeführte und 2012 überarbeitete ProzessStandard Offsetdruck (PSO) führte zu einer Vereinheitlichung der Qualität in allen Offsetdruckverfahren. Dieser Standard in Verbindung mit hohem IT-Know-how führte dazu, dass Online-Druckereien neue Geschäftsmodelle einführten, die von Betriebswirten und IT-Experten geleitet wurden.
Ein sehr bekanntes Beispiel ist der Druck von Fotobüchern. Vereinfacht ausgedrückt besteht die Krux beim Fotobuchdruck darin, dass Smartphone-Bilder in RGB (Rot, Grün und Blau) aufgenommen werden. Gedruckt wird aber mit CMYK, also einer Kombination aus RGB. Das bedeutet für die Druckereien, dass die Bilder umgerechnet werden müssen, damit zum Beispiel aus einer natürlichen Hautfarbe kein Sonnenbrand wird.
Bei Problemen mit der Drucktechnologie und/oder der Farbkonvertierung stellen die Besteller oft fest, dass die Hautfarben auf dem Display ihres Mobiltelefons viel natürlicher aussehen als im gedruckten Fotobuch. Im geschäftlichen Kontext kennen Sie vielleicht das Problem mit Ihren Logos, die in der Hausdruckerei auf dem Briefkopf oder dem Prospekt perfekt aussehen, aber auf dem Farbdrucker im Büro farblich abweichen. Hier besteht das gleiche Problem, dass Office-Produkte Logos in RGB aufbauen und im Druck mit CMYK verwendet werden.
Zurück zum Beispiel Internet of Production. Online-Druckereien setzen daher auf Standards, um vom ersten bis zum letzten Druckbogen und rund um die Uhr die gleiche Druckqualität liefern zu können. Fotobücher boomen nach wie vor saisonal, so dass in Spitzenzeiten Partnerdruckereien die Onlinedruckereien unterstützen, ohne dass der Endkunde es merkt. Hier werden Druckdaten und Druckmaschinenprofile (ICC-Profile) miteinander abgeglichen, so dass im Streckengeschäft der Endkunde keinen Unterschied bemerkt.
Hier trifft sich das Internet der Produktion mit der Ökonomie des Teilens und kann noch viel mehr Früchte in anderen Branchen tragen.

Was ist Sharing Economics?

Die "Sharing Economy" (auch als "Shared Economy" oder "Collaborative Economy" bezeichnet) ist ein Wirtschaftsmodell, bei dem Einzelpersonen, Organisationen oder Unternehmen Ressourcen wie Waren, Dienstleistungen oder Fähigkeiten auf Peer-to-Peer-Basis teilen, mieten oder austauschen. Dieses Modell basiert häufig auf digitalen Plattformen und Technologien, die es den Nutzern ermöglichen, Ressourcen effizienter und direkter zu teilen, als dies mit traditionellen Geschäftsmodellen möglich wäre.
In der Sharing Economy werden häufig ungenutzte oder nicht ausgelastete Ressourcen geteilt, um wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Dies kann die Kosten für den Einzelnen senken, den Zugang zu Ressourcen erleichtern und die Umweltauswirkungen verringern, indem vorhandene Ressourcen besser genutzt werden. Aber auch Kapazitäten können geteilt werden, wie z.B. beim Fotobuchdruck.
Damit Sie für ihr eigenes Business Ideen schöpfen können, finden sie nachstehend bekannte Sharing Economy Beispiele:
  • Fahrdienstvermittlung: Plattformen wie Uber und Lyft ermöglichen es Privatpersonen, ihre Fahrzeuge als Fahrer für Mitfahrgelegenheiten anzubieten.
  • Unterkunftsvermittlung: Plattformen wie Airbnb ermöglichen es Einzelpersonen, ihre Wohnungen oder Zimmer an Reisende zu vermieten.
  • Kurzzeitvermietung von Gegenständen: Plattformen wie ShareGrid ermöglichen es Menschen, Foto- und Videogeräte von anderen zu mieten.
  • Freiberufliche Dienstleistungen: Plattformen wie Upwork und Freelancer ermöglichen es Fachkräften, ihre Dienstleistungen unabhängig anzubieten.
  • Essenslieferung und -teilung: Plattformen wie Grubhub, DoorDash und Foodsharing-Apps ermöglichen es Menschen, Essen zu bestellen oder überschüssige Mahlzeiten mit anderen zu teilen.
Die Sharing Economy hat das Potenzial, traditionelle Geschäftsmodelle zu verändern, indem sie Peer-to-Peer-Interaktionen, Technologie und soziale Netzwerke nutzt. Allerdings gibt es auch Debatten über die Auswirkungen auf Arbeitsnormen, rechtliche Rahmenbedingungen, Besteuerung und die langfristige Nachhaltigkeit dieses Modells.
Das ehrbare Handeln sollte im Vordergrund stehen, damit Nachhaltigkeit nicht nur den derzeit boomenden (und notwendigen) ökologischen, sondern auch den ökonomischen und sozialen Reizen unterliegt.
Wie kommen Sie nun dazu, für Ihr Unternehmen eine IoP-Strategie aufzubauen. Dafür stehen die beiden letzten Kapitel zur Verfügung.

Internet of Production: Schlüsselaspekte und Ziele

Das Internet der Produktion steht für eine neue Ära in der Fertigungsindustrie, die durch eine weitgehende Digitalisierung und Vernetzung von Prozessen und Ressourcen gekennzeichnet ist. Es bietet erhebliche Chancen zur Steigerung von Produktivität, Flexibilität und Qualität in der Produktion, erfordert aber auch Investitionen in neue Technologien und den Erwerb neuer Kompetenzen durch die Beschäftigten.
Hier einige Schlüsselaspekte, über die Sie sich im Klaren sein sollten:
  • Datenverfügbarkeit: Im Zentrum des IoP steht die ständige Verfügbarkeit von Daten. Dies beinhaltet Daten aus der Produktion, aber auch aus anderen Bereichen eines Unternehmens, wie z. B. Entwicklung, Vertrieb oder Service.
  • Echtzeitdatenverarbeitung: Das IoP ermöglicht die Erfassung und Verarbeitung von Daten in Echtzeit, was zu schnelleren Entscheidungen und einer adaptiven Produktion führt.
  • Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Durch das Teilen und Vernetzen von Daten können verschiedene Abteilungen eines Unternehmens (z. B. Design, Produktion, Marketing) effizienter zusammenarbeiten.
  • Digitale Zwillinge: Im IoP wird oft der Ansatz des "Digitalen Zwillings" verwendet. Dabei handelt es sich um virtuelle Abbildungen von physischen Produkten oder Prozessen, die es ermöglichen, Entwürfe zu simulieren, zu testen und zu optimieren, bevor sie physisch umgesetzt werden.
  • Anpassungsfähigkeit: Ein zentrales Ziel des IoP ist es, Produktionsprozesse flexibel und adaptiv zu gestalten. Dies ermöglicht eine schnellere Reaktion auf Marktveränderungen oder individuelle Kundenanforderungen.
  • Optimierung und Effizienz: Durch den Einsatz von Datenanalyse und maschinellem Lernen können Produktionsprozesse im IoP ständig überwacht und optimiert werden.
  • Mensch-Maschine-Kollaboration: Das IoP betont die nahtlose Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen. Dies kann durch den Einsatz von Cobots (kollaborativen Robotern) oder Augmented-Reality-Technologien unterstützt werden.
  • Transparenz: Durch die Vernetzung und Digitalisierung der Produktion können Unternehmen einen umfassenden Überblick über ihre gesamten Abläufe erhalten, was zu einer verbesserten Planung und Prozesssteuerung führt.

Voraussetzungen, um IoP richtig zu nutzen

Um das Internet der Produktion (IoP) effektiv nutzen zu können, müssen Unternehmen eine Reihe von technischen, organisatorischen und kulturellen Voraussetzungen schaffen. Im Folgenden sind einige der wichtigsten Elemente aufgeführt, die es zu berücksichtigen gilt:
  • Infrastruktur und Technologie:
    • Vernetzte Hardware: Maschinen, Sensoren und andere Geräte sollten vernetzt sein, um Daten in Echtzeit erfassen und übertragen zu können.
    • Leistungsstarke Datenverarbeitung: Angesichts der riesigen Datenmengen, die im IoP generiert werden, sind leistungsfähige Datenverarbeitungssysteme und Speicherlösungen erforderlich.
    • Sicherheit: Da die Produktionsumgebung zunehmend vernetzt ist, sollten robuste Sicherheitsmaßnahmen implementiert werden, um Cyberangriffe und Datenverletzungen zu verhindern.
  • Datenmanagement:
    • Datenintegration: Daten aus verschiedenen Quellen (z.B. Maschinen, ERP-Systeme, CRM-Systeme) müssen integriert werden, um eine ganzheitliche Sicht auf den Produktionsprozess zu ermöglichen.
    • Datenanalyse: Tools und Plattformen für die Datenanalyse und das maschinelle Lernen sind entscheidend, um Erkenntnisse aus den Daten zu gewinnen und Optimierungspotenziale zu identifizieren.
    • Datenqualität: Es ist wichtig, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der erfassten Daten sicherzustellen, um fundierte Entscheidungen treffen zu können.
  • Organisation und Kultur:
    • Schulung und Bildung: Die Mitarbeiter sollten in den neuen Technologien und Prozessen geschult werden, die im IoP eingesetzt werden.
    • Kollaborative Kultur: Ein Umfeld, das Zusammenarbeit und interdisziplinären Austausch fördert, kann den Erfolg des IoP unterstützen.
    • Veränderungsmanagement: Die Einführung des IoP kann tiefgreifende Veränderungen in der Organisationsstruktur und -kultur mit sich bringen. Ein effektives Veränderungsmanagement kann helfen, Widerstände zu überwinden und den Übergang zu erleichtern.
  • Standardisierung und Interoperabilität:
    • Kommunikationsprotokolle: Damit verschiedene Systeme und Geräte miteinander kommunizieren können, sind standardisierte Protokolle und Schnittstellen erforderlich.
    • Offene Plattformen: Offene Plattformen können die Integration von Lösungen verschiedener Anbieter erleichtern und die Skalierbarkeit des Systems erhöhen.
  • Strategische Planung:
    • Vision und Zielsetzung: Unternehmen sollten eine klare Vision und Strategie für die Implementierung und Nutzung des IoP haben. Hierzu bietet sich der Fachbeitrag Wer überlebt: traditionelle oder digitale Geschäftsmodelle? an.
    • Bewertung und Auswahl: Es ist wichtig, Technologien und Lösungen sorgfältig zu bewerten und auszuwählen, um sicherzustellen, dass sie den spezifischen Anforderungen und Zielen des Unternehmens entsprechen.
Die erfolgreiche Umsetzung des "Internet der Produktion" erfordert daher nicht nur technologische Investitionen, sondern auch organisatorische Anpassungen und ein Engagement für kontinuierliches Lernen und Entwicklung. Wichtig ist auch, den Prozess schrittweise und in Abstimmung mit den spezifischen Bedürfnissen und Fähigkeiten des Unternehmens zu gestalten. Auch hier empfehlen wir die Lektüre des folgenden Fachartikels: Organisation 4.0: Prozesse und Strukturen

Fazit

Das Internet der Produktion und die Sharing Economy sind zwar zwei unterschiedliche Konzepte, sie können jedoch miteinander verknüpft werden, je nachdem, wie sie in einem bestimmten Kontext angewendet werden.
In einem Produktionsumfeld könnten Ideen der Sharing Economy angewandt werden, um überschüssige Produktionskapazitäten oder spezialisierte Produktionsanlagen zu teilen oder zu vermieten. Dies könnte zu einer effizienteren Ressourcennutzung führen und möglicherweise zur Schaffung von Netzwerken von Unternehmen beitragen, die gemeinsam produzieren oder Ressourcen nutzen.
Das Potenzial für Synergien und Anwendungen, bei denen Technologie, Vernetzung und Geschäftsmodelle zu innovativen Lösungen kombiniert werden, ist möglicherweise eine Stärke der deutschen Wirtschaft, die zwar vorhanden ist, aber zu wenig genutzt wird.
Wichtig ist auch, das Feld nicht der Industrie 4.0 zu überlassen. Die Gestaltung vernetzter Systeme kann in Schulen, Kneipen, Restaurants, Bestattungsunternehmen, in der Beratung und, und, und eingesetzt werden.
Überlegungen und Planungen über das zukünftige Geschäftsmodell, seine Produkte oder Dienstleistungen in Kombination mit den digitalen Möglichkeiten sind die Voraussetzung, um als Unternehmen marktfähig und erfolgreich zu bleiben.
(Stand 5. September 2023 – EmB, unkorrigierte Fassung)

Quellenangabe

Klocke, F., Kamps, S., Mattfeld, P., Shirobokov, A., Stauder, J., Trauth, D., . . . Sautner, M. (2017). Assistenzsysteme in der Produktionstechnik. In R. Jamal, & R. Heinze, Virtuelle Instrumente in der Praxis 2017 (S. 265-287). Berlin: Vde Verlag.