9 Minuten Lesezeit 27 September 2019
Frau mit dem Tablet

Wie smarte Sensoren Industrie 4.0 vorantreiben

Von

Martin Neuhold

Leiter Advisory Services Supply Chain & Operations | Deutschland

Stößt mit Herz und Verstand nachhaltige Veränderungen an, hilft Menschen und Organisationen dabei, zu gewinnen. Lebt mit seiner Familie im Schwarzwald und fährt dort gerne Mountainbike.

9 Minuten Lesezeit 27 September 2019

Sensoren prägen die vernetzte Produktion. Längst liefern sie nicht mehr nur Fertigungsdaten, sondern bestimmen auch ganze Geschäftsmodelle.

Das Schlagwort „Industrie 4.0“ beschreibt eine wirtschaftliche Revolution, aber was konkret dahintersteckt, ist oft undeutlich. Ein Geheimnis des Produktions-Megatrends: Ohne Sensoren wäre die neue, vernetzte Art, Unternehmen zu steuern, überhaupt nicht möglich. Smarte Sensoren tauschen Daten aus und wenden sogar eigene Algorithmen an. So schaffen sie nicht nur eine deutlich effizientere Produktion, sondern sie verändern die Geschäftsmodelle vieler Unternehmen von Grund auf.

Längst sind die Sensoren nicht mehr nur für Ingenieure interessant. Neben veränderten Produktionsprozessen schaffen sie auch neue Dienstleistungen im Rahmen der Wartung. Zudem müssen sich viele Mitarbeiter angesichts der Datenschätze und der Vernetzung mit neuen und oft anspruchsvolleren Fragen beschäftigen, ihre Anforderungsprofile verändern sich. Und im Marketing entstehen durch die erhobenen Daten immer genauere Kundenprofile – und damit auch immer individuellere Kommunikationsmöglichkeiten.

Welches Land nutzt die neuen Möglichkeiten am besten?

EY hat wichtige Industriestandorte international verglichen und die drei deutschsprachigen Märkte im Detail betrachtet. Die USA und zunehmend auch China gelten als weltweit taktangebend, wenn es darum geht, die Potenziale der Industrie 4.0 zu nutzen. Japan und Südkorea folgen und auch die Schweiz zählt zur weltweiten Spitzengruppe. Dort fällt besonders die Führungsrolle bei den Digitaltechnologien für mehr Produktionseffizienz auf. Deutschland und Österreich liegen bei der Implementierung von Industrie 4.0 noch knapp über dem Durchschnitt der Europäischen Union.

Mensch vs. Maschine?

19

Prozent der in einer Studie befragten deutschen Unternehmen ersetzen menschliche Arbeit durch neue Technologieformen.

Das Wachstumspotenzial in diesem Gebiet ist groß: Einer Studie zufolge, die 2018 im Fachmagazin für Logistik LogForum erschienen ist, setzen nur 11 Prozent von 350 befragten Unternehmen in Deutschland, die Smart Manufacturing anwenden, auch auf Sensoren. Ebenfalls bemerkenswert: Nur 19 Prozent nutzen die neuen Technologieformen rund um Industrie 4.0, um damit menschliche Arbeit zu ersetzen. Bei den übrigen Studienteilnehmern ergänzen sie die bestehende Interaktion zwischen Mensch und Technologie. 

  • Smarte Sensoren bestehen aus drei Elementen, die Umweltgegebenheiten in auswertbare Daten umwandeln: Sensor, Mikroprozessor und Kommunikationseinheit.

    Während die Messwerte traditioneller Sensoren komplett von Menschen interpretiert werden, sind smarte Sensoren häufig über Netzwerke miteinander verbunden und wenden Algorithmen zur Auswertung von Daten an. Ergänzt werden sie um softe Sensoren, die nicht direkt messen, sondern mithilfe von Softwaremodellen sekundär ermittelte Daten verarbeiten.

    Smarte Sensoren sind ein immens wichtiger Bestandteil von Industrie 4.0. Erst sie ermöglichen zusammen mit spezieller Software und weiteren technischen Aktoren die responsive und agile Produktion, die die Industrie 4.0 kennzeichnet.

Potenziale für alle Branchen

Die Transformation durch Industrie 4.0 hat verschiedene Facetten. Unter anderem senkt sie Kosten, verändert Geschäftsmodelle und erfordert neue Mitarbeiterprofile. Davon werden manche Sparten mehr profitieren als andere – unterm Strich bieten sich jedoch erhebliche Möglichkeiten für alle Branchen. Unternehmen haben nun die Chance, Fragen zu stellen, für deren Beantwortung es früher keine valide Datengrundlage gab.

1. Smarte Sensoren senken Kosten

Bei den Kosteneinsparungen, die neue Messtechnologien ermöglichen, fallen einige besonders auf: Unternehmen, die Mitarbeiter entsprechend qualifizieren und Produktionsprozesse anpassen, können durch Sensoren ihre Just-in-Time-Prozesse verbessern. Sinnvoll genutzte Sensoren senken außerdem Wartungszeiten und sie vermeiden Verschwendung, weil der Ausschuss zurückgeht. In einigen Branchen ermöglichen sie es zudem, Stückkosten und Stückerlöse präziser zu berechnen, und schaffen so neue Kostenperspektiven.

2. Smarte Sensoren schaffen ein verändertes Unternehmen

Kluge Sensorenmessungen verkürzen Reaktionszeiten, ermöglichen kleinere Chargen und helfen so, schneller auf Kundenwünsche einzugehen. Der komplette Markt verändert sich derzeit; der Trend geht weg von der reinen Produktionshilfe bei bestehenden Prozessen und hin zur Entwicklung neuer Dienstleistungen und Industrieprodukte. Sensoren werden so zum maßgeblichen Erfolgsfaktor für Innovationen und die Entwicklung neuer Geschäftsfelder.

3. Smarte Sensoren prägen neue Mitarbeiterprofile

Im Rahmen der Industrie 4.0 werden viele Jobs aufgewertet, denn nun können neue Zusammenhänge erkannt und Prozesse entsprechend angepasst werden. So entsteht eine Reihe neuer Anforderungsprofile für Mitarbeiter. Sie arbeiten künftig als Industrial Data Scientists in der Roboterkoordination, sie koordinieren Lieferketten oder werden Simulationsexperten und Service-Ingenieure für die neuen Tools.

Die Daten aus smarten Sensoren werfen viele neue Fragen auf. Mitarbeiter, die sie auswerten und kommunizieren, können zu Brückenbauern im Unternehmen werden.

Damit werden sie im Unternehmen zu Brückenbauern, indem sie den erhobenen Daten einen Sinn geben, sie interpretieren und sie verständlich kommunizieren.

In der Betriebsorganisation muss dazu das Silodenken weiter abnehmen, damit neue Netzwerke entstehen können. Darüber hinaus wird breites Wissen im Bereich Computer- und Datenmanagement auch für viele Aufgaben in der Produktion noch wichtiger als ohnehin schon.

Smarte Sensoren bieten einigen Branchen besondere Chancen

In einer detaillierten Analyse hat EY die Auswirkungen smarter Sensoren auf den Gewinn in neun Branchen genauer betrachtet. Dabei zeigte sich, dass auch bei geringerem Implementierungsgrad Unternehmen aller Industriezweige von der Einführung der Sensoren profitieren. Im anspruchsvollsten Szenario mit der höchsten Sensorendurchdringung bis 2030 steigen die Profitmargen (EBITDA) in den Branchen zwischen 11 und 34 Prozent.

Einige Unternehmen würden jedoch mehr profitieren als andere. Für die Automobilindustrie und bei Informations- und Kommunikationstechnologien (ICT) sehen die Experten besonderes Potenzial für nachhaltig steigende Margen.

Herausforderung: Wem gehören die Daten?

All diese Chancen bringen aber auch einige komplexe Fragestellungen mit sich, die im Detail ausgehandelt werden müssen. Allen voran steht die Frage, wem die erhobenen Daten gehören. Sensorenhersteller und Auswertungsdienstleister könnten wertvolles Branchenwissen generieren, jedoch sind Unternehmen zurückhaltend bei der Herausgabe interner Daten. Dagegen sind Anwender im Privatbereich oft großzügiger, beispielsweise wenn sie mit ihren Handysensoren die Berechnung von Staus ermöglichen. Es erscheint fragwürdig, ob Firmen einer offenen Verwendung ihrer Daten zustimmen würden.

Die Antwort auf die Frage, welche Unternehmensbereiche besonders von smarten Sensoren geprägt werden, scheint schon klarer: Neben der Produktion wird sich vor allem der After-Sales-Sektor verändern, unter anderem indem Wartungsaufgaben künftig nicht mehr zeitbasiert in einem bestimmten Intervall, sondern von Sensoren ermittelt zustandsbasiert vorgenommen werden.

Klar ist außerdem auch, dass Innovation auf diesem Gebiet gemeinsam gestaltet werden muss. Ein Beispiel ist hier der Mobilfunkstandard 5G, der in der Lage sein wird, größere Datenmengen als bisher schneller und zuverlässiger zu transportieren. Er ist die Basis für einen sicheren Einsatz mobiler Sensoren und auch für das unternehmensinterne WLAN. Um seine Einführung voranzutreiben, müssen Politik und Wirtschaft zusammenarbeiten, denn es braucht sowohl einen schlüssigen Gesetzesrahmen als auch neue Strukturen und Denkweisen in den Unternehmen als auch Kooperationen untereinander. Die Revolution der Industrie 4.0 ist ein Gemeinschaftswerk.

Fazit

Smarte Sensoren treiben die Transformation zur Industrie 4.0 entscheidend mit an. Neben dem Bereich Produktion beeinflussen sie auch die Wartung durch veränderte Service-Intervalle, die Personalarbeit mittels neuer Anforderungsprofile und das Marketing durch neues, detailliertes Wissen zum individuellen Anwendungsfall beim Kunden. Die zentrale Herausforderung ist jedoch zu klären, wem die durch Sensoren erhobenen Daten eigentlich gehören.

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Martin Neuhold

Leiter Advisory Services Supply Chain & Operations | Deutschland

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