Entscheidungsunterstützung für den Industrie 4.0-Methodeneinsatz – Strukturierung, Bewertung und Ableitung von Implementierungsreihenfolgen

Die Digitalisierung aller Lebensbereiche hält vermehrt Einzug in die Produktion und bringt häufig disruptive Veränderungen mit sich. Verkürzte Produktlebenszyklen erhöhen den Kosten- und Innovationsdruck. Kunden fordern individuelle Produkte, sodass Unternehmen ihre Flexibilität steigern und eine Produktion bis hin zur Losgröße eins ermöglichen müssen. Durch diese schwer zu prognostizierenden Transformationen finden sich produzierende Unternehmen in einem immer dynamischeren Umfeld wieder. Die neuen Ansätze und Technologien der Industrie 4.0 bieten Möglichkeiten, mit dieser Dynamik umzugehen, aber mit ihnen gehen gleichzeitig auch neue Herausforderungen einher.
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In der vorliegenden Dissertation wird eine Methodik zur Entscheidungsunterstützung für den Industrie 4.0-Methodeneinsatz vorgestellt, welche die Erstellung einer unternehmensindividuell angepassten Industrie 4.0-Roadmap zum Ziel hat. Die Methodik ist in drei Phasen gegliedert. Grundlage der Methodik ist eine allgemeine Methoden-Toolbox. In dieser sind Industrie 4.0-Methoden mittels eines Rahmenmodells grob strukturiert. Alle Industrie 4.0-Methoden werden durch einen Methodensteckbrief detailliert beschrieben und voneinander abgegrenzt.
Darauf aufbauend werden in der ersten Phase für das Unternehmen relevante Methodenstränge anhand betriebstypologischer Merkmale ausgewählt. In der zweiten Phase werden die den Strängen zugehörigen Methoden hinsichtlich strategischer Zielgrößen und des monetären Aufwands bewertet und Einführungsszenarien ausgearbeitet. Basierend auf diesen Einführungsszenarien werden in der dritten Phase Implementierungsreihenfolgen mittels einer System-Dynamics Simulation abgeleitet und eine individuelle Industrie 4.0-Roadmap vorgeschlagen.
Die erarbeitete Methodik beschreibt einen umfassenden Ansatz zur Entscheidungsunterstützung bei der Einführung von Industrie 4.0-Methoden in einer Produktionsumgebung durch eine fundierte Analyse des finanziellen und strategischen Potentials. Durch die Anwendung wird eine empfohlene Umsetzungsstrategie für Industrie 4.0 unter Berücksichtigung der spezifischen Unternehmensbedingungen entwickelt.

The digitalization of all areas of life is increasingly finding its way into production and often implies disruptive changes. Shorter product lifecycles increase the pressure on costs and innovation. Customers demand individual products, so companies must increase their flexibility and enable production down to batch size one. As a result of these transformations which are difficult to predict, manufacturing companies find themselves in a more and more dynamic environment. The new approaches and technologies of Industry 4.0 offer opportunities to deal with these dynamics, but at the same time they are accompanied by new challenges.
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The economically successful implementation of Industry 4.0 in manufacturing companies requires a structured implementation process. The main objective of such a structured implementation process is the case-specific analysis and evaluation of available Industry 4.0 methods to select the most suitable ones for an individual company.
This thesis presents a methodology for decision support for the implementation of Industry 4.0 methods, which aims to establish a financial, strategic, and benefit-oriented evaluation approach for Industry 4.0 methods to assess their potential. The core of the methodology is a general Industry 4.0 toolbox providing a structured classification of different methods. All Industry 4.0 methods are precisely described and delimited from each other by a method profile.
In the first phase, a limited set of Industry 4.0 methods is derived from the toolbox by classification into production typologies. In the second phase, all Industry 4.0 methods of the derived set are strategically assessed as well as evaluated from a monetary perspective. The evaluation of the methods is based on company-specific characteristics, its strategic focus, and its (market) environment. Based on this evaluation value-adding implementation scenarios are developed. In the third phase, the identified implementation scenarios with their specific order of prioritized methods are simulated in a System Dynamics model.
The three phases ultimately result in a recommendation for a company-specific Industry 4.0 implementation roadmap. All phases of the methodology has been discussed and successfully applied in a production plant of a company from the railway industry as part of the BMBF-funded research project “Intro 4.0”.