Viele können die Begriffe Industrie 4.0 und Internet of Things nicht mehr hören und sprechen jetzt lieber von Digitalisierung. Dabei sind die verwendeten Begriffe eigentlich nicht das Entscheidende, denn sie sind nur ein Vehikel, um anstehende Veränderungen zu beschreiben. Viel wichtiger als die kurzfristigen Modebegriffe ist aber das Verständnis für die langfristigen Veränderungsdynamiken dahinter. Industrie 4.0 und das Internet of Things stehen für die nächsten Evolutionsschritte auf dem Weg zu autonomen Prozessen – nicht mehr und nicht weniger.

Beide Begriffe – Industrie 4.0 (I4.0) und das Internet of Things (IoT) – greifen die gleiche Veränderungsdynamik auf, die zunehmende Vernetzung und Automatisierung von Geräten, Maschinen und Produkten, setzen jedoch unterschiedliche Schwerpunkte.

Industrie 4.0 beschäftigt sich im Kern mit dem Produktionsprozess in einer »Smart Factory« auf Basis hoch vernetzter und automatisierter Maschinen, die nicht nur untereinander kommunizieren, sondern auch mit den Elementen, die von ihnen verarbeitet werden. Dazu gehören alle Arten von Bauteilen und Rohstoffen, die vorproduziert und über eine Logistikkette bereitgestellt werden.

Das Internet der Dinge fokussiert sich dagegen nicht auf die Produktion, sondern auf die Nutzungsphase von digitalisierten und vernetzten Geräten und Produkten. Dadurch wird der Kommunikationsaustausch mit den eigenen Produkten während der Kundennutzung und damit werden neue »digitale« Kundenservices wie Predictive Maintenance möglich.

Darüber hinaus adressieren I4.0 und IoT auch die Auswirkungen auf die anderen Elemente der industriellen Wertschöpfungskette innerhalb eines Unternehmens wie Forschung & Entwicklung und Vertrieb & Marketing. Beide Themen, I4.0 & IoT, beschäftigen sich somit intensiv mit den Möglichkeiten der zunehmenden Vernetzung auf unterschiedlichen Ebenen – angefangen bei der Vernetzung von individuellen Geräten und Maschinen, über die Vernetzung von ganzen Maschinenparks (in der Produktion) oder Produkt- und Gerätegruppen (in der Kundenutzung) bis hin zur Verknüpfung von Maschinen und Produkten auf einer Geschäftsprozess-Ebene.

Abgrenzung von I4.0 & IoT:

Quelle: Experton Group, 2015

Marktentwicklung

Die meisten Kunden gehen das Thema I4.0/IoT gegenwärtig nicht Top-down/strategisch an, sondern Bottom-up. Dabei stehen ganz konkrete Anwendungsfälle im Interesse der Anwender, um einzelne Schritte in der Wertschöpfungskette (Produktion, Logistik oder Kundenservice) zu optimieren. Die Experton Group hat sich hierbei intensiv mit zwei Aspekten beschäftigt – zum einen mit der Fragestellung, wie ein Reifegradmodell für I4.0-/IoT-Anwendungsfälle aussehen kann und zum anderen, wo in diesem Reifegradmodell ein Großteil der heutigen Anwendungsfälle anzusiedeln ist.

Ein Reifegradmodell muss in der Lage sein, langfristige Entwicklungen in einzelnen Entwicklungsschritten aufzuzeigen. Wenn man sich mit den gegenwärtigen Themen von I4.0 & IoT beschäftigt, ist deutlich zu erkennen, dass diese Begriffe mit zwei anderen langfristigen Entwicklungstendenzen eng verwoben sind – Automatisierung und Vernetzung. Man kann daher die zunehmende Automatisierung, von Messen über Steuern bis hin zu autonomen Systemen, als eine Dimension eines Reifegradmodells verwenden.

Wertschöpfung durch zunehmende Automatisierung – hin zu autonomen Systemen

Quelle: Experton Group, 2015

Als zweite Dimension eignet sich die zunehmende Vernetzung von Maschinen, Produkten und Dingen auf einer individuellen Ebene, über eine kollektive Ebene (etwa in Maschinenparks) bis hin zu vollständig vernetzten und integrierten Prozessen. Die Prozessintegration erstreckt sich hierbei von den reinen vertikalen Prozessen in der Produktion oder im Kundenservice bis hin zur Einbindung aller horizontalen Prozesse.

Wertschöpfung durch zunehmende Vernetzung – hin zu integrierten Prozessen

Quelle: Experton Group, 2015

Wenn man beide Dimensionen übereinanderlegt, erhält man somit ein Reifegradmodell für I4.0/IoT-Anwendungsfälle, die durch die steigende Automatisierung und Vernetzung eine zunehmende Wertschöpfung abbilden. Die Evolution verläuft vom einfachen Geräte-Monitoring auf einer individuellen Device-Ebene (unten links in der Grafik) bis hin zu vollständig autonomen Prozessen (oben rechts).

Wertschöpfung durch zunehmende Vernetzung – Evolution zu autonomen Prozessen

Quelle: Experton Group, 2015

Im nächsten Schritt wurde nun eine Vielzahl von Anwendungsszenarien gesammelt, die gegenwärtig im Kontext von I4.0 & IoT intensiv diskutiert werden, um festzustellen, welchen Reifegrad die heutigen Anwendungsfälle bereits erreicht haben. Im Ergebnis ist festzuhalten, dass ein Großteil der Anwendungsfälle sich noch in einem frühen Stadium des Reifegradmodells befindet und fast ausschließlich im Bereich Geräte-Monitoring und Geräte-Steuerung zu finden ist. Die nächsten Anwendungsszenarien, die man gegenwärtig als nächsten Evolutionsschritt diskutiert, sind Predictive Maintenance und eine zunehmende automatisierte Geräte-Optimierung (Regelung). Das heißt, es wird zwar viel debattiert über Anwendungsfälle, aber ein Großteil der Entwicklungskurve liegt definitiv noch vor uns – die Evolution hin zu autonomen Prozessen wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen.

Evolution von Anwendungsfällen – vom Messen und Steuern hin zu Predictive Maintenance und Regeln:

Quelle: Experton Group, 2015

Arnold Vogt, Experton Group