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Drohnen und fahrerlose Transportfahrzeuge

Autonome Vehikel surren und schwirren durch die Lagerhallen der Zukunft.

Das „Innovationslabor Hybride Dienstleistungen in der Logistik“ ist ein Gemeinschaftsprojekt des Fraunhofer IML und der Technischen Universität Dortmund. In dem 570 Quadratmeter großen Forschungszentrum werden verschiedene Referenzsysteme eingesetzt, wie z. B. ein Laserprojektionssystem bestehend aus acht „Kvant“-Lasern. Das Leitliniensystem für Mensch und Roboter kann beispielsweise mit Laserpfeilen den Weg vorgeben. Ein optisches Referenzsystem, welches das größte seiner Art in Europa ist, ermöglicht zusätzlich durch 38 Hightech-Kameras die Echtzeitlokalisierung von Objekten und Menschen, die mit einem Marker ausgestattet sind. Damit können bis zu 100 Objekte gleichzeitig getrackt werden. Auf diese Weise lassen sich nicht nur am Boden befindliche Objekte tracken, sondern auch solche, die in der Luft sind – zum Beispiel Drohnen.

Drohnen, sogar ganze Schwärme, spielen dabei eine entscheidende Rolle. „Wir nutzen den Drohnenschwarm, um Algorithmen zu entwickeln, mit denen wir autonome Fahrzeuge und Maschinen untereinander und in Interaktion mit dem Menschen steuern“, erklärt Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel, geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IML. „Drohnen sind gut geeignet, da wir praktisch beliebige Szenarien im industriellen Maßstab dreidimensional und hochdynamisch abbilden können.“

Eine der autonom fliegenden Drohnen ist aus dem Forschungsprojekt „InventAIRy“ hervorgegangen. Sie ist in der Lage, durch ein Lager zu navigieren und logistische Objekte zu erfassen. Dadurch kann sie die Belegung der Stellplätze im Lager dokumentieren – Inventur auf Knopfdruck.

„Neben Drohnen kommen auch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) zum Einsatz. Sie bewegen Waren automatisiert durch die Lagerhallen.“

Neben Drohnen kommen auch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) zum Einsatz. Sie bewegen Waren automatisiert durch die Lagerhallen. Der Transportroboter TORU beispielsweise kann selbstständig durch das Lager navigieren und Picklisten abarbeiten. Dabei kann er Objekte aus einer Höhe von bis zu 1,75 Metern greifen und diese nach Beendigung des Auftrags zur Kommissionierstation bringen. Bei Zalando in Erfurt ist der von der Magazino GmbH entwickelte Roboter jetzt im Praxistest.

Abb. 1: Laserlicht leitet Transportroboter

EMILI (Ergonomischer, mobiler, interaktiver Ladungsträger für die Intralogistik) ist sogar das erste autonome FTF, das eine intuitive Kommunikation zwischen Mensch und Maschine ermöglicht. Sie lässt sich in Verbindung mit Wearables über Gesten, Sprache oder Smartphones, Tablets und AR-Brillen steuern. Über ein integriertes Display an ihrer Front kann sie sich den Menschen in ihrer Umgebung mitteilen: Lächelt ihr Gesicht, funktioniert sie einwandfrei und kann beladen werden. Hat sie einen eher unzufriedenen Gesichtsausdruck, ist etwas nicht in Ordnung. Wie ihr geholfen werden kann, erklärt sie selbst; zum Beispiel mithilfe eines Tablets, das eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Fehlerbehebung anzeigt.

Abb. 2: Transportroboter EMILI teilt seinen Betriebszustand direkt auf einem Display mit.

Dabei ist ein Roboter wie EMILI nur ein erster Schritt beim Rennen um künstliche Intelligenz. „Ein Robotersystem wirklich intelligent zu machen“, bedeutet für ten Hompel, „dass das System mit seiner Umgebung kooperiert, die Umgebung wahrnimmt, mit anderen Robotern und dem Menschen kooperiert – und auf diese Weise lernt und sich weiterentwickelt“.

Sicherheit

Wollen Mensch und Maschine in Zukunft wirklich zusammen sicher kooperieren können, müssen zunächst sichere Rahmenbedingungen gewährleistet werden. Die beteiligten Teams des EU-Projekts „SafeLog“ entwickeln eine Systemlösung, die von vornherein Zusammenstöße zwischen Mensch und Maschine bei ihren Touren durch die Lagerhallen vermeiden soll. Dabei könnten künftig auch Roboter eingesetzt werden, die besonders schnell sind oder besonders schwere Lasten heben, ohne den Menschen zu gefährden. Ein speziell entwickeltes Flottenmanagementsystem verteilt Aufgaben für Mensch und Maschine so, dass ein Kreuzen der Wege minimiert wird. Zusätzlich schickt eine speziell entwickelte Warnweste für menschliche Mitarbeiter ein Signal an fahrerlose Transportfahrzeuge, die sich in der Nähe aufhalten. Diese drosseln dann ihr Tempo oder stoppen ganz – denn der Werker hat immer „Vorfahrt“. //


Quelle: Logistik entdecken #19 – Magazin des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML Dortmund

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Going Global

Mehr Wachstum durch die Erschließung neuer Märkte

Internationalisierung bietet Online-Händlern die Chance, ihre Umsätze zu steigern. Doch die Expansion ins Ausland ist mit Hürden verbunden, die zunächst gemeistert werden müssen.

Nicht jedes Land ist gleichermaßen als Expansionsziel geeignet. Generell ist es einfacher, sich zunächst in den Ländern auszubreiten, die sprachlich und kulturell wenig Unterschiede aufweisen und daher keine komplexere Anpassung des Online-Shops erfordern. Je nach feilgebotener Ware kann es natürlich gute Gründe geben, von dieser Regel abzuweichen, wie beispielsweise die Konkurrenzsituation und auch damit verbundene Unterschiede in der zu erwartenden Nachfrage.

Location-Intelligence-Dienste können helfen, den geeigneten Zielmarkt zu finden. Unter „Location Intelligence“ versteht man die Fähigkeit, Wissen anzuwenden, das durch den Zugriff auf Informationen und deren Analyse und Aufbereitung unter Berücksichtigung räumlicher Zusammenhänge entsteht. Sie beschreibt das Konzept, dass Organisationen mithilfe von Standortinformationen ihre Kunden, Bürger und Märkte besser verstehen und einen Wettbewerbsvorteil erzielen.(1)

Um die Prozesse und Systeme mit den Anforderungen der Zielländer in Einklang zu bringen, ist lokale Expertise immer von Vorteil, aber auch Software-Tools können hinsichtlich einer Compliance-Überprüfung hilfreich sein. Um Vertrauen im Zielland aufzubauen, ist es unerlässlich, alle rechtlichen Standards einzuhalten: Impressum, AGBs, Liefer-, Zahlungs- und Einfuhrbestimmungen sowie Kennzeichnungspflichten müssen berücksichtigt werden. Zudem lässt sich die Vertrauenswürdigkeit des eigenen Online-Shops im Ausland erhöhen, wenn er mit einem Gütesiegel zertifiziert wurde.

Die technische und die logistische Infrastruktur sind die Grundpfeiler des E-Commerce. IT-Infrastrukturen wie „Content Delivery Networks“ helfen Latenzen und Ausfallzeiten für den Web-Shop zu vermeiden. Natürlich sollte auch der Warenversand schnell, kostengünstig und nachvollziehbar sein. Digitale Lösungen wie Sendungsverfolgung oder Lieferung in den Kofferraum bieten zusätzlich Komfort und erhöhen damit das Kundenbindungspotenzial.

Achten Sie auch bei den Zahlungsmitteln darauf, dass Sie den Gepflogenheiten des Landes entsprechen. Während hierzulande noch viel auf Rechnung gekauft wird, führt in China kein Weg an Mobile-Payment-Plattformen wie WeChat Pay und Alipay vorbei.

Die Anpassung eines Online-Shops an die Zielländer ist maßgeblich für den Erfolg. Die Übersetzung steht dabei an erster Stelle, wobei insbesondere auch auf die richtigen Maßeinheiten zu achten ist. Generell sollten alle Marketingmaßnahmen und somit auch die Gestaltung der Seite und die auf der Startpage beworbene Produktauswahl an die Vorlieben im Zielland angepasst werden. Achten Sie auch bei Suchmaschinenoptimierungen auf landesspezifische Besonderheiten. Google dominiert zwar weltweit den Markt, spielt aber in China (Baidu) und Russland (Yandex) keine Rolle. Vergleichbares gilt natürlich auch bei der Nutzung sozialer Medien.

IT-Dienstleistungen


Gerade der IT-Dienstleistungssektor ist geprägt von internationalem Wettbewerb. Durch Cloud-Computing-Plattformen wie Amazon Web Services oder Microsoft Azure sind Dienstleistungsmarktplätze entstanden, worüber schlüsselfertige Softwarelösungen bezogen werden können. Buchbare Dienste reichen von Betriebssystemen über Cloud-Speicher bis hin zu AI, Blockchain oder IoT-Anwendungen. Wer hier seine eigenen Leistungen einstellt, ist mit einem Schlag international abrufbar.

Das im internationalen Vergleich extrem unterschiedliche Preisniveau macht ein IT-Offshoring besonders lukrativ. In Ländern wie Indien, den Philippinen, China, Thailand, Sri Lanka oder Mexiko sind IT-Dienstleistungen wesentlich günstiger. Dies betrifft nicht nur die Löhne, sondern auch die Miete, zudem bestehen teils steuerliche Vorteile. Wichtig dabei ist, auf die Datenschutzbestimmungen des eigenen Landes zu achten, da ein Verstoß kostspielige Konsequenzen mit sich bringt. Zusätzlich entsteht beim IT-Offshoring ein besonders hohes Risiko der Wirtschaftsspionage. Auch wenn keine sensiblen Firmendaten im Ausland verarbeitet werden, lässt sich durch den Datenaustausch besonders leicht Malware einschleusen. //


(1) Seite „Location Intelligence“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 13. September 2018, 18:34 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Location_Intelligence&oldid=180881672 (Abgerufen: 12. April 2019, 11:54 UTC)


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Virtual & Augmented Reality

Augmented und Virtual Reality verschmelzen zur Mixed Reality.
Die Daten des IoT lumineszieren beim Gang durch die vernetzte Welt.

Computergenerierte interaktive Simulationen mittels kleiner Devices in unserem Leben eröffnen schier unendliche Potenziale an Möglichkeiten, um die Welt neu zu erfahren. Technologische Entwicklungen, die es uns jetzt schon erlauben, die Wirklichkeit zunehmend zu virtualisieren, sind vorhanden. Schon jetzt lässt sich erahnen, welche Änderungen auf uns zukommen. Die Art, wie wir miteinander interagieren und wie wir die vernetzte Welt mit ihren datenfunkenden IoT-Sensoren wahrnehmen, wird nicht mehr dieselbe sein.

Was ist Augmented Reality?

Unter „Augmented Reality“ (kurz AR), also erweiterte Realität, versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Diese Informationen können alle menschlichen Sinnesmodalitäten ansprechen. Häufig wird jedoch unter erweiterter Realität nur die visuelle Darstellung von Informationen verstanden, also die Ergänzung von Bildern oder Videos mit computergenerierten Zusatzinformationen oder virtuellen Objekten mittels Einblendung/Überlagerung. Bei Fußball-Übertragungen ist erweiterte Realität beispielsweise das Einblenden von Entfernungen bei Freistößen mithilfe eines Kreises oder einer Linie. (Wikipedia – Erweiterte Realität)

Im „Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum“ (nach Paul Milgram et al., 1994) sind die erweiterte Realität („Augmented Reality“) und erweiterte Virtualität („Augmented Virtuality“) Teil der sogenannten gemischten Realität („Mixed Reality“). Während der Begriff Augmented Virtuality kaum benutzt wird, werden Augmented Reality und Mixed Reality, selten auch Enhanced Reality, meist synonym verwendet.

Im Gegensatz zur virtuellen Realität (kurz VR), bei welcher der Benutzer komplett in eine virtuelle Welt eintaucht, steht bei der erweiterten Realität die Darstellung zusätzlicher Informationen im Vordergrund. Virtuelle Realität und die Realität werden also miteinander kombiniert oder teilweise überlagert. Interaktivität in Echtzeit, in der reale und virtuelle Objekte dreidimensional zueinander in Bezug stehen. Diese Definition umfasst jedoch nur technische Merkmale und beschränkt sich dabei auf einen Teilaspekt von AR. Andere Arbeiten definieren AR als eine Ausweitung der Sinneswahrnehmung des Menschen durch Sensoren um Umgebungseigenschaften, die der Mensch selbst nicht wahrnehmen kann, wie z. B. Radar, Infrarot und Distanzbilder. Menschliche Eigenschaften können damit durch AR verstärkt oder gar ergänzt werden.

Allein die visuelle Modalität bedeutet eine nicht unwesentliche komplexe Herausforderung an die Positionsbestimmung (Tracking) und Kalibrierung. Um eine Augmented-Reality-Anwendung aufzubauen, benötigt es AR-Systeme (kurz ARS), die sich aus technischen Bestandteilen, wie z. B. Kamera, Trackinggeräte, Unterstützungssoftware usw., zusammensetzen. VR und AR sind weit mehr als nur ein Hype. Erkennen lässt sich dies nicht nur an ernst zu nehmenden Hardware-Entwicklungen / Devices für AR-Systeme, wie Facebooks Oculus Rift, HTC VIVE und Microsofts HoloLens, die mittlerweile durchaus massentauglich sind. Auch geistiges Eigentum wird sich einverleibt.

Begriffserklärung

Am besten veranschaulicht man sich diese abstrakten Begriffe an konkreten Beispielen:

  • Reine Realität ist ein Mensch, der zum Einkaufen in den Supermarkt geht.

  • Erweiterte Realität sind Brillengläser, auf deren Innenseite ein Computer den Einkaufszettel des Benutzers projiziert; und zwar so, dass beim Benutzer der Eindruck entsteht, der Einkaufszettel sei an die Wand des Supermarktes angeschrieben. Die Wirklichkeit wird hier um virtuelle Informationen angereichert.

  • Erweiterte Virtualität ist ein Computerspiel, das über einen VR-Helm gespielt wird und das die Türsprechanlage auf die Kopfhörer überträgt, wenn es an der Tür klingelt.

  • Die Virtualität wird hier um reelle Informationen angereichert. Virtuelle Realität ist ein Computerspiel, das über einen VR-Helm gespielt wird und nicht auf die reale Außenwelt des Benutzers reagiert.

    (Quelle: Wikipedia„Mixed Reality“)

Die großen Player am Markt bereiten sich offensichtlich auf eine Zukunft mit AR vor. Viele Argumente sprechen zudem für den Einsatz und das Wachstumspotenzial dieser neuen Technologien: Kostenersparnisse, Qualitätssteigerungen, Sicherheit.

VR- und-AR-Technologien verändern zunehmend unsere Lebens- und Arbeitswelt. AR-Brillen kommunizieren jetzt schon mit den Fächern in den Lagerhallen und weisen dem Picker den Weg. Zu wartende Maschinen helfen bei der Reparatur, indem sie sinnvolle Daten auf einem AR-Device einblenden oder durch Bildmaterial eine Sicht aus jeder Perspektive und durch alles hindurch ermöglichen. Gleiches gilt auch in der Montage in den Werkshallen.

Lesen Sie auf Seite 2: VR & AR: Trends

Von Robotik und Automation

Lange verdammt, unentwegt einfachste Handlungen zu verrichten, mutieren Roboter zu autonom agierenden „Kollegen“ mit flexiblen Aufgaben.

von Andreas Fuhrich

Automatisierung ist ein maßgeblicher Erfolgsfaktor des produzierenden Gewerbes. Durch sie lassen sich Kosten senken und dennoch höchste Qualitätsansprüche realisieren. Bezahlbare und leistungsfähige Produkte, vom Smartphone bis zur Sicherheitstechnik im Auto, sind ohne sie nicht denkbar.

War das Thema Automatisierung bis vor einigen Jahren noch den „großen“ Unternehmen vorbehalten, gehen mittlerweile mehr und mehr kleine und mittelständische Betriebe dazu über, ihre Fertigung zu automatisieren.(1)

Roboter, als wesentliche Bausteine der Automatisierung, dienen dabei vermehrt als persönliche Produktionsassistenten, die direkt mit dem Werker in gemeinsamer Arbeitsumgebung ohne trennende Schutzzäune interagieren. Innovative Sicherheitskonzepte verbunden mit dem vermehrten Einsatz von Sensorik, Software und Bildverarbeitungstechnologie bilden die ausschlaggebende Basis der hierfür notwendigen erhöhten Sicherheit.(2)

China ist mit der größte Produzent von Industrierobotern und produzierte laut einer Schätzung der International Federation of Robotics 2017 115 000 Einheiten. Dahinter folgen Südkorea (44 000), Japan (42 000) und USA (36 000). Auf Platz fünf rangiert Deutschland (21 000)(3), wo die Branche 2017 erstmals einen Umsatz von über 14 Mrd. Euro erwirtschaftete.(4)

IoRT – Das Internet of Robotic Things

Während Roboter ursprünglich dazu angedacht waren, einfache repetitive Aufgaben unentwegt auszuüben, sind sie heute in der Lage, mit ihrer Umwelt zu interagieren und intelligentes Verhalten zu zeigen. Ein Roboter mit einer Verbindung zum Internet verfügt dabei über eine immense Informationsquelle, die ihm bei Entscheidungsfindungen und Interaktionen hilft. Vernetzen sich diese Roboter zusätzlich auch untereinander, entsteht eine gemeinsame Intelligenz, die für alle betreffenden Geräte die günstigsten Handlungsabläufe ermitteln kann. Das Konzept der Einbindung von Teams aus Robotern in das IoT wird als das „Internet of Robotic Things“ oder das „IoRT“ bezeichnet.

Autonome Roboter-Schwärme

Derart vernetzte Schwarm-Drohnen werden bald in Gruppen zu Hunderten oder Tausenden um uns schwirren, in Formationen wie bei Vogelschwärmen. In Zukunft könnten solche Schwärme etwa kostengünstig Pipelines, Hochspannungsleitungen und Industrieanlagen inspizieren oder in der Landwirtschaft Pestizide und Herbizide versprühen, und zwar exakt dosiert an den erforderlichen Stellen.

Die Grundlagen der Robotik – Erfassung, Bewegung, Mobilität, Manipulation, Autonomie und Intelligenz – werden durch das Internet of Things auf eine neue Stufe gehoben. Roboter müssen nicht länger selbst mit kognitiven Fähigkeiten ausgerüstet sein, denn schließlich stellt das IoT mit all seinen Sensordaten wiederverwendbare und offen verfügbare Informationen bereit, auf die sie zur Erfüllung ihrer Aufgaben zugreifen können. Dies ermöglicht eine Miniaturisierung vernetzter Roboter-Schwärme bis auf Nano-Ebene, wodurch ganz neue Möglichkeiten eröffnet werden.(5)


Abt. Produktion & Fertigung

Erst die Vielzahl an Daten erweckt das (I)IoT zum Leben.

von Andreas Fuhrich

Unter dem Begriff Industrie 4.0 subsumiert die Bundesregierung diverse technologische Trends wie Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und das Internet der Dinge. Sie erwartet, dass die Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den kompletten Lebenszyklus hinweg sich durch den Einzug neuer Technologien verändern wird. Grundlage bildet dabei die Verfügbarkeit aller notwendigen Informationen in Echtzeit, durch die Vernetzung aller beteiligten Instanzen.(1) Die 5G-Technologie ist hierfür eine Grundvoraussetzung.

Der Trend geht dabei weg von standardisierten hin zu individuellen, auf den Kunden zugeschnittenen Produkten. Durch die Möglichkeiten des 3-D-Drucks und sogenannter Smart Factories kann der Endkunde jetzt selbst unmittelbar Einfluss auf die Fertigung des Produkts nehmen, etwa über eine einfach zu nutzende CAD-Software, welche ihm kostenlos zum Download bereitgestellt wird.

Cyber-physische Fertigungseinheiten kommunizieren über das Internet der Dinge in Echtzeit sowohl miteinander als auch mit der Fertigungsanlage. Auf diese Weise werden die miteinander vernetzten Produktionsbestandteile in die Lage versetzt, jederzeit auf Veränderungen zu reagieren, ohne dass die Produktionskette hierfür unterbrochen werden muss. Individuelle Kundenwünsche können so kosteneffizient umgesetzt werden.


www.plattform-i40.de
2013 haben Bitkom, vdma und zvei in einer Kooperationsvereinbarung beschlossen, in Form einer ideellen thematischen Zusammenarbeit über Verbandsgrenzen hinweg die Plattform Industrie 4.0 zu betreiben, denn in der Industrie 4.0 werden Informations- und Kommunikations-, Automatisierungs- und Produktionstechnologien stärker denn je miteinander verzahnt. Ziel ist es, den traditionellen Kern der deutschen Industrie mit seiner international herausragenden Position zu verteidigen und auszubauen. www.plattform-i40.de


Die Struktur der Vernetzung kann jedoch auch über einzelne Fertigungsanlagen hinaus erweitert werden, sodass ganze selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke entstehen. Diese Netzwerke lassen sich beispielsweise nach Kriterien wie Kosten, Verfügbarkeit oder Ressourcenverbrauch optimieren. Die Fähigkeit, die Datenmenge der cyber-physischen Systeme (Big Data) effektiv zu analysieren und daraus Optimierungsschritte abzuleiten, wird in diesem Zusammenhang immer wichtiger. Aufgabenbereiche von traditionellen Produktionsmitarbeitern und Wissensarbeitern, wie z. B. Datenanalysten, werden weiter zusammenwachsen.

Die Erfahrung der Produktionsmitarbeiter kann in Kombination mit Big Data dazu genutzt werden, Produkte weiterzuentwickeln oder neue Produkte zu fertigen. Zusätzlich können selbstlernende Systeme die in der Wertschöpfungskette entstehenden Daten laufend analysieren und darauf aufbauend die Prozesse optimieren. Unwirtschaftliche Fertigungsschritte werden durch die Analysemöglichkeiten besser erkannt und immer häufiger aufgelöst bzw. durch externe Zulieferer ersetzt. Der Komplexitätsgrad eines Unternehmens wird weiter steigen und die Vernetzung von Unternehmen nimmt zu. Auf Plattformen entstehen bereits branchenspezifische Eco-Systems mit sich ergänzenden Dienstleistungen unterschiedlicher Unternehmen. Die Fertigungstiefe innerhalb des Unternehmens nimmt ab, dafür steigt der Aufwand, die Zulieferer zu steuern und zu kontrollieren.

Entscheidend wird daher in Zukunft der Umgang mit kurzzyklischen Schwankungen der Märkte sein. Diese resultieren auch aus dem wichtigsten zukünftigen Erfolgsfaktor: Durch Vernetzung und Echtzeitanalyse sind Produktionsunternehmen in der Lage und gewissermaßen verpflichtet, schnell auf sich ändernde Kundenanforderungen zu reagieren.(2)

Die zunehmende Automatisierung von Produktion und Fertigung sowie das Internet der Dinge bieten auch in puncto Nachhaltigkeit ein enormes Potenzial. Maschinen laufen nur dann, wenn sie wirklich benötigt werden, intelligente Heiz- und Kühlsysteme regulieren die Temperatur bei höchster Ressourceneffizienz und mittels Bodensensoren kann jeder einzelne Fleck eines Feldes optimal gedüngt und bewässert werden, um nur einige Beispiele zu nennen.

Tipp: Durch die Ersparnis an Rohstoffen und Energiekosten können sich Ausgaben in solche Technologien schon nach kurzer Zeit amortisieren.