Projekte

STEPS

Sozio-technische Gestaltung und Einführung Cyber-Physischer Produktionssysteme in nicht F&E intensiven Unternehmen (STEPS)

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Industrie 4.0 - Forschung auf den betrieblichen Hallenboden
Wettbewerb: Industrie 4.0 - Forschung auf den betrieblichen Hallenboden

Kurzbeschreibung:
Im Forschungsprojekt STEPS wurde eine modulare Einführungssystematik für Industrie 4.0-Lösungen entwickelt, die alle für nicht F&E-intensive Unternehmen typischen technik-, mensch- und organisationsbezogenen Erfolgsfaktoren und Hemmnisse berücksichtigt. Eine im Projekt entwickelte webbasierte Datenbank ermöglicht die zielgerichtete Auswahl von CPPS-Lösungen und macht dafür erforderliche Voraussetzungen transparent. Parallel zur Gestaltungs- und Einführungssystematik wurden vier Industrie 4.0-Demonstratoren in den Themenfeldern Intelligente Produktion mit smarten FTS, Big Data Analytics in der Auftragsabwicklung, smarte Arbeitssysteme in der Verpackung und Staplerleit- und Werkerassistenzsystem für die smarte Logistik erarbeitet. Dadurch wurde das entwickelte Vorgehen validiert und Referenzbeispiele für die Umsetzung der Industrie 4.0 in nicht F&E-intensiven Unternehmen geschaffen.

www:
http://steps-projekt.de

Projektdauer: 01.11.2015 − 30.04.2019

Projektkoordinator:
Dr. Rainer Wagner
Topstar GmbH
Telefon: +49 8239 789-164
E-Mail: rainer.wagner@topstar.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Barbara Mesow
Telefon: +49 721 608-31428
E-Mail: barbara.mesow@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung



Die Industrie 4.0 wird derzeit insbesondere in der Wissenschaftslandschaft und innerhalb von technologieintensiven Großunternehmen umgesetzt. Nicht F&E-intensiven Unternehmen hingegen fehlen noch adäquate Unterstützungsmöglichkeiten und haben laut aktueller Umfrageergebnisse größtenteils noch nicht mit der Umsetzung begonnen. Die Ursachen liegen u. a. in der Komplexität der einzuführenden Technologie, der Notwendigkeit der betriebsspezifischen Anpassungen von Technologien für Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) und den dafür fehlenden Ressourcen und Erfahrungen von nicht F&E-intensiven Unternehmen. Um diese Unternehmen zu unterstützen wurden im Rahmen von STEPS eine Systematik zur Einführung der Industrie 4.0 und vier Demonstratoren entwickelt.

Grundlegend orientiert sich die entwickelte Systematik an einer zielgerichteten, digitalen Transformation von Unternehmen. Die Umsetzung der Industrie 4.0 bzw. der Einsatz von CPPS ist dabei kein Selbstzweck, sondern Mittel zum Zweck, um einen definierten Ziel-Zustand zu erreichen. Von Bedeutung ist dabei die Berücksichtigung des jeweiligen aktuellen Ist-Zustands, der die Grundlage für den Transformationsprozess bildet. Um Unternehmen bei dieser zielgerichteten Transformation zu unterstützen, wurden vier Module entwickelt. Prinzipiell sind diese Module unabhängig voneinander nutzbar, doch erst kombiniert unterstützen sie den gesamten Gestaltungs- und Einführungsprozess.

Den grundlegenden Rahmen bildet eine Unternehmenstypologie. Diese beschreibt detailliert vier Unternehmenstypen samt der zugehörigen Erfolgsfaktoren und Hemmnisse für die Einführung der Industrie 4.0 anhand von Fallbeispielen. Die Einordnung des eigenen Unternehmens ermöglicht es, die eigenen Erfolgsfaktoren und Hemmnisse zu erkennen und in den Gestaltungs- und Einführungsprozess einfließen zu lassen. Bezogen auf die Unternehmensstruktur und die daraus resultierenden Eigenschaften unterstützt dieses Modul maßgeblich zur Einordnung des Ist-Zustands und gibt Anregungen für die zukünftige Unternehmensentwicklung.

Darauf aufbauend sind die Module 1-3 iterativ zu durchlaufen, um die Digitalisierung fortlaufend und zielgerichtet umzusetzen. Das „Großprojekt“ der Digitalisierung soll dadurch in kleinere Projekte unterteilt werden, im Rahmen derer einzeln messbare Potenziale für einzelne Bereiche umzusetzen sind. Im Modul 1 maßgeblich zur Einordnung des Ist-Zustands und gibt Anregungen für die zukünftige Unternehmensentwicklung. Die Grundlage hierzu bilden die Definition von Unternehmenszielen sowie die Ableitung dieser auf die einzelnen Unternehmensbereiche. Für einen ausgewählten Pilotbereich inklusive definierter Problemstellung wird im nächsten Schritt die Auswahl einer geeigneten Industrie 4.0-Lösung unterstützt. In der entwickelten Online-Auswahlhilfe werden bestehende Industrie 4.0-Lösungen beschrieben und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf das Unternehmen bewertet. Ergebnis ist die Identifikation von Prinziplösungen, die im Folgenden detaillierter analysiert werden. Das Modul 2 unterstützt die Ausgestaltung der Industrie 4.0-Lösung in Form eines Workshopkonzepts. Hierzu wurde ein Excel-Tool entwickelt, welches die sozio-technische Bewertung der Prinziplösung ermöglicht. Die detaillierte Betrachtung des Ist-Zustands des betrachteten Produktionsbereichs vor Einführung der Industrie 4.0-Lösung sowie des Soll-Zustands inklusive ausgewählter Prinziplösungen ermöglicht eine Analyse der Auswirkungen sowie erforderlicher Handlungsfelder. Auf Basis dessen erfolgt die abschließende Bewertung und Auswahl einer Industrie 4.0-Lösung. Abschließend liefert das Modul 3 ein Vorgehen zur Umsetzung der ausgewählten Lösung. Im Rahmen dessen werden die Handlungsfelder Mitarbeitereinbindung, Kompetenzentwicklung sowie Verstetigung und Nachhaltigkeit thematisiert sowie konkrete methodische Unterstützungen gegeben. Darüber hinaus wurde in diesem Kontext gemeinsam mit anderen Verbundprojekten eine Broschüre erarbeitet, die Best-Practices zur Umsetzung von Industrie 4.0-Lösungen aufweist.

Parallel zur Gestaltungs- und Einführungssystematik wurden vier Industrie 4.0-Demonstratoren in den Themenfeldern Intelligente Produktion mit smarten FTS, Big Data Analytics in der Auftragsabwicklung, smarte Arbeitssysteme in der Verpackung und Staplerleit- und Werkerassistenzsystem für die smarte Logistik erarbeitet. Dadurch wurde das entwickelte Vorgehen validiert und Referenzbeispiele für die Umsetzung der Industrie 4.0 in nicht F&E-intensiven Unternehmen geschaffen.



Publikationen

Industrie 4.0
Autor: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Erscheinungsjahr: 2017
Beschreibung: Die Broschüre stellt ausgewählte Projekte vor, die sich mit den Schlüsselfaktoren von Industrie 4.0 befassen. Sie regt dazu an, sich intensiver mit Industrie 4.0 zu beschäftigen und die Weiterentwicklung zu begleiten. In dieser Broschüre, Auflage 2017, stellen sich neben Projekten, zugeordnet dem Referat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der Arbeit, diesmal auch interessante Projekte der Referate Datenwissenschaft, Informationstechno­logien; Industrie 4.0, Elektronik; Autonomes elektrisches Fahren und Kommunikationssysteme; IT-Sicherheit vor.

Download und kostenfreie Bestellung über die Publikationsliste des BMBF mit der Bestellnummer 30916.

Industrie 4.0 - Mitarbeiter einbinden
Autor: Möhwald, H.; et. al.
Verlag: Eigenverlag
Erscheinungsjahr: 2018
Beschreibung: Im gemeinsamen Erfahrungs- und Meinungsaustausch der Arbeitsgruppe "Industrie 4.0 - Mitarbeiter einbinden", in der sich zwölf parallele Forschungsverbundprojekte aus der Ausschreibung "Industrie 4.0 auf den betrieblichen Hallenboden" engagierten, entstand die gleichnamige Broschüre "Industrie 4.0 - Mitarbeiter einbinden".
Im gemeinschaftlichen Werk, das sich primär an industrielle Anwender richtet, die gegenwärtig oder zukünftig vor ähnlichen Herausforderungen stehen, werden Ansätze, Mehoden, Wege und Vorgehensweisen vorgestellt, wie Unternehmen ihre Mitarbeiter bei Industrie 4.0-Technologien eingebunden haben.
Kontakt:
Holger Möhwald
Telefon: +49 172 566-4803
E-Mail: Kontakt@moehwald-unternehmensberatung.de

Sozio-technische Gestaltung und Einführung cyber-physischer Produktionssysteme in nicht F&E-intensiven Unternehen (STEPS)
Autor: Deuse, J.; Nöhring, F.; Wöstmann, R.
Verlag: Eigenverlag
Erscheinungsjahr: 2019
Beschreibung: Die Industrie 4.0 wird derzeit insbesondere in der Wissenschaftslandschaft und innerhalb von technologieintensiven Großunternehmen umgesetzt. Nicht F&E-intensiven Unternehmen hingegen fehlen noch adäquate Unterstützungsmöglichkeiten und haben laut aktueller Umfrageergebnisse größtenteils noch nicht mit der Umsetzung begonnen. Die Ursachen liegen u. a. in der Komplexität der einzuführenden Technologie, der Notwendigkeit der betriebsspezifischen Anpassungen der CPPS-Technologien und den dafür fehlenden Ressourcen und Erfahrungen von nicht F&E-intensiven Unternehmen.
Die Basis für die erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0-Lösungen in Unternehmen ist die Ausrichtung an den Unternehmenszielen sowie eine sozio-technische Integration von CPPS-Lösungen in bestehende Produktionssysteme. Vor diesem Hintergrund ist es entscheidend, diesen Unternehmen den Zugang zu CPPS-Lösungen zu ermöglichen und sie zu befähigen, die neuen Technologien wirtschaftlich und beschäftigtenorientiert einzusetzen. Von besonderer Relevanz ist hierbei, die Transparenz bestehender Industrie 4.0-Lösungen und ihrer Auswirkungen auf Unternehmensziele zu steigern und die sozio-technischen Herausforderungen bei der Einführung von Industrie 4.0 zu bewältigen.
Im Rahmen des Verbundprojekts wurde eine Gestaltungs- und Einführungssystematik entwickelt, die in diesem Bericht vorgestellt wird. Diese Systematik besteht aus 4 einzelnen anwendbaren Modulen und wurde an vier Industrie 4.0-Demonstratoren aus den Bereichen Big Data Analytics, Smart Devices und Robotik bzw. fahrerlose Transportsysteme validiert. Die im Rahmen des Projekts realiserten Demonstratorlösungen werden als Referenzbeispiele für die Umsetzung der Industrie 4.0 in nicht F&E-intensiven Unternehmen ebenfalls im Bericht beschrieben.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu