Industrie 4.0 (eBook)

Dr. Stefan Reinheimer versteht sich als klassischer Wirtschaftsinformatiker mit Business- und IT-Wissen. Er ist seit fast 20 Jahren als Consultant an der Schnittstelle von Business und IT tätig. Daher ist er täglich mit der Herausforderung konfrontiert, das technische Machbare mit dem wirtschaftlich Sinnvollen in Einklang zu bringen. Die Schlagworte „Industrie 4.0“ und „Digitalisierung“ geben dabei zur Zeit den Ton an.

Industrie 4.0 4
Herausforderungen, Konzepte und Praxisbeispiele 4
Impressum 5
Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
Die Autoren 11
1: Geschäftsmodelle im Internet der Dinge 17
1.1 Einfluss des Internet auf Geschäftsmodelle bis heute 18
1.1.1 IT spielt eine zentrale Rolle in zahlreichen branchenverändernden Fallstudien und Geschäftsmodellmustern 18
1.1.2 Jede neue Internet-Welle hat bisher zu neuen digitalen Geschäftsmodellmustern geführt 19
1.1.3 Viele Internet-getriebene Geschäftsmodellmuster folgen drei übergeordneten Trends 19
1.1.4 Die großen Umbrüche brachten digitale Geschäftsmodellmuster bisher in digitalen Branchen 20
1.2 Die betriebswirtschaftliche Kraft des IoT 21
1.2.1 Das IoT ermöglicht High Resolution Management nun auch in der physischen Welt 21
1.2.2 Digitale Geschäftsmodellmuster werden neu auch in der physischen Industrie relevant 22
1.2.3 Physische Produkte und digitale Services verschmelzen zu hybriden Lösungen 24
1.3 Geschäftsmodellmuster im IoT 25
1.3.1 Bausteine, die bestehende Geschäftsmodellmuster digital erweitern 25
1.3.2 Bausteine, die die Anwendbarkeit bestehender Geschäftsmodellmuster für physische Dinge erweitern 26
1.3.3 Eigenständige Geschäftsmodellmuster im IoT 27
1.4 Unternehmerische Herausforderungen bei der Umsetzung von Geschäftsmodellen im IoT 28
1.4.1 Produkt- versus Servicegeschäft 28
1.4.2 Zusammenprall der Hardware- und Internetkultur 29
1.4.3 Umgang mit Anwendungsdaten 30
1.5 Einige Antworten und viele offene Fragen 31
Literatur 31
2: Wie das Internet der Dinge neue Geschäftsmodelle ermöglicht 33
2.1 Neue Möglichkeiten – Industrie 4.0 und das Internet der Dinge 33
2.2 Anwendungen und Beispiele im Umfeld Industrie 4.0 und Internet der Dinge 36
2.3 Smart Services, neue Geschäftsmodelle und Allianzen 39
2.4 Technische Herausforderungen und Big Data Architektur 40
Literatur 42
3: Industrial Cloud – Status und Ausblick 44
3.1 Motivation 44
3.2 Industrie 4.0 und Cloud 46
3.3 Was ist Cloud Computing 48
3.4 Marktentwicklung und Prognosen 50
3.5 Aktuelle Situation 51
3.6 Anwendungen in der Industrial Cloud 54
3.6.1 Automatisierungsdienste 55
3.6.2 Steuerungen in der Cloud 56
3.6.3 Big Data-Analyse in der Cloud 59
3.7 Ausblick 60
Literatur 61
4: Herausforderungen und Lösungsansätze zur einheitlichen Kommunikation von Messdaten für Industrie 4.0 und das Internet of Things 63
4.1 Zukunftsbild Industrie 4.0 64
4.2 Industrie 4.0 – Cyber-Physical Systems – Internet of Things 64
4.3 Probleme der Kommunikation cyber-physikalischer Systeme 66
4.4 Weitergabe von Messwerten 67
4.5 TraCIM, ein System zur Validierung von Mess-Software 69
4.6 Ohne valide Werte keine Industrie 4.0 71
Literatur 71
5: Lebensmittelindustrie 4.0 – Cyber-­physische Produktionssysteme zur sicheren und unverfälschbaren Datenverarbeitung 73
5.1 Lebensmittelsicherheit: Ein für die Gesellschaft relevantes Thema 74
5.2 Die Wertschöpfungskette der Fleischverarbeitung 75
5.3 Transparente Produktionsprozesse in der Lebensmittelindustrie durch Einsatz von Industrie 4.0-Konzepten 77
5.3.1 RFID-basierter Lösungsansatz 78
5.3.2 Manipulationssichere Produktionsprozesse 78
5.3.3 Transparenz durch IT-Unterstützung 80
5.4 Nutzenpotenziale und Risiken 81
Literatur 82
6: Industrie 4.0 in der Wertschöpfungskette Bau – Ferne Vision oder greifbare Realität? 84
6.1 Motivation 85
6.2 Stand der Anwendung von Industrie 4.0 Technologien in der Bauindustrie 86
6.2.1 Branchenspezifische Definition des Industrie 4.0 Begriffs für die Bauindustrie 86
6.2.2 Stand der Forschung und Praxis 89
6.3 Industrie 4.0 Anwendungsszenario in der Bauindustrie 90
6.3.1 Gesamtkonzeption und Charakteristika Industrie 4.0 in der Bauindustrie 90
6.3.2 Industrie 4.0 Anwendungsszenario in der Bauindustrie 92
6.4 Nutzeffekte und Adoptionsbarrieren 96
6.5 Herausforderungen für Wissenschaft und Praxis 100
Literatur 101
7: Wandlungsbereitschaft und Wandlungsfähigkeit von Mitarbeitern bei der Transformation zu Industrie 4.0 103
7.1 Problemstellung und Motivation 104
7.2 Veränderungspfade im Kontext von Industrie 4.0 105
7.3 Grundlagen zur Modellbildung 106
7.3.1 Wandlungsmanagement, Wandlungsbereitschaft und Wandlungsfähigkeit 107
7.3.2 Akzeptanz 109
7.3.3 Toleranz 111
7.3.4 Opposition 112
7.4 Modell der Verhaltensfaktoren 113
7.5 Implikationen für die Entwicklungspfade 118
7.6 Fazit 125
7.7 Förderhinweis 126
Literatur 126
8: Die neue Rolle des Mitarbeiters in der digitalen Fabrik der Zukunft 128
8.1 Der Faktor Mensch in der Industrie 4.0 129
8.2 Mitarbeiterzentrierung im Projekt FACTS4WORKERS 130
8.2.1 Vorstellung des Projektes 130
8.2.2 Fallbeispiele des Projektes 132
8.2.2.1 Fallbeispiel 1: Awareness für flexible Produktionsmitarbeiter 132
8.2.2.2 Fallbeispiel 2: Selbstlernender Produktionsarbeitsplatz 133
8.2.2.3 Fallbeispiel 3: Kompetenzmanagement in der Qualitätssicherung 134
8.2.2.4 Fallbeispiel 4: Problemlösungsunterstützung in der mobilen Instandhaltung 136
8.3 Die Chancen der Selbstbestimmung 137
8.3.1 Autonomie 139
8.3.2 Kompetenz 139
8.3.3 Verbundenheit 140
8.3.4 Abwechslungsreichtum 140
8.4 Attraktive Arbeitsplätze in der Fabrik der Zukunft 141
Literatur 142
9: Smart HRM – das „Internet der Dinge“ im Personalmanagement 143
9.1 Smart HRM als Zukunft des digitalen Personalmanagements? 144
9.2 Konzeption des Smart HRM 145
9.2.1 Anwendungsgrundlagen 145
9.2.2 Anwendungspotenziale 146
9.3 Exploration des Smart HRM 149
9.3.1 Konzeption der Studie 149
9.3.2 Ergebnisse der Studie 150
9.4 Implikationen des Smart HRM 153
Literatur 154
10: Verwaltung 4.0 als Beitrag zur Wertschöpfung am Standort Deutschland 4.0 – Bedeutung einer weiterentwickelten Wirtschaftsförderung 4.0 156
10.1 Problemstellung und Motivation 157
10.2 Terminologische Grundlagen 158
10.2.1 Industrie 4.0 158
10.2.2 Verwaltung 4.0 159
10.2.3 Weitere ausgewählte 4.0 Initiativen 159
10.2.4 Kommunale Wirtschaftsförderung 160
10.3 Untersuchungsgang 161
10.3.1 Vorgehen 161
10.3.2 Untersuchung der Zielsetzung 1: Bedeutung der Verwaltung für die Strategie von Industrie 4.0 161
10.3.3 Untersuchung der Zielsetzung 2: Bedeutung der wirtschaftsrelevanten Fachverwaltung 164
10.4 Lösungsmodell „Wirtschaftsförderung 4.0“ 165
10.5 Zusammenfassung und Ausblick 166
Literatur 167
11: Die Industrie 4.0 aus Sicht der Ethik 169
11.1 Merkmale der Industrie 4.0 169
11.2 Die Bereichsethiken und die Maschinenethik 171
11.3 Die Industrie 4.0 in der Moral 173
11.3.1 Informationsethik 173
11.3.2 Technikethik 174
11.3.3 Wirtschaftsethik 174
11.3.4 Umweltethik 175
11.3.5 Maschinenethik 176
11.4 Lösungsansätze und Handlungsempfehlungen 176
11.5 Ein gutes, glückliches Leben 178
Literatur 178
Zwischenruf: Hochschule 4.0 – ein Paradigmenwechsel? 180
Stichwortverzeichnis 182