Mit Innovationsmanagement zu Industrie 4.0 (eBook)

Dr. Peter Granig ist seit 2016 Rektor der Fachhochschule Kärnten, war zuvor seit 2014 Vizerektor der Fachhochschule Kärnten und ist seit 2005 Professor für Betriebswirtschaft und Innovationsmanagement an der FH Kärnten. Dr. Erich Hartlieb ist seit 2009 Professor für Innovations- und Technologiemanagement an der FH Kärnten und leitet seit 2013 den Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen. Dr. Bernhard Heiden ist Fachprofessor für Produktionstechnik und leitet das Smart Lab Carinthia der FH Kärnten.

Vorwort der Herausgeber 5
Inhaltsverzeichnis 8
1 Aufbau von Innovationskooperationen im Kontext von Industrie 4.0 und IoT 17
1.1Einleitung 17
1.2Die neue „smarte“ Produktgeneration 18
1.3Industrie 4.0, Individualisierung und Kundenverständnis 19
1.4Aufbau von Innovationskooperationen 21
1.4.1Innovationskooperationen als Alternative zur Eigen- oder Fremdinnovation 22
1.4.2Technologie und Kompetenzanalyse 22
Literatur 26
2 Strategisches Technologiemanagement für die Industrie 4.0 30
2.1Wozu eine Innovationsstrategie? 30
2.2Sich verändernde Rahmenbedingungen 31
2.3Elf Schritte der Strategieentwicklung 33
Literatur 40
3 Risikofreier Umstieg in Industrie 4.0 mit der Produktions- und Logistiksimulationssoftware WITNESS 43
3.1Maschinen übernehmen das Kommando! 43
3.2Neue Chancen, neue Geschäftsmodelle 44
3.3Industrie 4.0 – Wir hinken hinterher 45
3.3.1Historische Entwicklung 45
3.3.2Einstellung zur IT 46
3.3.3Dynamik der Globalisierung 46
3.4Methoden der Prozessoptimierung 46
3.4.1Angewandte Mathematik 47
3.4.2Managementstrategien 47
3.4.3Spielerische Methoden 47
3.4.4Microsoft Excel 47
3.5WITNESS 48
3.5.1Prozessoptimierung 49
3.5.2Anlagen- und Fabrikplanung 50
3.5.3Logistik 50
3.5.4Strategien 50
3.5.5Produktionsplanung 52
3.6WITNESS zur Validierung von Industrie 4.0 Konzepten 52
3.6.1Beispiel Produktion 52
3.6.2Beispiel Logistik 54
3.6.3Beispiel Geschäftsprozess 54
Literatur 55
4 Kunststoff-Spritzguss-Werkzeugbau bei Inmold Technologie 57
4.1Einleitung 57
4.2Schrittweise Umsetzung des adaptiven Verbesserungsprozesses für den Kunststoff-Spritzguss-Werkzeugbau bei Inmold Technologie 58
4.2.1Alle Prozesse (Vorgang, Verlauf und Arbeitsverfahren) 58
4.2.2Fachpersonal 58
4.2.3Flache Hierarchien 59
4.2.4Menschen und Kommunikation 59
4.2.53-D-CAD Daten 60
4.2.6Engineering und Parallel Engineering 60
4.2.7Flexible Prozessplanung 61
4.2.8Kontinuierliche Prozesszeit Minimierung 61
4.2.9Strategische Entscheidungen 61
4.2.10High-Tech Fräs- und Metallbearbeitungswerkzeuge 62
4.2.11Hochpräzise Metallbearbeitungsmaschinen 62
4.2.12Produktions-Ökonomien 63
4.2.13Kunden Zufriedenstellung 63
4.2.14Kontinuierliche, adaptive Verbesserungsprozesse 64
5 Internet of Things (IoT) 67
5.1Introduction 67
5.2Hype 69
5.3Reality 70
5.3.1IoT Principles 71
5.3.2Perspectives and Benefits 72
5.3.3Manufacturers 73
5.3.4Operators 74
5.3.5Consumers 75
5.4Lessons Learned and Looking Forward 76
5.4.1Standards 77
5.4.2Security 78
5.4.3Dealing with Knowledge and Code 79
5.4.4Integration of Humans 81
5.5What is Next? 82
References 83
6 Digitale Disruption verstehen, entwickeln und umsetzen 85
6.1Einleitung 85
6.2Ebenen der Digitalisierung 86
6.3Handlungsempfehlungen 90
Literatur 94
7 Industrie 4.0 – Evaluierung der Relevanz für Unternehmen mit physischen Angeboten 97
7.1Einleitung 97
7.2Definition und Bedeutung von Industrie 4.0 98
7.2.1Intelligente, vernetzte Produkte 100
7.2.2Intelligente, vernetzte Produktion 100
7.2.3Intelligente, vernetzte Produkte und Produktion 100
7.2.4Ebenen der Auswirkung für das einzelne Unternehmen 101
7.3Evaluierung für die Ableitung von Handlungsbedarf 101
7.3.1Bewertung Handlungsbedarf intelligenter, vernetzter Produkte 102
7.3.2Bewertung Handlungsbedarf intelligenter, vernetzter Produktion 102
7.4Anwendungsbeispiele aus der Industrie 103
7.5Praxistipps 107
7.6Ausblick 108
Literatur 108
8 Trendantizipierende Geschäftsmodellinnovation 111
8.1Einleitung 111
8.2Problemstellung 112
8.3Forschungsziel 112
8.4Analyse und Auswahl von Geschäftsmodelltypen 112
8.5Auswirkungen von Trends und Entwicklungen 113
8.6Aktuelle Megatrends 114
8.7Methodische Vorgangsweise 117
8.7.1Relevante Trends analysieren 118
8.7.2Auswirkungen auf einzelne Bausteine des Geschäftsmodells analysieren 118
8.7.3Neue Bausteine zu neuem Geschäftsmodell zusammenführen 119
8.7.4Abstimmen der einzelnen Bausteine aufeinander 119
8.7.5Innoviertes Geschäftsmodell implementieren und evaluieren 119
8.8„Trendantizipierender Geschäftsmodellinnovationen-Methodenkoffer“ 120
8.9Praxisbeispiel zur trendantizipierenden Geschäftsmodellinnovation (AKH – VAMED) 121
8.10Resümee 123
Literatur 123
9 Mit Solarpotenzialanalyse Heiz- und Klimatisierungskosten senken 127
9.1CO2-Ausstoß und Erderwärmung 127
9.2Was versteht man unter Industrie 4.0 im Hausbau 128
9.3Das Haus der Zukunft gewinnt seine Energie aus Sonnenkraft – dank Solardesign 128
9.4Solarpotenzialanalyse für Wohneinheiten, damit die Planung funktioniert 129
9.4.1Zu berücksichtigende Faktoren beim Messverfahren 130
9.4.2Solarpotenzialanalysegerät 130
9.4.3Industrie 4.0 Komponenten am Analysegerät 131
9.4.4Kommunikationstechnologie am Analysegerät 132
9.5Solarpotenzialanalyse für Cluster von Wohneinheiten 133
9.6Zusammenfassung und Ergebnisse 135
9.6.1Solarpotenzialanalyse für Wohneinheiten 135
9.6.2Solarpotenzialanalyse für Cluster von Wohneinheiten und Ausblick für die Umsetzung 136
Literatur 136
10 More Deterministic Product Ramp-up in Cloud Manufacturing Scenarios 138
10.1Introduction 138
10.2Cloud Manufacturing Scenarios 141
10.3A Common Knowledge Base 143
10.4A Knowledge Based Product Ramp-up Process 146
10.5Conclusions and Outlook 148
Literatur 149
11 Normative Unternehmensführung 4.0 151
11.1Unternehmensführung in der VUCA-Welt 151
11.2Herausforderungen einer Unternehmensführung 4.0 152
11.3St. Galler Schule der Unternehmensführung 153
11.3.1St. Galler Management Modell 4.0 155
11.3.2Integrative Normierungen 156
11.4Gestaltende Unternehmensführung für Innovation 158
11.4.1Normative Orientierungsprozesse 158
11.4.2Purpose-Management 4.0 159
11.4.3Stakeholder-Management 4.0 160
11.4.4Culture-Management 4.0 161
11.5Industrie 4.0 Fitness kann nicht verordnet werden 162
Literatur 163
12 Der Zauberlehrling 4.0 – Arbeiten in der digitalen Welt 167
12.1Einleitung 167
12.2Fakten und Studien 168
12.3Verbindung von Mensch und Maschine als Chance 169
12.3.1Der Meister – eine neue Führungsqualität ist gefragt 170
12.3.2Qualifizierung und Ausbildung als Wandelbegleiter 170
12.4Verantwortliches Human Capital Management in Zeiten von Industrie 4.0 171
12.4.1Human Capital Management 172
12.4.2Reinvestitionsstrategie 172
12.5Fazit 174
Literatur 174
13 Laying the Foundation of Industry 4.0 by Forward-Looking Planning of Innovation 176
13.1Current Business Model in Sport Shoe Industry 176
13.2Changing the Business Model Preparing for Industry 4.0 177
13.3Changing Technology for Industry 4.0 179
13.3.1Decorative Digital Printing 179
13.3.2Digital 3D Printing 180
13.4Changing the Way We Interact 181
References 182
14 Fertigungsprozesse und deren Steuerung in Cyber-Physischen Systemen 185
14.1Einleitung 185
14.2Cyber-Physische Systeme 186
14.3Forschungsfrage und Methodik 187
14.4Prozessanalyse und Ergebnisse der Fallstudienbetrachtung 189
14.4.1Unternehmen A 189
14.4.2Unternehmen B 190
14.4.3Unternehmen C 192
14.4.4Ergebnisse 194
14.5Zusammenfassung 196
Literatur 197
15 Zukunft 2050 – Technologietrends in der Ära von Industrie 4.0, Nachhaltigkeit und smarten Maschinen 199
15.1Megatrends der kommenden Jahrzehnte 199
15.2Gesundheit der Umwelt und Gesundheit des Menschen 201
15.3Ein neues Stromzeitalter 203
15.4Smarte Maschinen – tausendfach leistungsfähiger als heute 204
15.5Ein Beispiel für Industrie 4.0 – pro Tag 80.000 individuelle Produkte 207
Literatur 210
16 Demokratie im Alltag – Demokratie im Betrieb 4.0 212
16.1Technik für alle: Digitale Inklusion, 3-D-Drucker und Losmaschinen 212
16.2Wie kann eine Gesellschaft auf Dauer demokratisch sein, wenn ihre Betriebe und ihr Alltag nicht demokratisch sind? 213
16.2.1Demokratie bedeutet das „Recht für alle“, nicht das „Recht der Stärkeren“ 213
16.2.2Wahlen reichen nicht aus, um das „Recht für alle“ auf Dauer zu sichern 214
16.3„Equality by lot“ – Die Losmaschine in der Polis von Athen 215
16.4Demokratie im Betrieb: Perspektivenwechsel, Soziale Mobilität und Zufall 216
16.4.1Teilen von Verantwortung und Eigentum durch Losprozesse 217
16.4.2Schnellere Reagibilität durch soziale Mobilität, Perspektivenwechsel und Transparenz 217
16.4.3Elemente einer „Demokratie im Betrieb“ 218
16.5Demokratie im Betrieb: zehn Gründe, die für den Einsatz des Loses (Zufalls) in und zwischen Betrieben sprechen 219
Literatur 220
17 Qualitätssicherungslaborkonzept für 3-D-Druck 222
17.1Einleitung 222
17.2Fertigungsverfahren im 3-D-Druck 224
17.2.1Selektives Lasersintern (Selective Laser Sintering – SLS) 225
17.2.2Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling – FDM mit ein oder zwei Düsen) 225
17.3Konzeptfindung eines Qualitätssicherungslabors für 3-D-Druck 228
17.3.1Ergebnisse des Konzepts 1: Allgemeines Qualitätslabor 3-D-Druck (AQ3D) 229
17.3.2Ergebnisse des Konzepts 2: Allgemeines Qualitätslabor 3-D-Druck (AQ3D) 230
17.4Zusammenfassung und Ausblick 231
Literatur 232
18 Bildung 4.0 im Zeitalter der Post-Globalisierung 235
18.1Einleitung 235
18.2Bildung 4.0 im Zeitalter der Post-Globalisierung 236
18.3Demokratisierung durch Technologien 238
18.3.1Learning Environment 239
18.3.2Gesellschaftliches Learning 240
18.4Attraktor 240
Literaturverzeichnis 240
19 MMO3D (Multiaxes – Moving Objects 3-D Printing Technology for Composites) Forschungsprojekt für 3-D-Druck mit Verbundmaterial 243
19.1Einleitung 244
19.2Aspekte von Kooperation und dem Nutzen für die innereuropäische Region 244
19.2.1Grenzüberschreitender Nutzen 245
19.2.2Nachhaltigkeit des Projektes MMO3D 245
19.3Praktische Durchführung der Arbeiten 247
19.4Zusammenfassung und Ausblick 250
Literatur 251
Sachverzeichnis 256