Logistik 4.0

Der Begriff Logistik 4.0 steht im Zusammenhang mit Industrie 4.0. Dahinter steht nichts Geringeres als ein Forschungsprojekt der Bundesregierung mit dem Ziel, den Produktionsstandort Deutschland mittels Hightech-Strategie zu sichern.

Nach einer Definition für „Industrie 4.0“ muss man nicht lange suchen. Der Begriff ist nicht nur Thema zahlreicher Fachpublikationen, sondern ziert auch die Vorderseiten mehrerer für ein breiteres Publikum verfasster Bücher. Ganz zu schweigen von den vielen Webseiten, die sich dem Thema widmen. Für Eilige lässt sich die Kernaussage der Industrie 4.0 Definition jedoch einprägsam auf drei Worte herunterbrechen: Digitalisierung der Produktion.

Und nun kommt die Logistik ins Spiel; denn den Herausforderungen, welche Industrie 4.0 mit sich bringt, kann ohne eine neue Logistik nicht begegnet werden.

Davon, was diese neue Logistik ausmacht, handelt unser heutiger Artikel.

Was steckt hinter der 4?

Wer zum ersten Mal mit dem Begriff konfrontiert wird, fragt sich: Logistik ist klar, aber was soll die 4.0 bedeuten?

Nun, die Ziffer steht für die vierte industrielle Revolution. Ob wir uns noch an ihrer Türschwelle befinden oder diese bereits überschritten haben, wird zurzeit noch heiß diskutiert. Denn obwohl das Konzept bereits seit mehreren Jahren existiert, stehen wir bei der Umsetzung und Erschließung der Potenziale erst am Beginn.

Nicht mehr diskutiert wird, dass es vor Industrie 4.0 bereits drei andere Revolutionen gab:

Industrie 1.0 beginnt mit der Erfindung der Dampfmaschine, die nicht nur Kraftmaschinen, sondern auch die Industrialisierung antreibt. Um 1750 entsteht die Schicht der Fabrikbesitzer und die der Fabrikarbeiter. Die Produktivität steigt, die Bevölkerung nimmt rasant zu.

Ende des 19. Jahrhunderts folgt der zweite große Schnitt. Industrie 2.0 bringt Arbeitsteilung, Fließbänder und Massenproduktion. Mit ursächlich hierfür ist die breite Nutzung der Elektrizität.

Als Konrad Zuse im Jahr 1941 den ersten funktionsfähigen Computer der Welt entwickelt, schiebt er damit die Entstehung der dritten industriellen Revolution an. Industrie 3.0 ist um 1970 voll ausgeprägt und bringt Automatisierung und Rationalisierung mit sich. Der PC gehört bald nicht nur im Büro, sondern auch im Privathaushalt mit dazu.

Erinnert Sie die Nummerierung der Revolutionen an Versionen von Software? Das ist Absicht. Hierdurch soll unser Zeitgeist zum Ausdruck kommen, der durch die Informationstechnologie geprägt wird.

Mit dem Internet und der Digitalisierung ist nun das Zeitalter der vierten industriellen Revolution angebrochen: die Vernetzung von Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden. Maschinenbau und IT wachsen zusammen. Die Entwicklung geht hin zu lernenden Maschinen, die sich selbst optimieren.

Die Zukunft setzt auf künstliche Intelligenz.

Was bedeutet Industrie 4.0?

Industrie 4.0 fokussiert sich auf die Fertigungstechnik und die Organisation der Wertschöpfung.

Kernkonzept dieser Industrie ist die digitale Fabrik, die Smart Factory. Realisiert wird dieses Konzept durch Virtualisierung: Das Leitbild von Industrie 4.0. ist die Verschmelzung physischer Dinge und deren digitaler Modelle. Ganze Fabriken werden am Computer geplant und dargestellt. Dank der vernetzten Infrastruktur kann auf jede einzelne ihrer Komponenten jederzeit zugegriffen werden. Ermöglicht wird die globale Vernetzung der intelligenten Fabrik durch CPS, die sogenannten Cyber-Physikalischen Systeme.

Industrie 4.0 bedeutet agile Fertigung. Eine Vision sind fahrerlose Transporteinheiten, welche die benötigten Materialien direkt ans Fließband liefern. Autonom arbeitende Drohnen gleichen Lagerbestände ab. Maschinen und Roboter arbeiten nicht stationär, sondern bewegen sich frei im Raum…  

Warum Logistik 4.0? Logistik 4.0 Definition

Industrie und Logistik sind aufs Engste miteinander verknüpft. Die Logistik ist nichts Geringeres als der Wegbereiter der Industrie 4.0. Sie stellt Waren- und Informationsflüsse bereit und bildet damit das Rückgrat der Industrie. Dabei überschreitet sie Unternehmensgrenzen. Sie arbeitet interdisziplinär.

Das Ineinandergreifen von Industrie 4.0 und Logistik 4.0 ist der Themenschwerpunkt auf der Hannover Industriemesse 2018. CeMAT und HANNOVER MESSE belegen dieses Jahr das Ausstellungsgelände in Hannover gemeinsam. Sie zeigen aktuelle Technologien zu unterschiedlichen Bereichen der Supply Chain und demonstrieren, welchen Anteil die Logistik an der Fabrik der Zukunft hat.

Was ist neu bei 4.0?

In der konventionellen Logistik 3.0 erscheinen die an einer Wertschöpfungskette beteiligten Partner wie Inseln entlang einer starren Produktions- und Lieferkette. Angefangen vom Logistiker des Rohstofflieferanten über den Zulieferer von Halbzeugen und den einzelnen Produktionswerken, bis hin zum Lieferanten im Einzelhandel oder der Abteilung Wartung und Instandhaltung. All diese Akteure sind vergleichbar mit getrennt voneinander agierenden Inseln entlang einer starren Lieferkette. Diese starre Kette soll nun aufgebrochen und durch ein flexibles Netzwerk ersetzt werden.

Neu in der Logistik 4.0 ist also die unternehmensübergreifende Verfügbarkeit von Daten über standardisierte Schnittstellen. Große Mengen an Daten werden zielgerichtet gesammelt und fast beliebig miteinander vernetzt.

Dadurch, dass die Inseln über ein einheitliches Informationssystem miteinander verbunden sind, haben sie jederzeit Zugriff auf sämtliche Daten des Wertschöpfungsprozesses. Dadurch können sie zum Beispiel ihren Bedarf besser planen, ihre Lagerhäuser reduzieren, Lieferwege optimieren und Leerfahrten reduzieren.

Als Ergebnis dieser horizontalen Integration erhöhten sich Effizienz und Flexibilität enorm.

Technologien im Zeitalter 4.0

Um die Abläufe entlang der Wertschöpfungskette zu vernetzen, gehört die Zukunft Technologien wie IT-Plattformen, Digital Twins und Machine Learning.

Logistik 4.0 setzt Technologien und Trends in Bewegung. Konkret betrifft das die Bereiche Sensorik, Kommunikation und Data Science. – Erst der Mix von Sensoren, Barcodes, GPS, Radiofrequenzidentifikation, Electronic Data Interchange (EDI) und Cloud-Architekturen ermöglicht die digitale Logistik.

Kognitive Logistik

Die Smart Factory der Industrie 4.0 erfordert eine kognitive Logistik. Bei der kognitiven Logistik kommunizieren die Systemkomponenten ohne Zutun des Menschen miteinander. Das System erkennt die Probleme selbst und organisiert eine Lösung.

Nehmen wir als Beispiel eine Produktionsanlage. Ein Halbfabrikat kündigt sich zur Weiterverarbeitung an einer Arbeitsstation an. Diese ist wegen eines Staus oder aufgrund von Wartungsarbeiten jedoch noch nicht bereit. Bei der herkömmlichen Logistik muss die Information erst einen lokalen Fixpunkt passieren, damit sie erfasst werden kann. Das wäre beispielsweise eine Lichtschranke. Von dort aus wird sie zu einem zentralen Steuerungspunkt wie dem Leitstand übermittelt. Dort würden Lösungswege gesucht und Handlungsanweisungen gegeben. In der kognitiven Logistik 4.0 wird dieses zentralisierte Organisationskonzept durch eine laterale Arbeitsweise ersetzt. Die Anlage selbst erkennt das Problem und zieht Schlussfolgerungen. Sie passt den Prozessablauf ohne Eingreifen des Menschen an die Situation an, indem sie das Halbfabrikat auf eine Pufferstrecke leitet oder einen anderen Prozess verlangsamt. Das ist nur möglich, weil Materialfluss und Informationsfluss zeitgleich stattfinden.

Big Data

Big Data bedeutet die Erfassung, Speicherung und Auswertung von Daten im großen Stil. Je mehr Daten erfasst werden, desto besser können Fragen in Echtzeit beantwortet werden. Doch ist hier Augenmaß gefragt. Um die Effizienz eines Prozesses zu steigern, kommt es darauf an, die Daten nicht planlos, sondern zielgerichtet zu erfassen.

In dem Zusammenhang mit Big Data wird die IT-Sicherheit heiß diskutiert, denn die Vernetzung lässt sich nicht nur gewinnbringend im Geschäftsalltag einsetzen, sondern birgt auch Gefahren. Besonders mittelständische Unternehmen befürchten, ihre Geschäftsgeheimnisse und ihr Wissen an die Konkurrenz zu verlieren. IT-Sicherheit in der Industrie ist daher ein Schwerpunkt im neuen IT-Sicherheitsforschungsprogramm der Bundesregierung.

Internet of Things (IoT)

Während sich das klassische Internet ausschließlich auf die rein virtuelle Welt beschränkt, bedeutet das „Internet of Things“ eine Erweiterung: Die Vernetzung mit Alltagsgegenständen. Ausgerüstet mit Sensoren und Rechenkernen können die Gegenstände ihren physischen Zustand als Information in das Internet einspeisen. Die Fracht meldet Abweichungen vom Sollzustand wie eine veränderte Temperatur oder Lage selbst. Intelligente Regale kommunizieren Lagerbestände und lösen automatisch eine Nachbestellung aus.

Digital Twins

Das Internet of Things ist die Vorstufe des digitalen Zwillings. Unternehmen, die das IoT nutzen, haben bereits das enorme Potenzial digitaler Zwillinge erkannt. Ein digitaler Zwilling ist die Software-Repräsentation eines Objekts oder Systems. Indem sich die Prozesse digital darstellen lassen, erlauben sie unterschiedliche Sichtweisen auf den physischen Zwilling.

Physischer und digitaler Zwilling interagieren ständig miteinander, indem die Daten aus dem physischen Betrieb in Echtzeit an das Modell übertragen werden. Mit der digitalen Kopie können nach Belieben verschiedenste Szenarien durchgespielt werden. Diese Szenarien geben schon sehr früh Hinweise, was verbessert werden sollte, zum Beispiel, wann Verschleißerscheinungen auftreten werden. Der gesamte Lebenszyklus eines Produktes kann erfasst werden – vom Entwurf über die Produktion bis zum Betrieb. Teure Prototypen und langwierige Versuchsketten entfallen.

In der Logistik ermöglichen Digital Twins die Simulation des Materialflusses. Mit ihrer Hilfe lässt sich die Auslastung logistischer Prozesse in Echtzeit visualisieren – und daraufhin optimieren.

Logistikprozesse der Zukunft

In der Logistik der Zukunft können sich intelligente Güter selbstständig für den Versand anmelden und beim entsprechenden Dienstleister Transportkapazitäten buchen. Fahrerlose Transportfahrzeuge entscheiden über die günstigste Route.

Eine Vision? Nein. Der Anfang wurde gemacht. Die Technologien für eine ausgereifte Industrie 4.0 Logistik sind bereits da.

Autonome Systeme und fahrerlose Transportfahrzeuge gehören heute bereits dazu. Ein Beispiel ist das System Carry-Pick der Firma Swisslog, bei dem fahrerlose Transportfahrzeuge mobile Regale zur Kommissionierung an Arbeitsplätze transportieren.

Das Fraunhofer-Institut als Vordenker der Logistik 4.0 präsentiert eine Vielzahl technischer Lösungen. So zum Beispiel den InBin. Der intelligente Behälter überwacht seine Umgebungsbedingungen und trifft eigenständig Entscheidungen.

Vom Entwickler Picavi kommt die Datenbrille, mit der Pick-by-Vision für Kommissionierung und Inventur möglich wurde.

FreightHub, als digitale Spedition arbeitet bereits im Zeitalter 4.0: Hier werden Auftragserteilung, Frachtpapiere, Fakturierung wie auch die Verzollung rein papierlos abgewickelt. Daten müssen nicht mehr manuell eingegeben werden. Frachtraten werden fortlaufend aktualisiert und ins System eingespeist. Die Preise sind transparent, die Position und ETA der Ware kann jederzeit durch die Tracking-Funktion abgerufen werden. Dies ermöglicht erhebliche Vorteile für FreightHubs Kunden.

Warum sind dann viele Unternehmen mit der Umsetzung der Industrie 4.0 Logistik noch nicht weiter? Warum haben laut Trendstudien bisher nur vier Prozent der Betriebe eine vollkommen vernetzte Umgebung geschaffen?

Zum Beispiel geben viele große Firmen an, dass sie an mehreren Stellen der Versorgungskette noch blind seien. Die Supply Chain wird aus Wettbewerbsgründen bewusst intransparent gehalten, selbst dort, wo leistungsfähige Software bereits vorhanden ist. Versorgungsketten ohne Medienbrüche sind aber ein wesentliches Element der Logistikprozesse 4.0. Die Zukunft wird immer noch ausgebremst.

Ein anderer Grund ist, dass zwischen den physischen Prozessen und der Digitalisierung Menschen stehen. Diese neigen dazu, sich gegen Veränderungen zu wehren; und das nicht ohne Grund. Veränderungen bergen nicht nur Chancen, sondern beinhalten auch Risiken. Die Digitalisierung löst bestehende, traditionelle Geschäftsmodelle und Produkte ab und verdrängt diese teilweise vollständig. Es braucht Zeit, die Mitarbeiter vom Neuen zu überzeugen.

Fest steht jedoch, dass sich das Arbeitsumfeld der Beschäftigten in der operativen Logistik massiv verändern wird. Die Digitalisierung ist nicht aufzuhalten.

Jedoch bringt die Digitalisierung große Chancen. Die Mitarbeiter werden nicht durch die Software ersetzt, sondern durch automatisierbare Aktivitäten entlastet. In gleichem Maße werden sie für anspruchsvollere Tätigkeiten eingesetzt, da komplexe Prozesse überwacht und ausgewertet werden müssen. Das setzt natürlich eine entsprechende Schulung voraus. Fachkräfte sind gefragt.

Fazit

Industrie 4.0 ist der neue Standard. Die Techniken, welche für diese Vision benötigt werden, sind bereits am Markt erhältlich.

Die Digitalisierung der Fabriken, Kraftwerke und Logistikzentren bringt Veränderungen mit sich, die mit den traditionellen Ansätzen der konventionellen Logistik aber nicht umzusetzen sein werden.

Industrie 4.0 braucht eine Logistik 4.0.