Chaos mit System – Logistik 4.0

Die Vernetzung der virtuellen Welt mit der realen revolutioniert derzeit das klassische Produktionssystem. Doch wenn Industrie 4.0 die Fabriken intelligenter werden lässt, müssen sich auch Einkauf und Lieferketten anpassen.

In der Wohnung möchte man sie nicht haben und sofort bekämpfen, doch in der freien Natur findet sie jeder faszinierend. Die Rede ist von Ameisenstraßen. Hunderte oder gar Tausende von kleinen Tieren, die ihre Beute perfekt aufeinander abgestimmt zu einem zentralen Ort, dem Ameisenhügel, bringen. Dabei ist nicht immer der kürzeste, sondern der beste Weg entscheidend. Ebenso wie Fledermäuse oder Fische treffen sie als Individuen dabei keine komplexen Entscheidungen. Erst in ihrer Gesamtheit und ihrem selbstorganisierten Zusammenspiel entsteht jener sogenannte Superorganismus, der in der Fachwelt gerne Schwarmintelligenz genannt wird und nicht nur Verhaltensforscher seit Jahren in ihren Bann zieht.

Von der Natur lernen

Auch Logistikfachleute sind fasziniert von dem Chaos mit System und überlegen, wie es sich auf den Materialfluss und die Lieferketten in Unternehmen übertragen lässt. In der Intralogistik gibt es bereits erste Ansätze, die diese Prinzipien aus der Natur aufgreifen und umsetzen. Am Anfang stehen autonome Transportfahrzeuge, wie sie beispielsweise das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund entwickelt hat. 50 kleine gelbe Roboter, sogenannte Shuttles, wuseln kreuz und quer durch eine Lagerhalle und bringen Güter aus Regallagern zu den verschiedensten Arbeitsstationen. Ihre optimalen Routen suchen sie sich immer wieder selbst, bremsen eigenständig und geben anderen bei Bedarf die Vorfahrt. Kein Zentralrechner herrscht über sie, alles funktioniert reibungslos, weil die gelben Helferlinge miteinander kommunizieren können und so alle Aufgaben koordinieren. Mit Kameras, Barcodes oder RFID-Chips wurden diese Transporteinheiten nun zu „Smart Objects“ aufgerüstet, die in Echtzeit alle Veränderungen erfassen und beispielsweise wissen, wann eine zu verarbeitende Komponente zur Neige geht. Sie bestellen diese eigenständig nach.

Automatisierte Bestellungen

Matthias Berg geht sogar noch einen Schritt weiter. „Ein Produktionsroboter erkennt, dass es mit einem zu verarbeitenden Teil Qualitätsprobleme gibt“, so die Vision des Leiters Sektionen/Fachgruppen vom Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e. V. (BME) in Frankfurt a. M. „Nun beginnt er, entlang der Lieferantenstrukturen unter Berücksichtigung aller relevanten Zielvorgaben eigenständig nach einer Alternative zu suchen und bestellt diese gegebenenfalls.“ Doch bevor dies überhaupt Realität werden kann, müssen Unternehmen und Zulieferer ihr Verhältnis auf eine neue Basis stellen.

Schnittstellen entscheiden über den Erfolg

Doch diese Vision erfordert die Schaffung eines vertrauensvollen und durch Verträge abgesicherten, aber zugleich für alle Akteure transparenten Partnernetzwerks. „Anderenfalls drohen an den Schnittstellen Brüche und das Thema Industrie 4.0 ist obsolet.“ Die Faustregel lautet: Je durchgängiger innovative Informations- und Kommunikationstechnologien im Sinne einer interaktiven Supply Chain zum Einsatz kommen, desto größer fällt auch das Nutzungspotenzial aus. Zweifelsohne schreiten Digitalisierung und Vernetzung der Lieferketten auch in der Materialwirtschaft in Siebenmeilenstiefeln voran.

Materialwirtschaft formiert sich neu

„Die Spielregeln werden sich auf jeden Fall deutlich verändern“, glaubt auch Prof. Dr. Wolfgang Kersten. „Schließlich ist es in manchen Unternehmen gerade der Einkauf, der die Stellhebel für den nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg in der Hand hält“, betont der Leiter des Instituts für Logistik und Unternehmensführung an der Technischen Universität Hamburg-Harburg. Aber er glaubt, dass völlig autonom agierende Systeme im Einkauf noch einiger Vorarbeiten bedürfen. „Sehr wohl aber ist bereits heute ein Pool von Zulieferern denkbar, der explizit vom Einkauf freigegeben ist und in dem dann auch Maschinen Waren nachordern dürfen.“ Denn seiner Einschätzung zufolge haben die Unternehmen aus Gründen der Produktqualität eher ein genuines Interesse daran, die Zahl ihrer Zulieferer möglichst klein und überschaubar zu halten. „Denn bei ihnen liegt die Qualitätsverantwortung – und die will man letztendlich doch im Blick behalten.“ Aber dass die Supply Chains sich immer stärker an den Automatisierungsstrategien ausrichten müssen, die von Industrie 4.0 vorgegeben werden, darüber herrscht bei allen Experten Konsens. Der Grund: Es werden höchste Anforderungen an die Liefergenauigkeit von Rohmaterial, Zwischenprodukten oder ganzen Fertigteilen gestellt – und das in immer mehr Branchen. Dazu kommen die Forderungen nach ständig kürzeren Reaktionszeiten. Statische Systeme geraten da schnell an ihre Grenzen.

Sorge um Datensicherheit

Aber nicht nur Produkte, Maschinen und Behälter in einer Fabrik sollen „miteinander reden“ und sich teilweise selbst steuern, auch die Lieferketten müssen stärker miteinbezogen werden, denn jetzt mutieren selbst Transportmittel und Lagermöglichkeiten zu integralen Bestandteilen der digitalisierten Wertschöpfungskette. „Das ist ein evolutionärer Prozess“, sagt Professor Kersten. „Die Technik dafür ist vielfach schon vorhanden.“ Doch immer noch enden Datentausch und Vernetzung häufig am Werktor, weiterhin läuft die Nachschubsteuerung bei zahlreichen Unternehmen allein via konventionelle Excel-Sheets, was mit einer „Real Time Supply“-Lösung so viel gemein hat wie eine Postkarte mit einer E-Mail. Weil aber die Zahl der Akteure, zwischen denen dabei permanent kommuniziert wird, stetig ansteigt, gewinnen Fragen des Schutzes des geistigen Eigentums sowie die Datensicherheit in der Kommunikation zunehmend an Brisanz.

Transparenz in der Supply Chain entscheidend

Um aber eine integrierte Supply-Chain-Steuerung im Sinne von Industrie 4.0 begleiten oder übernehmen zu können, bedarf es mehr als bloßer IT-Plattformen, die in der Lage sind, den Datenaustausch mit den Zulieferern in die Wege zu leiten und zu sichern. Auch die Logistiker sind gefragt. Sie müssen über IT-Systeme verfügen, die Arbeitsprozesse und globale Logistikketten modellieren, ins Tagesgeschäft integrieren und kontrollieren können. Wichtig ist dabei, dass sie die Fähigkeiten entwickeln, Informationsflüsse nicht nur parallel zu den Warenströmen zu organisieren, sondern auch vorausschauend.

Explosion der Vernetzung

Eine neue Studie der Deutsche-Post-Tochter DHL und des IT-Giganten Cisco hat ergeben, dass das Internet der Dinge sogar zum Wirtschaftstreiber überhaupt in der Logistik- und Supply-Chain-Wirtschaft werden könnte. Danach sollen bis zum Jahr 2020 rund 50 Milliarden Geräte im Rahmen von Industrie 4.0 miteinander verbunden sein, heute sind es gerade einmal 15 Milliarden. Aber mit jedem weiteren Apparat erweitert das Internet der Dinge seine Anwendungsbereiche bis hinein in das Warenlager eines Unternehmens und in die gesamte Wertschöpfungskette. Die daraus sich ergebenden weltweiten Ergebnissteigerungen und Kosteneinsparungen dürften laut DHL und Cisco in den kommenden zehn Jahren ein Volumen von satten 8 Billionen Dollar erreichen. Für die Logistikbranche selbst, heute bereits der drittstärkste Wirtschaftszweig in Deutschland, wird mit einem Plus in Sachen Umsatz von 1,9 Billionen Dollar gerechnet.

Fehlende Industriestandards als Hemmschuh

Doch technisch sind einige Voraussetzungen zu erfüllen, damit parallel zur intelligenten Produktion auch die Systeme und Akteure der Logistik überall und jederzeit miteinander kommunizieren können. Zum einen steckt die Vernetzung beispielsweise von Fahrzeugen und ihrer Ware an Bord noch in den Kinderschuhen, zum anderen behindern fehlende Industriestandards die Entwicklung. Dabei geht es langfristig um mehr als nur die Routenplanung zwecks Vermeidung von Leerfahrten oder Stillstandzeiten oder eine durchgehende elektronische Sendungsverfolgung, die vielerorten bereits heute Standard ist. Auch Positionskoordinaten, Wetterbedingungen sowie der technische Zustand des Trucks oder die Verfügbarkeit von Fahrern können so ausgetauscht werden.

Konsequent weitergedacht sind die zu verschickenden Einheiten selbst für die Erreichung ihres Zielortes verantwortlich. So würde beispielsweise ein Seefrachtcontainer, der aus den Vereinigten Staaten nach Deutschland verschifft werden soll, als aktiver Teilnehmer am logistischen Ablauf seine optimale Route durch ein Netzwerk selbst planen und initiieren. Eines nicht mehr fernen Tages weiß wahrscheinlich selbst ein einfaches Postpaket, was in ihm steckt und wohin die Reise gehen soll. Diese Informationen übermittelt es eigenständig an seine Transporteure, die dann ebenfalls automatisiert den Weg von A nach B erledigen.

Von Big Data zu Smart Data

Damit das auch alles reibungslos klappt, muss man dem Seefrachtcontainer oder Postpaket einen klar definierten Autonomierahmen gewähren und ihn bzw. es mit einer Kommunikationsfähigkeit ausrüsten. Alle diese Prozesse erzeugen natürlich gigantische Datenmengen, die nur auf Basis von „Big Data“-Technologien bewältigt werden können und überall verfügbar sind. Aber aus diesen auch die richtigen Handlungsempfehlungen oder Steuerungsbefehle herausfiltern zu können, ist ebenfalls keine leichte Aufgabe. Schwachstellen in der Lieferkette oder im Fertigungsbereich müssen künftig schneller erkannt und beseitigt werden, dann kann die Lieferfrequenz selbst bei gleichzeitig immer kleiner werdenden Bestellmengen sogar noch gesteigert werden. So wird das gesamte Logistiknetzwerk effizienter und reaktionsfähiger. Chaos mit System eben – wie viele globale Ameisenstraßen.

„Sogar Kleinstserien bis hin zu Losgröße 1 werden denkbar und profitabel“

Ein Interview mit Professor Dr. Michael Henke, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund, über die Herausforderungen einer intelligenten Vernetzung von Produktion und Supply Chain.

Wenn von Industrie 4.0 die Rede ist, sprechen alle von der Digitalisierung der industriellen Produktion. Doch welchen Stellenwert haben in diesem Kontext Materialwirtschaft und Logistik? Stehen diese Themen ein wenig im Schatten der Diskussionen?

HenkeAls Logistiker sehe ich das natürlich anders. Denn wenn wir heute von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge sprechen, muss man sich schon fragen, wer sich letztendlich um die Vernetzung im physischen Bereich kümmert. Das ist eigentlich immer die Logistik. Als Logistik 4.0 gehört sie eindeutig zu den Treibern der technischen Entwicklungen und ihren Anwendungen. Deshalb steht sie ganz klar auch im Mittelpunkt.

Vor welchen ganz konkreten Herausforderungen steht ein Unternehmen Ihrer Einschätzung zufolge, wenn es seine Versorgungsketten zu digitalisieren beginnt?

HenkeVon ganz zentraler Bedeutung ist dabei ein hohes Maß an Transparenz in der Supply Chain. Denn ansonsten ist es nahezu unmöglich, aus der Masse der Daten, die in diesen Prozessen anfallen, alle relevanten Informationen abzuleiten, auszuwerten und auf dieser Basis zu entscheiden. Außerdem ist der Aufbau einer funktionierenden Sicherheitsarchitektur entlang der gesamten Wertschöpfungskette notwendig. Aber auch die eigenen Mitarbeiter sind gefordert und müssen das entsprechende „Mindset“ entwickeln, wenn es um die richtige Gestaltung zum Beispiel der Einkäufer-/Käufer-Beziehungen in den Netzwerken geht. Schließlich findet im Zeitalter von Industrie 4.0 der Austausch von Informationen in Echtzeit statt, was viel Offenheit im Datenaustausch und Umgang miteinander erfordert. Auch müssen alte Organisationsstrukturen und Hierarchien in den Unternehmen auf den Prüfstand gestellt werden. Wir stehen dabei aber gerade erst am Anfang dieser Entwicklungen.

Welche Vorteile ergeben sich daraus?

HenkeDie Vorteile sind ganz mannigfaltig. Zum einen lassen sich alle Prozesse in der Lieferkette beschleunigen und effizienter gestalten. Zum anderen kann viel besser auf die Kundenwünsche eingegangen werden, die sich zunehmend individualisieren, wodurch die Prozesse effektiver gestaltet werden können. Früher wurde z. B. bei der Produktion in der Automobilindustrie vor allem in den Kategorien Takt und Band gedacht, was durch Konzepte wie „Just in Time“ immer weiter professionalisiert wurde. Die Digitalisierung der Supply Chains ermöglicht aber völlig neue Dimensionen, die sogar Kleinstserien bis hin zu einer Losgröße 1 denkbar und profitabel machen.

Werden durch die Digitalisierung der Lieferketten nicht auch klassische Unternehmens- und Branchengrenzen obsolet?

HenkeAuf jeden Fall! Mit der Digitalisierung der Supply Chains ist schließlich auch das Thema Vernetzung eng verbunden. Im Laufe der Zeit werden sich entlang der Wertschöpfungsketten andere Organisationsformen herauskristallisieren. Heute klingt das noch ein wenig unscharf. Aber in Zukunft wird es vermehrt darum gehen, den ökonomischen Nutzen, der sich aus diesen Prozessen ergibt, aus allen Perspektiven zu bewerten und gemeinsam anwendungsorientierte Forschung und Unternehmenspraxis zu gestalten.

Ist die intelligente Vernetzung von Produktion und Supply Chain eher etwas für Großunternehmen oder sollte sich auch der Mittelstand stärker damit beschäftigen?

HenkeGerade für mittelständische Unternehmen ergeben sich daraus große Chancen. Denn sie sind oftmals flexibler und wandlungsfähiger als so manche große Firma und können Neuerungen eher in ihrer Organisation umsetzen. Auch steht das Thema Produktion von kleineren Serien bei ihnen häufiger im Mittelpunkt. Es gibt aber auch einen weiteren Aspekt, der sich für sie als Initiator erweisen könnte. Schließlich gewinnt ein Unternehmen durch die Digitalisierung all dieser Prozesse für jüngere und qualifizierte Mitarbeiter deutlich an Attraktivität, sodass im Wettbewerb um die sogenannten High Potentials klare Vorteile entstehen können. Dennoch herrscht beim Mittelstand zu diesem Thema noch sehr viel Unsicherheit vor. Das Fraunhofer-Institut stellt in diesem Kontext zahlreiche Angebote zur anwendungsorientierten Forschung mit der Unternehmenspraxis zur Verfügung.

Oft ist zu lesen, die Logistiker seien für diese Aufgaben noch nicht ausreichend gerüstet. Ist das der Fall?

HenkeDieser Aussage würde ich nicht zustimmen. Die Logistik gehört zu den drei größten Wirtschaftszweigen in Deutschland und hat deshalb ein genuines Interesse an diesen Entwicklungen. Entsprechend hoch sind auch die Zukunftsinvestitionen in die Vernetzung und Digitalisierung – im Vergleich zu anderen Funktionsbereichen; wobei auch für die Logistik gilt: Wirtschaft und Politik müssen noch deutlich mehr Geld in die Hand nehmen, wenn die vierte Revolution Realität werden soll. Sie fällt nicht vom Himmel!

Welche Branchen werden von diesen Trends besonders betroffen sein?

HenkeIch bin der Überzeugung, dass es kaum eine Branche geben wird, die langfristig davon ausgenommen bleibt. Die Vernetzung der Lieferketten gehört bereits heute in den Bereichen Automotive und E-Commerce zum Alltag. Auch im Maschinen- und Anlagenbau werden diese Entwicklungen zunehmend aufgegriffen und umgesetzt. Großes Interesse beobachten wir derzeit zum Beispiel auch bei den Finanzdienstleistern.

...ist seit September 2013 Institutsleiter am Fraunhofer IML sowie Leiter des Lehrstuhls für Unternehmenslogistik der Fakultät Maschinenbau der TU Dortmund. Zuvor hatte er den Lehrstuhl für Einkauf und Supply Management an der EBS European Business School in Wiesbaden inne. Michael Henke begann seine Karriere mit einem Studium zum Diplom-Ingenieur für Brauwesen- und Getränketechnologie an der TU München. Im Anschluss promovierte und habilitierte er ebenfalls an der TU München an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften. Im letzten Jahr seiner Habilitation war Henke zudem als Senior Consultant für die Supply Management Group SMG in St. Gallen in der Schweiz tätig.

„Noch engere Verknüpfung mit der Supply Chain“

Im Interview berichtet Matthias Berg, Leiter Sektionen/Fachgruppen beim Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e. V. (BME) in Frankfurt, welche neuen Aufgaben Industrie 4.0 für Logistiker bringt und welche Branchen darüber hinaus noch betroffen sind.

Lagerhaltung und innerbetrieblicher Materialfluss orientieren sich immer stärker an den Automatisierungsstrategien der Unternehmen – Stichwort Industrie 4.0. Was bedeutet das konkret für die Unternehmen?

BergDer Einkauf ist zweifelsohne einer der ganz großen Treiber von Industrie 4.0. Schließlich muss das Ziel lauten, sämtliche Produktionsprozesse mit dem Informationsfluss zu verknüpfen und in Einklang zu bringen, sodass am Ende so wenig Reibungsverlust wie möglich entsteht. Moderne Konzepte der Beschaffungslogistik wie „Just in Time“ und auch das daraus hervorgegangene „Just in Sequence“ bedingen geradezu eine noch engere Verzahnung mit den Supply Chains. Am Ende entsteht somit eine lückenlose Informationskette, die vom Vorlieferanten bis hin zum Konsumenten reicht.

Funktioniert Industrie 4.0 überhaupt ohne eine Digitalisierung des Supply-Chain-Managements und der Lieferketten?

BergNein, ohne eine Digitalisierung der Lieferketten kann Industrie 4.0 nicht wirklich funktionieren. Aber auch die Verknüpfung mit der gesamten relevanten Peripherie ist dabei von Bedeutung. Gehen wir vom Idealfall aus: Ein Produktionsroboter erkennt, dass es mit einem zu verarbeitenden Teil Qualitätsprobleme gibt. Nun beginnt er, entlang der Lieferantenstrukturen unter Berücksichtigung aller relevanten Zielvorgaben eigenständig nach einer Alternative zu suchen und bestellt diese gegebenenfalls. Damit dies überhaupt funktionieren kann, ist aber auch eine Anpassung des Vertragsmanagements notwendig. Denn nun geht es nicht mehr nur um zwei oder drei Lieferanten als Backup, sondern vielleicht um dutzende oder gar hunderte. Das erfordert die Schaffung der richtigen Rahmenbedingungen, anderenfalls drohen an den Schnittstellen Brüche und das Thema Industrie 4.0 ist obsolet.

Handelt es sich dabei eher um einen evolutionären oder um einen revolutionären Prozess?

BergDie Veränderungen dieser Strukturen verlaufen eher nach einem evolutionären Prinzip. Ein radikaler Cut in der Supply Chain ist wohl unwahrscheinlich; vielmehr geht es um die Schaffung und kontinuierliche Optimierung von Ausschreibungs- und Lieferantenplattformen.

Sprengt Industrie 4.0 damit nicht auch klassische Unternehmensgrenzen und fördert die firmenübergreifende Vernetzung mit den Lieferketten?

BergIn der Tat geschieht dies aufgrund der Automatisierung vieler Abläufe sowie der Vernetzung zwischen mehreren Unternehmen. Industrie 4.0 verlangt in der gesamten Wertschöpfungskette aber eine absolute Transparenz. Erst dadurch lassen sich alle Prozesse beschleunigen. Das ist der eigentliche Gewinn durch Industrie 4.0. Vor dem Hintergrund einer dadurch stetig ansteigenden Zahl von Akteuren, zwischen denen permanent vermittelt und kommuniziert wird, rücken Fragen des Schutzes des geistigen Eigentums und der Sicherheit des Netzwerks in den Mittelpunkt.

Oft wird in den Debatten zum Thema auf das Prinzip der Schwarmintelligenz verwiesen. Können Sie das ein wenig erläutern?

BergEs handelt sich dabei um den entscheidenden Schritt von „Big Data“ hin zu „Smart Data“, um angesichts der schieren Masse an Informationen die wirklich relevanten Informationen identifizieren zu können. Schließlich geht es bei Industrie 4.0 um die Qualität der Daten, die im Warenfluss agieren können und dürfen. Sonst kommen Komponenten ins Spiel, die eventuell ungeeignet sind.

Bis dato waren es vor allem die Automobilindustrie und der elektronische Handel, die die Entwicklung vorangetrieben haben. Werden noch mehr Branchen davon erfasst?

BergDer Maschinenbau und die Elektroindustrie werden gewiss bald ebenfalls von dem Trend erfasst wie bereits jetzt die Automobilindustrie, deren Zulieferer einen wesentlichen Garanten ihres Erfolges darstellen, oder der E-Commerce. Aber ich kann mir darüber hinaus sehr gut vorstellen, dass im Rahmen von „Einkauf 4.0“ in Zukunft auch auf Dienstleistungen verstärkt zurückgegriffen wird.

Welche neuen Aufgaben kommen dabei auf die Logistiker zu?

BergDas hängt immer von den Ansprüchen ab, die man an die Logistik stellt. In den vergangenen zehn Jahren wurden bereits zahlreiche Maßnahmen umgesetzt, die beispielsweise für mehr Transparenz über den Versandstatus sorgen. Schon jetzt werden Container oder Verpackungseinheiten mit RFID-Chips ausgerüstet, um so den Anforderungen einer Produktion nach dem Just-in-Sequence-Prinzip zu genügen. Je intelligenter die Systeme, desto mehr Möglichkeiten – sodass eines Tages selbst die Zulieferung mithilfe von kleinen Drohnen keine Zukunftsmusik mehr sein könnte.

...ist seit 7 Jahren beim Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e.V. tätig. In seiner Funktion als Leiter Sektionen und Fachgruppen ist er für die thematische Entwicklung des Verbandes verantwortlich und begleitet und gestaltet durch diverse Partnerprojekte in den Mitgliedsunternehmen die Entwicklung des Einkaufs. Durch die zusätzliche Funktion als Projektleiter des Kompetenzzentrums innovative Beschaffung (gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie), spiegelt er seine Erfahrungen auch im Bereich der öffentlichen Auftraggeber.

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