Bestandsmanagement 4.0 oder: Die Maschine, die disponierte

von Kristina Pelzel

Ein durchaus realistisches Zukunftsszenario sieht folgendermaßen aus: Ein Bauteil eines Autos (z.B. ein Stoßdämpfer) sammelt über entsprechende Sensorik kontinuierlich Daten über seinen aktuellen Zustand und teilt dem Hersteller selbständig mit, wenn es ausgetauscht werden muss – natürlich rechtzeitig vor dem Ausfall des Bauteils. Der Hersteller erhält eine genaue Spezifikation zum Fahrzeugtypen sowie die Adresse einer Werkstatt, bei der das Bauteil bereits einen Termin vereinbart hat (im Abgleich mit dem Terminkalender im Smartphone des Fahrzeugbesitzers und einer hinterlegten Lieferzeit). In der Fabrik des Herstellers konfigurieren sich die Maschinen selbständig auf Basis der erhaltenen Daten, fertigen das entsprechende Bauteil und versenden es an den Zielort.

Die vierte industrielle Revolution

Das beschriebene Szenario entspringt der Vision der Industrie 4.0, einem Technologie-Trend, der Forschungseinrichtungen und Unternehmen derzeit beschäftigt. Die enthaltene Versionsnummer drückt nicht viel weniger als den Anspruch auf die vierte industrielle Revolution aus. Die erste dieser Art wurde von der Erfindung der Dampfmaschine eingeleitet, im 18. Jahrhundert übernahmen Maschinen vormals durch Menschen ausgeübte Arbeiten in größerem Umfang. Die zweite industrielle Revolution brachte durch die Fließbandfertigung Anfang des 20. Jahrhunderts, die spätestens mit dem Erfolg des T-Modells von Ford ihren Durchbruch feierte, einen weiteren Produktivitätszuwachs. Einen weiteren Umbruch leitete die Digitalisierung (auch Digitale Revolution genannt) ein, mit der Elektronik und Informationstechnologien Einzug in den Produktionsprozess hielten.

Die Antreiber von Industrie in Version 4 sind die Entwicklungen im Bereich der Robotik sowie die mittlerweile allgegenwärtige Verbreitung von internetfähigen Geräten mit der zugehörigen Infrastruktur. Die Vernetzung beliebiger elektronischer Geräte über das Internet, das sogenannte „Internet der Dinge“, wird in den kommenden Jahren Alltag sein, die Vision eines sich selbst aufstockenden Kühlschrankes ist nicht mehr sehr weit von der Realität entfernt. Bei Unterhaltungselektronik wie Fernsehern oder Blu-Ray-Playern ist drahtlose Datenübertragung ja fast schon Standard und es folgen immer weitere Alltagsgegenstände. Große Aufmerksamkeit erhielt zuletzt die milliardenschwere Übernahme des Herstellers von selbst lernenden Raumthermostaten und Rauchmeldern, Nest Labs aus dem Silicon Valley, durch den Technologie-Giganten Google. In der Entwicklung stehen wir aber erst am Anfang: Dem Beratungsunternehmen Gartner zufolge werden im Jahr 2020 etwa 30 Milliarden Geräte über eine IP-Adresse an das Internet angeschlossen sein – die meisten davon dann keine Smartphones oder ähnliches, sondern autonome Maschinen.

Kundenindividuelle Massenproduktion

Solche kommunizierenden Maschinen sollen dann gemäß der Vision von Industrie 4.0 in unseren Fabriken stehen. So genannte Smart Factories sollen auch letztendlich fast automatisch produzieren können – ohne das menschliche Arbeiter in den Prozess eingreifen. Das soll Produktivitätszuwächse von über 30 Prozent bringen. Und zusätzlich mehr Flexibilität in die Großserienproduktion bringen. Kundenindividuelle Massenproduktion (was bei Neuwagen ja schon jetzt üblich ist) von ehemals Produkten „von der Stange“ soll möglich werden. Waren in der Vergangenheit nur sehr große Losgrößen wirtschaftlich, soll dies bald auch mit der Losgröße 1 möglich sein – also praktisch Auftragsfertigung für Jedermann. Wirtschaftlich wird es dadurch, dass die Roboter sich anhand automatisch übertragender Daten selbst konfigurieren können und nicht für jeden Auftrag aufwändig umgerüstet werden müssen. Das ist zumindest die Vision der Smart Factory.

Hier ein Video von der diesjährigen Hannover Messe, welches eindrucksvoll einen beispielhaften Produktionsprozess zeigt.

Operations Research ist das „Gehirn“ der Smart Factory

Fortschrittliche Robotik, drahtlose Kommunikation z.B. über RFID und nahezu unerschöpfliche Datenspeicherkapazitäten – alle Voraussetzungen für die Smart Factory scheinen vorhanden. In den Hintergrund der verschiedenen Szenarien rückt dabei aber eine wichtige Zutat: Intelligente Entscheidungen. Schon die heutigen komplexen Produktionsumgebungen werden einfachen Wenn-Dann-Heuristiken nicht gerecht. Die Smart Factory als System muss vorausschauend denken, ihre Ressourcen so effizient wie möglich einsetzen und mit Ausnahmesituationen umgehen können. Diese Möglichkeiten bieten Prognose- und Optimierungsalgorithmen aus dem Operations Research, die schon heute, eingebettet in Software, die Supply Chain Prozesse in vielen Industrieunternehmen optimieren.

Produktion kann also schon in Industrie 3.0 ziemlich „smart“ sein. Die Smart Factory wird erst recht auf Operations Research setzen müssen. Die Algorithmen können in diesem Kontext möglicherweise sogar noch bessere Ergebnisse liefern. Da jedes einzelne Produkt und jeder Prozess detailliert dokumentiert wird, können die Algorithmen auf noch größere Datenmengen als heute zugreifen und damit noch genauere Prognosen und noch bessere Optimierungen errechnen. Und die Maschinen in der Smart Factory treffen am Ende eben noch intelligentere Entscheidungen als es heute möglich wäre.

Denkt man über die Smart Factory als bloßen Teil einer Lieferkette hinaus, ergibt sich durch die im Eingangsbeispiel des intelligenten Stoßdämpfers beschriebene vollständige Digitalisierung der Prozesse die Möglichkeit zu einer ebenso vollständigen horizontalen Integration der Supply Chain. Auf diese Weise wird mit Operations Research eine ganzheitliche Optimierung möglich, von der sowohl Lieferanten und Produzenten als auch Händler profitieren.

Automatisches Bestandsmanagement


Doch der Weg zur Smart Factory und Industrie 4.0 ist noch ein weiter, denn die Entwicklung steht erst am Anfang und überzeugende Beispiele in der Praxis (die über Prototypen hinausgehen) sucht man derzeit noch vergeblich. Aber es lohnt sich dennoch darüber nachzudenken, welche neuen Herausforderungen auf die Supply Chain Prozesse zukommen würden. Da ich mich persönlich hauptsächlich mit dem Thema Bestandsmanagement beschäftige, sind für mich vor allem die Beschaffungsprozesse in der Produktion interessant. Maschinen, die automatisch für Nachschub sorgen sollen, müssen einige intelligente Entscheidungen treffen:

Hier drei Beispiele:

  • Auch wenn hoch entwickelte Roboter in der Lage sind, kundenindividuelle Massenfertigung zu ermöglichen, darf nicht vergessen werden, dass diese Art von Produktion gekoppelt mit einer hohen Kundenerwartung bezüglich Lieferzeit ebenfalls hohe Anforderungen an das Bestandsmanagement von Zukaufteilen und Rohwaren stellt. Die Maschinen sollen zwar automatisch erkennen, wenn der Bestand zur Neige geht und selbständig nachbestellen. Doch ohne vorausschauende Planung werden hier schnell Engpässe entstehen, die die Produktion verzögern.
  • Eine „smarte“ Fabrik hat am Ende immer noch begrenzte Kapazitäten. Eine reine auftragsgesteuerte Fertigung wird je nach Produkt und Hard Customization bei saisonalen Spitzen nicht möglich sein. In diesen Fällen ist zumindest eine Vorproduktion von Halb-Fertigteilen notwendig, mit den entsprechenden Anforderungen an die Beschaffung von Rohmaterial und die Einplanung von Kapazitäten.
  • Automatisierte Bestellungen sollen bei Industrie 4.0 zum Standard werden. Eine zunehmende Automatisierung von Bestellungen hat in den letzten Jahren bereits zu geringeren Kosten je Bestellvorgang geführt(laut den BME Top-Kennzahlen im Einkauf sind diese von 134€ in 2008 auf 98€ in 2013 gesunken). Das bedeutet allerdings nicht, dass die Bestellkosten insgesamt gesunken sind, die Bestellungen sind lediglich kleinteiliger geworden. Neben den „auslösenden“ Transaktionskosten müssen auch nachgelagerte Transaktionskosten wie z.B. Handlingkosten im Wareneingang berücksichtigt werden. Eine Herausforderung könnte daher sein, die richtige Balance zwischen Lagerhaltungs- und Transaktionskosten zu erreichen.

Diese Anwendungsfälle können schon heute durch Algorithmen aus dem Operations Research gelöst werden. Natürlich ist es schwierig, in diesem frühen Stadium der Entwicklung alle Konsequenzen für die Supply Chain vorherzusagen. Aber eines ist klar: Am Ende profitiert natürlich nicht zuletzt der Kunde immens von Industrie 4.0. Nicht nur, dass sich viele Produkte leicht seinen Wünschen anpassen, er bekommt diese auch noch schneller und erhält wegen der durchgängigen digitalen Dokumentation potenziell eine vollständige Transparenz über die gesamte Lieferkette. Das einzige, was der Kunde tun muss: Seinen Terminkalender pflegen, damit sein Stoßdämpfer oder Fensterheber ihm nicht einen unpassenden Termin bei der Werkstatt vereinbart.

Was denken Sie, sind die wichtigsten Herausforderungen für das SCM, die in den nächsten Jahren durch Industrie 4.0 auf uns zukommen?



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Über den Autor

  • Kristina Pelzel

    Kristina Pelzel unterstützt im Rahmen ihrer Tätigkeit als Senior Vertriebsbeauftragte der INFORM GmbH Interessenten im Entscheidungsprozess bei der Auswahl für ein intelligentes Optimierungswerkzeug. Die Bereiche Absatzplanung, Bestandsoptimierung und Stichprobeninventur sind ihre Themenschwerpunkte. 

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