Ein Arbeiter bedient einen Roboter mit einem Tablet

Digitale oder smarte Anlagen stehen im Zentrum der digitalen Zukunft der Prozessindustrie. Sie sind jedoch schwierig zu planen und zu bauen. – Bild: ipopba/ stock.adobe.com

Fragen Sie eine Führungskraft aus dem Produktionsumfeld, was eine digitale oder auch smarte Anlage ist, erhalten Sie sofort eine klare Antwort. Fragen Sie hingegen nach der Strategie, eine solche Anlage richtig zu planen, müssen Sie oftmals auf eine detailliertere Antwort warten. Warum ist das so?

Nehmen wir das Beispiel einer Chemieanlage in der Prozessindustrie: Die Vor- und Nachteile digitaler oder smarter Chemieanlagen sind konzeptionell klar. Geht es jedoch um konkrete Anforderungen in der realen Industrie-Umgebung ist es schon nicht mehr so einfach. Verantwortliche für die Digitalisierungsstrategie in Unternehmen, zum Beispiel im Maschinen- und Anlagenbau oder vergleichbaren industriellen Betrieben, haben meist folgende Herausforderungen:

  • …sie müssen riesige Mengen von (oftmals generischen) Daten und Konzepten (zum Beispiel digitale Maschinen- und Anlagenbau-Entwürfe, Entwicklungs-Verfahren und Lösungen) sichten.
  • … sie müssen festlegen, welchen Ansatz sie im Hinblick auf die Unternehmensstrategie und das Betriebsmodell ihrer Firma in Zukunft nutzen können.
  • … sie müssen Entscheidungskriterien (zum Beispiel für Planung, Kauf und Anlagenbau) definieren, um den Projekterfolg über einen Zeitraum von drei bis fünf Jahren sicherzustellen.

Den richtigen Planungsansatz zu finden ist nicht leicht. Führungskräfte brauchen ein Verfahren, das so gestaltet ist, dass es bessere Entscheidungen, geringere Risiken und eine höhere Gesamtrendite auf digitale Anlageninvestitionen mit sich bringt. Dafür haben wir einen Plan mit sieben Schritten erstellt. Dieser soll Sie bei der Planung Ihrer aktuellen und zukünftigen Digitalisierungsstrategie unterstützen:

Schritt 1: Wie sieht eine Digitalisierungsstrategie aus?

Bei der Planung ist es zunächst wichtig, Umfang, konkrete Anforderungen und Prioritäten zu definieren. Dem Planungsteam muss klar sein, was sie planen sollen, wie es nicht aussehen soll und was besonders wichtig ist.
Der Ansatz der Unternehmensberatung Accenture basiert auf einer Planungsmatrix – im Grunde eine vorausgefüllte Übersicht basierend auf Referenzmodellen für Ihre smarte Chemieanlage. Diese Planungsmatrix gibt Denkanstöße darüber, welche Ziele verfolgt und welche Planungsbereiche abgedeckt werden sollten und gibt Anregungen für spezifische Projekte innerhalb der einzelnen Bereiche.

Accenture Matrix zur Unterstützung der Planung
Matrix zur Unterstützung der Planung (vereinfachtes Beispiel): Die Planungsmatrix für digitale Anlagen bildet die Bereiche ab, auf die sich Verantwortliche bei der Anlagenplanung fokussieren sollten. – Bild: Accenture

Planungsmatrix für Ihre Digitalisierungsstrategie: 6 Punkte für das Ziel Ihrer Chemieanlage

  • Festlegung von Leitprinzipien: Definition von Regeln zur Ausarbeitung der Vision im Hinblick auf die smarte Fabrik. Dies umfasst Zielstellungen und Maßnahmen zur Umsetzung.
  • Festlegung digitaler Kernfunktionen: Beschreibung aller digitalen Kernfunktionen. Kernfunktionen sind die grundsätzlichen Anwendungsfall-Kategorien, die eine Fabrik unbedingt abdecken muss.
  • Festlegung von Prozessen und Anwendungsfällen: Beschreibung aller zukünftigen Anlagenprozesse und Workflows. Hierzu gehört auch die Auswahl von prozessspezifischen Anwendungsfällen!
  • Organisationsplanung: Planung der zukünftigen Organisation. Hier ist die Kompetenzentwicklung der Mitarbeiter und das Management der im oder mit dem Werk arbeitenden Ökosystem-Partner abzubilden.
  • Planung der digitalen Architektur: Spezifizierung der IT-Infrastruktur, Datenflüsse und Softwarestacks.
  • Ausführungsplanung: Definition der Rollen und Verantwortlichkeiten der Führungskräfte, die für die Erstellung und Ausführung des Plans verantwortlich sind.

Schritt 2: Wofür eine Digitalisierungsstrategie?

Im ersten Bereich der Planungsmatrix (Prinzipienplanung) definieren Projektleiter Ziele, Erwartungen und Prioritäten. Sie müssen die grundsätzlich wichtige Frage beantworten: Warum soll die smarte Chemieanlage errichtet werden und welche Ziele will ich mit dem digitalen Anlagenbau erreichen?
Die Antwort auf diese Frage ist wichtig für den Planungs- und Ausführungserfolg. Eine aktuelle Umfrage zeigt, dass digitale Champions - also Unternehmen, die eine klare digitale Strategie haben - im Vergleich zu Mitbewerbern eine höhere Kapitalrendite auf digitale Investitionen um 8,4 Prozentpunkte verbuchen.

Beantwortung des Warums: Ein Beispiel aus dem Chemieanlagenbau

Für eine Chemieanlage könnten die Zielstellungen für die Zukunft wie folgt lauten:

  • deutliche Erhöhung der CO2-Effizienz (min. 20 Prozent mehr als der aktuelle Benchmark),
  • Verringerung der Lagerbestände um 20 Prozent oder
  • Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität von 90 auf 96 Prozent.

Schritt 3: Wie Sie die smarten Funktionen Ihrer Anlage definieren

Nachdem die Zielstellungen definiert worden sind, können Prozess- und IT-Experten damit beginnen, die wichtigsten smarten Funktionen für die Fabrik abzubilden.

Dies kann eine sehr komplexe Aufgabe sein – allerdings muss es das nicht: Um Maßnahmen einleiten zu können reicht oft schon das Definieren kritischer Anlagenprozesse (zum Beispiel Verarbeitung, Produktions-Planung, Beschaffung) und –funktionen. Vorgefertigte Listen mit zwingend notwendigen Funktionen können dem Team die richtige Richtung weisen.

Accenture Grafik sieben Schritte
Sieben Schritte zum Erfolg: Der Lösungsansatz von Accenture zur Spezifizierung und Planung digitaler Anlagen. – Bild: Accenture

Smarter Anlagenbau: 6 Funktionen, über die Sie nachdenken sollten

  • IIoT Connectivity und Embedded Software sind die wichtigsten Funktionen einer smarten Maschine oder Anlage in der Produktion.
  • Industrial Cloud und Datenanalyse ermöglichen eine vollständige Sichtbarkeit in allen Produktions-Prozessen und sind eine wesentliche Anforderung für die Fabrik-Automation.
  • Integration und Automation vom Fertigungsbereich bis zur obersten Managementebene (Shop Floor to Top Floor) erhöhen sowohl die Produktivität als auch die Flexibilität Ihrer Entwicklung.
  • Methoden zum Aufbau und Management von Ökosystemen sind ein Must-have für jedes Unternehmen, das Lieferanten, Auftragnehmer, Händler und Kunden in seine Digitalisierung einbinden will.
  • ALM-PLM-Integration: Das Produkt und die Applikation/Software Lifecycle Management zu verbinden, ist der Schlüssel, um Produkte und digitale, intelligente Dienste wirkungsvoll und effizient aufeinander abzustimmen (besonders relevant in der diskreten Fertigung).
  • Product-as-a-Service: ein Digitalisierungs-Muss für alle Unternehmen, die in Zukunft wiederkehrende Einnahmequellen und servicebasierte Geschäftsmodelle aufbauen möchten.

Sobald das Team eine erste Longlist erstellt hat, sollten Auswahlkriterien für deren Kürzung festgelegt werden. Diese Kriterien sollten dann in die Grundsätze aus Schritt 1 einfließen und typische Anforderungskriterien enthalten: wie etwa potenzielle Vorteile, Kosten, Durchführbarkeit und Amortisierungszeit. Basierend auf ihren Erfahrungen können Planer die Anwendungsfälle dann im Hinblick auf diese Kriterien bewerten oder Benchmarkdaten setzen und auf dieser Basis Entscheidungen treffen.

Accenture Erstellung einer IT-OT-Architektur
Erstellung einer IT-OT-Architektur: Dieses Beispiel zeigt vereinfacht eine IT-OT-Architektur für eine Chemieanlage. – Bild: Accenture

Schritt 4: So planen Sie die Anwendungsfälle Ihrer digitalen Chemieanlage

Da eine Fabrik nur so produktiv sein kann wie ihre Prozesse, Arbeits- und Datenflüsse, sollten Verantwortliche zunächst die Arbeitsabläufe definieren. Im ersten Schritt definieren Projektmanager Prozesse, die sie dann schrittweise ausformulieren. Wichtig: Prozess- und IT-Experten entscheiden bei der weiteren Ausarbeitung, was sie digital umsetzen und definieren die erforderlichen Anwendungsfälle.

Die Planung der Anwendungsfälle folgen dann einem strukturierten und rigorosen Auswahlprozess auf Grundlage der erarbeiteten Richtlinien. Ziel ist es, zu viele Anwendungsfälle zu vermeiden. Es sollten nur solche ausgewählt werden, die ausreichende Wertschöpfung und beste Erfolgschancen bieten.

Die Aufgaben der Projektplaner gehen jedoch über die Definition der Betriebsprozesse und Anwendungsfälle hinaus. Sie müssen diese schließlich in die breiteren Liefer- und Vertriebsnetzwerke des Unternehmens integrieren. Zudem müssen sie Abläufe für das kontinuierliche Tracking, Testen und Implementieren neuer digitaler Technologien in der Fertigung entwickeln.

Planer sollten allerdings mehr tun, als nur Betriebsprozesse und Anwendungsfälle innerhalb der Anlage zu definieren. Sie sollten darüber nachdenken, wie diese in die breiteren Liefer- und Vertriebsnetzwerke des Unternehmens integriert werden können. Zudem sollten auch einige Prozesse für das kontinuierliche Tracking, Testen und Implementieren neuer digitaler Technologien in der Fabrik entwickelt werden. Denn nur so kann sichergestellt werden, dass Ihre Entwicklung fit für die Zukunft ist, das heißt kontinuierlich aktualisiert wird.

Produktion: Diese Anwendungsfälle führen zu guten Ergebnissen

Studien von Accenture zeigen klar: Anwendungsfälle, die einen starken Rückhalt im Unternehmen haben und eher mittelmäßige Vorteile versprechen, führen in der Regel zu deutlich besseren Ergebnissen als Fälle, die zwar ein viel höheres Potential haben, aber vom Unternehmen nicht unterstützt werden. Im Zweifelsfall heißt dies: Führungskräfte sollten Projekte mit einem starken Rückhalt aus der Organisation auswählen.

Schritt 5: Digitalisierungs-Jobs - Erstellen Sie ein Organigramm für Ihre Chemieanlage

Sind Digitalisierungs-Regeln und Anwendungsfälle definiert, hat das Planungsteam alles, was es benötigt, um mit dem Entwurf von Organigramm, Jobbeschreibungen und (Um-)Schulungsplänen für die neue Anlage zu beginnen. Zudem können die Planer die digitale Arbeitsumgebung definieren: zum Beispiel Tracking und Tracing, Mobile Computing, kontextbasierte Aufgaben- und Anweisungsdaten. Im Hinblick auf die Zukunftssicherheit sollte allerdings berücksichtigt werden, dass die smarten Funktionen der Fabrik problemlos angepasst werden können.

Schritt 6: Neue Technologien - wie müssen IT, OT & Co. aussehen?

Nun sollte man sich auf das neue Fundament der Fabrik fokussieren, genauer, dessen IT- und OT-Infrastruktur, Datenerfassungs-, Speicher- und Verarbeitungsgeräte sowie Software-Apps.

Die Verantwortlichen können einen Plan für das Fundament erstellen, der dann schrittweise auf Grundlage der erarbeiteten Richtlinien und Anwendungsfälle ausgearbeitet wird. Grundsätzlich sollte überlegt werden, welche Datenflüsse und Systemschnittstellen erforderlich sind, wie vorhandene Software integriert werden kann und ob die Anlage zukunftssicher ist.

Accenture Digital-OPEX
Vier Rollen für "Digital-OPEX": Das Operating Excellence Model für digitale Anlagen. – Bild: Accenture

Schritt 7: So stellen Sie mit OPEX den Erfolg Ihrer neuen Chemieanlage sicher

Jetzt, wo alle Digitalisierungs-Bausteine der Fabrik fertig geplant sind, kann das Team den finalen Planungsschritt für die nächste Phase (Zusammenstellen und Ausführen von Projekten) einleiten und ein Managementsystem für die neue Anlage erstellen.

Accenture hat verschiedenen Kunden mit dem Digital-OPEX-Ansatz (Digital Operations Excellence) zu beträchtlichem Erfolg verholfen. Digital-OPEX ist eine Organisationsstruktur für digitales Änderungsmanagement, die vier wesentliche Rollen und Verantwortlichkeiten umfasst:

  • ein Beauftragter, der für die gesamte Digitalisierungsstrategie und den konzeptionellen Anlagenbau verantwortlich ist,
  • ein Programmmanager, der alle wichtigen Digitalisierungs-Projekte überwacht,
  • ein Organisationsexperte, der für das Prozessdesign sowie für das Programmmanagement und Veränderungsprozesse verantwortlich ist,
  • und ein technischer Dienstleister, der die erforderlichen digitalen Lösungen auswählt und implementiert.

Fazit

Die meisten Führungskräfte sind zwar mit dem Konzept einer smarten Anlage vertraut, haben aber Probleme in der praktischen Umsetzung von Greenfield-Anwendungen, insbesondere im digitalen Wandel. Mit Hilfe eines strukturierten und ganzheitlichen Modells eliminieren sie Risiken und stellen sicher, dass Ihre neue smarte Chemieanlage am Ende auch die erwarteten Vorteile liefert.

Beratung: So meistern Sie den digitalen Wandel

Über die Autoren

Franz-Josef Pohle ist Managing Director bei Accenture im Bereich Industrie 4.0, Dynamic Manufacturing & Operations. Er ist erfahrener Strategieberater und Industriemanager (u.a. bei Thyssen Krupp). Aktuell arbeitet er an Konzepten für die nächste Generation voll-digitalisierter Fabriken, Maschinen und Anlagen (Greenfield). Für weitere Fragen kontaktieren Sie ihn auf LinkedIn.

Ishita Biswas ist Managerin bei Accenture im Bereich Industrie 4.0, Digital Manufacturing, und ist in der Fertigungsindustrie spezialisiert. Sie besitzt Erfahrungen auf Shopfloor-Ebene von Fertigungsunternehmen insbesondere für Operations und Process Engineering. Für weitere Fragen kontaktieren Sie Frau Biswas auf LinkedIn.

Daniel G. Saraiva ist Manager bei Accenture im Bereich Industrie 4.0, Chemicals. Er ist Berater mit vielen Jahren Branchenerfahrung (arbeitete als technischer Berater in einem Chemieunternehmen) und hilft Kunden bei der Erstellung und Umsetzung von Strategien für die digitale Transformation von Großprojekten, wie auch Wartungs- und Fertigungsprozessen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie Herrn Saraiva auf LinkedIn.

Jonas Daberkow ist Strategy Manager bei Accenture im Bereich Industrie 4.0, Operations Strategy. Er ist spezialisiert in der Strategieentwicklung für die durchgehende digitale Transformation von Fertigungsprozessen. Für weitere Informationen erreichen Sie Herrn Daberkow auf LinkedIn.

Kai Jan Sun ist Strategy Consultant bei Accenture im Bereich Industrie 4.0, Supply Chain & Operations. Er ist spezialisiert auf digitale Strategien, IoT und der Digitalisierung von Fertigungsprozessen.
Für weitere Informationen erreichen Sie Herrn Sun auf LinkedIn.

Philipp Ciolek ist Manager in Accentures Strategy & Consulting Bereich in den Branchen Chemie und Natural Resources mit dem Schwerpunkt auf Business & Technology Integration. Er hat fundierte Erfahrungen in der Prozessanalyse und -gestaltung im Bereich Warehouse Management. Erreichen Sie Herrn Ciolek über LinkedIn.

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