Tschandl, Peßl, Sorko, Lenartbizepaper.fh-joanneum.at/Whitepaper_I4.0_V2.0.pdf · ei Industrie 4.0 spricht man von der digitalen Vernetzung von Produktions- und Kommunikationssyste-men

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Tschandl, Peßl, Sorko, Lenart

Roadmap Industrie 4.0

Digitalisierung bzw. Smart Production und Services strukturiert in Unternehmen umsetzen

White Paper

© Institut Industrial Management | FH JOANNEUM I

Martin Tschandl | Ernst Peßl | Sabrina Sorko | Katrin Lenart

Roadmap Industrie 4.0 4.0

Digitalisierung bzw. Smart Production und Services strukturiert in Unternehmen umsetzen

Whitepaper, Kapfenberg 2018

Version 1: Oktober 2016

Version 2: Jänner 2019

ISBN: 978-3-902103-67-3

Umschlagbild: FH JOANNEUM/Marija Kanizaj

Layout: Institut Industrial Management, FH JOANNEUM

Druck: Institut Industrial Management & DMS GmbH

© Institut Industrial Management | FH JOANNEUM II

Autoren

FH-Prof. Mag. Dr.

Martin Tschandl

Institutsleiter Industrial Ma-nagement der FH JOANNEUM, Kapfenberg, Professur für BWL mit Forschungsschwerpunkten Controlling, Strategie und In-dustrie 4.0.

Dipl.-Ing. (FH) Ernst Peßl

Senior Lecturer and Researcher, Institut Industrial Management, Arbeitsschwerpunkte: Enter-prise Resource Planning (ERP), Produktionsplanung und Indust-rie 4.0.

MMag. Dr.

Sabrina Romina Sorko

Senior Lecturer and Researcher, Institut Industrial Management, Forschungsschwerpunkten: Per-sonalentwicklung im Kontext In-dustrie 4.0 und technische Di-daktik.

Katrin Lenart, BSc

Studentische Mitarbeiterin am Institut Industrial Management mit dem Arbeitsschwerpunkt Roadmap Industrie 4.0.

Kontakt FH JOANNEUM

Institut Industrial Management

Werk-VI-Straße 46

8605 Kapfenberg

www.fh-joanneum.at/iwi

www.industrial-management.at

FH-Prof. Mag. Dr. Martin Tschandl, [email protected]

DI (FH) Ernst Peßl, [email protected]

MMag. Dr. Sabrina Sorko, [email protected]

http://www.fh-joanneum.at/iwi

http://www.industrial-management.at/

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

© Institut Industrial Management | FH JOANNEUM III

Vorwort

Industrie 4.0 beschreibt als Megatrend der letzten Jahre die Digitalisierung und Vernetzung

industrieller Wertschöpfungsketten. Der Unterschied zu Industrie 3.0, also der Digitalisierung

und Automatisierung mittels speicherprogrammierbarer Steuerungen (SPS) welche in den

1970er bzw. -80er-Jahren aufkam, liegt zu einem großen Teil in der Nutzung neuer Technolo-

gien und den dadurch eröffneten Möglichkeiten. Der 2011 von der deutschen (Wirtschafts-)

Politik und durch Bundeskanzlerin Merkel kommunizierte Begriff „Industrie 4.0“ dient als er-

folgreicher Impuls zur Verstärkung der Wettbewerbsfähigkeit heimischer Unternehmen.

Dabei stellt sich zunächst die Frage, ob und inwieweit die Begriffe Digitalisierung und Indust-

rie 4.0, manchmal auch IoT (Internet of Things) synonym oder überlappend verwendet wer-

den können. Digitalisierung bedeutet allgemein die Integration digitaler Technologien in das

alltägliche (Wirtschafts-)

Leben. Das Internet der Dinge

(IoT) ist Teil der Digitalisie-

rung und wird grob unterteilt

in Consumer IoT bzw. Indust-

rial IoT und dient als „Treiber

der vierten industriellen Re-

volution“. Bei Industrie 4.0

spricht man von der digitalen

Vernetzung von Produktions-

und Kommunikationssyste-

men mittels Internettechno-

logie zu cyberphysikalischen Systemen (CPS). Es inkludiert auch Themen wie Lean Manage-

ment und Mensch/Kultur (z.B. Akzeptanz, Change-Prozesse). Das Konzept der Digitalisierung

ist also der Überbegriff, der (fast) alle Bereiche einschließt.

Der Nutzen der Digitalisierung ist branchen- und unternehmensspezifisch unterschiedlich. Je-

des Unternehmen benötigt seinen eigenen Pfad der digitalen Transformation, der zu seiner

Ausgangslage, seinen Möglichkeiten und seinen Notwendigkeiten passt. Was bleibt ist die Er-

wartung des Managements, durch Digitalisierung Kosten zu sparen, Kunden flexibler zu bedie-

nen und dadurch allenfalls neue, digitalisierte Geschäftsmodelle umzusetzen sowie die Um-

sätze und Ergebnisse zu steigern.

Damit Unternehmen die Potentiale nutzbar machen können, wurde am Institut Industrial Ma-

nagement der FH JOANNEUM – in Zusammenarbeit mit einem internationalen Industrieun-

ternehmen – ein strukturierter Umsetzungsplan entwickelt. Diese Roadmap Industrie 4.0 er-

möglicht es, unternehmensindividuelle Potentiale zu erkennen und umzusetzen.

Eine Besonderheit dieses Vorgehensmodells ist die ganzheitliche und praxisnahe Vorgehens-

weise. Die ursprüngliche Version 1 von 2016 wurde aufgrund der Anwendungserfahrungen

bei zahlreichen (Industrie-)Unternehmen und Berücksichtigung neuer Literatur zur vorliegen-

den Version 2 (Whitepaper 2019) adaptiert.

Die Autorinnen/Autoren freuen sich auf fruchtbare Diskussionen.

Martin Tschandl, Kapfenberg, Jänner 2019

Abbildung 1: Begriffsabgrenzungen in der Digitalisierung

© Institut Industrial Management | FH JOANNEUM IV

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung .................................................................................................................. 1

2. Am Anfang steht die (digitale) Strategie! .................................................................... 3

3. Was ist Industrie 4.0? ................................................................................................. 7

4. Welche Vorgehensmodelle sind bereits vorhanden? ................................................. 11

5. Wie kommen Unternehmen strukturiert zu Industrie 4.0? ........................................ 16

6. Fazit und Empfehlungen ........................................................................................... 28

7. Literaturverzeichnis ................................................................................................. 30

© Institut Industrial Management | FH JOANNEUM V

Abbildungs-/Tabellenverzeichnis

Abbildung 1: Begriffsabgrenzungen in der Digitalisierung ....................................................... III

Abbildung 2: Modell von Industrie-4.0-Handlungsfeldern in der Praxis .................................... 3

Abbildung 3: Prozessmodell des strategischen Managements und Controllings ...................... 5

Abbildung 4: Roadmap Industrie 4.0 des Instituts Industrial Management ............................ 16

Abbildung 5: Schritt 1: Startworkshops für Handlungsfelder durchführen .............................. 17

Abbildung 6: Schritt 2: Industrie 4.0-Reife analysieren ............................................................ 20

Abbildung 7: Beispielhafte Reifegradermittlung im Handlungsfeld Produktion ...................... 22

Abbildung 8: Schritt 3: Soll-Zustand ausarbeiten ..................................................................... 22

Abbildung 9: Beispielhafte Soll-Zustände im Handlungsfeld Produktion ................................. 23

Abbildung 10: Beispielhafte Gegenüberstellung Ist- und Soll-Profi ............................................ l

im Handlungsfeld Einkauf ................................................................................. 23

Abbildung 11: Schritt 4: Maßnahmen generieren und bewerten ............................................ 24

Abbildung 12: Beispielhafte Bewertung der Maßnahmen ....................................................... 25

Abbildung 13: Schritt 5: Entscheidung vorbereiten .................................................................. 26

Abbildung 11: Schritt 6: Projekte initiieren .............................................................................. 27

Tabelle 1: Definitionen für Industrie 4.0 ..................................................................................... 8

Tabelle 2: Schlüsselbegriffe im Kontext Industrie 4.0 ............................................................... 10

Tabelle 3: Kurzübersicht über ausgesuchte Industrie 4.0-Reifegrad- ...........................................

und Vorgehensmodelle ............................................................................................ 15

Roadmap Industrie 4.0 - Einleitung

© Institut Industrial Management | FH JOANNEUM 1

1. Einleitung

Unternehmen aller Art – so auch Fertigungsunternehmen – stehen, aufgrund des gegenwär-

tigen Einflusses der Digitalisierung, vor einem großen Umbruch. Verfolgt man den aktuellen

Hype zu Industrie 4.0, kann schnell der Eindruck entstehen, die industrielle Fertigung der Zu-

kunft bewege sich in Richtung Science-Fiction. In der intelligenten Fabrik der Zukunft sind Cy-

ber-Physische Systeme (CPS), Radio Frequency Identification (RFID), Embedded Systems (ES),

Sensoren, Aktoren, mobile Endgeräte und Produktionsanlagen – über das Internet der Dinge

(IoT) – miteinander verbunden und tauschen kontinuierlich Daten inner- und außerhalb der

Werkshallen aus. Diese Vernetzung ermöglicht eigenständige Logistiksysteme, kooperierende

Roboter und selbststeuernde Fertigungsprozesse.1 Die Fabrik der Zukunft ist quasi eine Kom-

munikations- und Datenfabrik, die in Verbindung mit Big Data, Statistik/Data Science und

Cloud-Lösungen, Mobile Computing die sogenannte vierte industrielle Revolution ermöglicht.

Unter der plakativen, allgegenwärtigen Bezeichnung Industrie 4.0 wird der flächendeckende

Einzug von Informations- und Kommunikationstechnik (I&KT) sowie deren Vernetzung über

das Internet der Dinge und die dadurch ermöglichte Echtzeitfähigkeit von Produktionen, pro-

pagiert. Autonome Objekte (Werkstücke, Lager- und Fördersysteme, Roboter sowie Maschi-

nen und Betriebsmittel), mobile Kommunikationssysteme und Echtzeit Sensorik erlauben

neue Denkweisen in der dezentralen Fertigungssteuerung.2

Industrie 4.0 beschreibt eine Zukunftsvision, die aufzeigt, wohin die Reise in der industriellen

Fertigung zukünftig gehen kann. Viele Industrieunternehmen haben, wenn auch oftmals un-

bewusst, bereits ein gutes Stück dieser Reise absolviert, indem sie einzelne Elemente von In-

dustrie 4.0-Konzepten heute schon im Betrieb nutzen. Dennoch, kann ein großer Teil der mit-

telständischen Fertigungsunternehmen mit dem Begriff Industrie 4.0 noch nicht allzu viel ver-

binden. Das zeigt sich beispielsweise bei einer Studie unter 900 Entscheidungsträgern im D-A-

CH-Raum, bei der 2015 mehr als die Hälfte der Befragten angaben (noch) nicht in der Lage zu

sein, die strukturellen und technischen Veränderungen hin zu Industrie 4.0 bzw. der vernetz-

ten Produktion zu schaffen.3 Ähnlich eine Studie bei österreichischen Mittelstandsbetrieben

2018: Obwohl knapp 70 % der Unternehmen in der Digitalisierung eine Chance für die Zukunft

erkennen, geben auch mehr als 50 Prozent der Befragten an, dass digitale Technologien bis-

weilen noch keine Rolle in ihrem Unternehmen spielen.4

1 Vgl. Geberich 2017, S. 374.

2 Vgl. Bauernhansl 2014, S. 5-35; Roth 2016, S. 3-10; Siepmann 2016, S. 19-32 und S. 47-70; Spath et al. 2013; Vogel-Heuser 2014, S. 37-48; Kagermann et al. 2013.

3 Vgl. CSC-Computer Services Consulting 2015, S. 6-12.

4 Vgl. Ernst & Young 2018, S. 6 und 11f.

Roadmap Industrie 4.0 - Einleitung


Diese Unsicherheit hat ihre Auswirkungen, sind doch „Management Attention“ und Engage-

ment der Führungskräfte und Mitarbeiter im Change-Prozess die Grundsteine für eine erfolg-

reiche Realisierung jeglicher neuer Themen in einem Unternehmen.5 Bei Industrie 4.0 kommt

zusätzlich zum (teils fehlenden) Bewusstsein, auch dem notwendigen strategischen Verständ-

nis der I&KT große Bedeutung zu. Sowohl zur Bewältigung von Sicherheitsaspekten, zur Ver-

schmelzung zwischen produzierender und I&KT-Industrie als auch zur Sensibilisierung der Mit-

arbeiter in Sachen Digitalisierung.

Die vierte industrielle Revolution stellt Unternehmen somit in vielerlei Hinsicht vor Herausfor-

derungen. Eine der größten liegt in der systematischen Einführung von Industrie 4.0 in ein

Unternehmen. Dabei stellen sich mehrere Fragen: Wie ist der derzeitige Status der Digitalisie-

rung des Unternehmens? Wie digital will das Unternehmen wann sein? Und welche Maßnah-

men müssen wann getroffen werden, um ausgehend vom Status das Ziel zeitgerecht zu errei-

chen? Die Beantwortung dieser Fragen führt zur Methodik von Reifegrad- bzw. Vorgehensmo-

dellen zur Implementierung von Industrie 4.0.

Um eine Systematik zur Einführung von Industrie 4.0 in Fertigungsbetrieben gewährleisten zu

können, hat das Institut Industrial Management der FH JOANNEUM im Zuge eines angewand-

ten Forschungsprojektes mit einem international renommierten Industrieunternehmen 2015

eine Roadmap zur Einführung von Industrie 4.0 entwickelt. 2016 wurde das Modell in einem

ersten Whitepaper beschrieben und danach mehrfach publiziert.

5 Vgl. Acatech 2016, S.29.

Roadmap Industrie 4.0 - Am Anfang steht die (digitale) Strategie!


2. Am Anfang steht die (digitale) Strategie!

Der Umsetzungsgrad der strategischen Planung in der Unternehmenspraxis ist abhängig von

zahlreichen Faktoren, beispielsweise der Unternehmensgröße, Branche und Eigentümerstruk-

tur. Neben der Planungsmethodik und Einbindung relevanter Stakeholder ist die Strategie-

transformation, also die Übersetzung in Maßnahmen und deren (controllinggesteuerte) Um-

setzung wesentlich für eine erfolgreiche Strategiearbeit.

Kleine und mittelständische Unternehmen – speziell jene, die noch eigentümergeführt sind –

stehen angesichts der Herausforderungen der vierten industriellen Revolution bzw. der Digi-

talisierung vor einer schwierigen Situation: Wer führt sie in die neuen Technologien? Wer

sorgt für die richtigen (strategischen) Ziele? Wer plant die digitale Transformation in der Un-

ternehmenskaskade?

Guter Rat, den sich auch größere Unternehmen holen und aus Ressourcengründen aufgrund

ihres Gemeinkostenhebels eher leisten können, ist für den Mittelstand (zu) teuer. Aufgrund

dessen fällt laut einer Studie mit 516 Unternehmen die Digitalisierung in 78 % der KMU in den

Verantwortungsbereich der Geschäftsführung, gefolgt von der Assistenz der Geschäftsfüh-

rung mit 31 % (Mehrfachantworten sind möglich), und der IT-Leitung mit nur 19 Prozent der

Unternehmen.6 Es überrascht daher nicht, dass nur ein Teil der Unternehmen bereits eine ex-

plizite Industrie-4.0-Strategie hat oder Industrie 4.0-Fähigkeiten systematisch aufbaut. 7

# Die Handlungsfelder der Transformation zu Industrie 4.0

Innerhalb von sechs Handlungsfeldern können Unternehmen Industrie-4.0-Maßnahmen set-

zen, um den beschriebenen Nutzen (Effizienz, Flexibilisierung, neue Geschäftsmodelle) von

Industrie 4.0 zu erreichen (siehe Abbildung 2):8

6 Vgl. Kogleck 2018, S. 96.

7 Vgl. ICV Ideenwerkstatt 2015, S. 34. Nur rund 11% der befragten 207 Studienteilnehmer gaben an, dass ihr Unternehmen bereits eine I4.0-Strategie entwickelt hat; 45 % haben sich mit I4.0 noch nicht beschäftigt.

8 Tschandl/Mallaschitz 2016, S. 89.

Abbildung 2: Modell von Industrie-4.0-Handlungsfeldern in der Praxis



1. Den Automatisierungsgrad in Fertigung, (innerbetrieblicher) Logistik sowie Planung

und Steuerung der Leistungserstellung erhöhen,

2. den Einbindungsgrad von Kunden und Geschäftspartnern in die Wertschöpfungspro-

zesse (Supply Chain Management) steigern,

3. die Prozesse weiter verschlanken (Lean Production/Management),

4. den Digitalisierungsgrad im gesamten Unternehmen – speziell bei Automatisierung

und Kunden-/Geschäftspartner-Einbindung – stark erhöhen (inkludiert die I4.0-Tech-

nologiefelder Embedded Systems und Cyber-Physische Systeme (CPS), Smart Factory,

robuste Netze, Cloud Computing und IT-Security),

5. neue Geschäftsmodelle entwickeln und

6. die steigenden Anforderungen an die Mitarbeiter in Hinblick auf Aus- und Weiterbil-

dung sowie Veränderungsbereitschaft managen.

In der Unternehmenspraxis werden diese sechs Handlungsfelder unterschiedlich stark betrie-

ben, weshalb jedes Unternehmen einen individuellen Digitalisierungsgrad aufweist und in-

folge dessen – abhängig von seinen individuellen Möglichkeiten (Ressourcen) und Notwendig-

keiten (Markterfordernissen) – eine eigene Industrie-4.0-Roadmap benötigt.

# Normstrategien zur Digitalisierung

Wenn das „Wieviel“ an mehr Automatisierung, Supply Chain Management, Lean Production/

Management, Digitalisierung etc. nicht explizit festlegbar ist, unterstützen Basis-Normstrate-

gien als Handlungsempfehlungen jene Unternehmen, die Ihre (strategischen) Industrie 4.0-

Ziele noch nicht definiert haben:9

Normstrategie 1: Schlanke Prozesse einführen (Lean Management als Voraussetzung

für Normstrategie 2/Digitalisierung und allgemein für I4.0),

Normstrategie 2: In die Digitalisierung aller Unternehmensbereiche investieren (IT als

Voraussetzung für I4.0 und speziell für neue Geschäftsmodelle),

Normstrategie 3: Das dazugehörige Knowhow in allen Mitarbeiterebenen steigern, um

von Beginn an eine größtmögliche Wirkung von Lean Management und Digitalisierung

zu ermöglichen (ausgebildete und überzeugte Mitarbeiter als Enabler für I4.0).

Normstrategie 4: Neue, digitalisierungsorientierte Geschäftsmodelle entwickeln.

Diese Basis-Normstrategien erhöhen – über Jahre hinweg systematisch verfolgt – den Indust-

rie 4.0-Reifegrad eines Unternehmens und sollen zu Akzeptanz und neuen Ideen für sinnvolle

Automatisierung/Technologieinnovationen und Supply-Chain-Optimierungen führen.

# Der Strategieprozess: klassisch und I4.0-gerecht

Die Entwicklung von Industrie-4.0-Strategien muss den gleichen strategischen Prozess wie

auch alle anderen strategierelevanten Themen im Unternehmen durchlaufen:

9 Vgl. zu diesen Ausführungen Tschandl/Mallaschitz 2016, S. 90f.



Erstens, die strategische Ausgangslage, die Umwelt und das Unternehmen analysieren;

zweitens, die Ergebnisse bewerten und entscheidungsorientiert zusammenfassen;

drittens, strategische Ziele und Strategien zu deren Erreichung definieren bzw. entscheiden;

viertens, diese Strategien transformieren und umsetzen sowie den strategischen Controlling-

Kreislauf mit Kontrolle und Steuerung schließen.

Abbildung 3: Prozessmodell des strategischen Managements und Controllings10

Folgende Vorgehensweise orientiert sich an diesem theoretisch fundierten Prozess und be-

rücksichtigt gleichzeitig klassische Praxis-Anforderungen der Unternehmen (einfach, schnell,

effektiv, …):11

1. Industrie 4.0-Startworkshop durchführen:

…davor: Analyse der Industrie-4.0-Aktivitäten in der Branche

…währenddessen: Moderation/Durchführung von Impuls(-vortrag) und Diskus-

sion über Bedeutung von Industrie-4.0 innerhalb der Branche und für das Unter-

nehmen

…danach: Protokoll für Entscheidung über Industrie-4.0-Zielsetzung bzw. weiteres

Vorgehen durch Geschäftsführung

2. Bei „Go-Entscheidung“: interdisziplinäres Industrie-4.0-Projektteam für zukünftige

Aufgaben bilden

3. Industrie 4.0-Reifegrad mit Projektteam analysieren:

Definition der relevanten Industrie-4.0-Kriterien (durch Projektteam)

Bewertung der Istsituation/des Reifegrads (durch Projektteam)

Festlegung der Sollsituation (durch Entscheider)

4. Für konkrete Industrie 4.0-Zielsetzung und -Strategie durch Entscheider sorgen

5. Strategietransformation unterstützen mit…

10 Tschandl/Bischof/Baumann 2014, S. 68.

11 Vgl. Tschandl/Mallaschitz 2016, S. 92f.



…Workshops und Protokollen

…Balanced Scorecards

…(Mehrjahres-/Jahres-) Budgets

6. Industrie 4.0-Strategieumsetzung mit Roadmap methodisch begleiten

Roadmap Industrie 4.0 - Was ist Industrie 4.0?


3. Was ist Industrie 4.0?

Der Begriff Industrie 4.0 verkörpert die vierte industrielle Revolution. Um die Begrifflichkeit zu

erklären, ist ein Verständnis über die bisherigen Entwicklungen in der Fertigungsindustrie in-

nerhalb der drei vorangegangenen, aufeinander aufbauenden, Entwicklungsstufen, unabding-

bar: 1750 fand die erste, durch die Entwicklung der Dampfmaschine vorangetriebene, indust-

rielle Revolution statt. Die Möglichkeit Arbeitsmaschinen einzusetzen stellte den Grundstein

für die Industrialisierung dar und Unternehmen entwickelten sich weg von Handwerksbetrie-

ben hin zu Industrieunternehmen. Um 1870 begann die zweite industrielle Revolution, die von

elektrischen Antrieben und dem Fließbandprinzip (arbeitsteilige Massenproduktionen) ge-

prägt war. Fertigungsbetriebe wurden immer effizienter und Massenproduktionen wurden er-

möglicht. Die dritte industrielle Revolution zog ab den 1960er-Jahren mit dem vermehrten

Einsatz von IT und Elektronik innerhalb der Produktion ein. Die Automatisierung ermöglichte

sowohl eine Rationalisierung als auch variantenreichere Serienproduktionen.12

Volatile Märkte, neue internationale Marktteilnehmer, demographische Entwicklungen, Ver-

änderungen globaler Logistikströme, kundenspezifische Produkte und komplexer werdende

Prozesse sind Beispiele für Entwicklungen, die Unternehmen zwingen zu reagieren, um ihre

Konkurrenzfähigkeit als produzierende Betriebe in Europa zu erhalten. Nach dem Einzug der

Mechanik, Elektrik, Elektronik und Informationstechnologie in Unternehmen beschreibt »In-

dustrie 4.0« als vierte industrielle Revolution den auch über die Unternehmensgrenzen hin-

ausgehenden Einsatz der Digitalisierung zur Vernetzung sogenannter Cyber-Physischer-Sys-

teme (CPS) über das Internet der Dinge (IoT).

# Der Begriff Industrie 4.0 im Literaturvergleich

Für den Begriff Industrie 4.0 hat sich in der Literatur noch keine einheitliche Definition etab-

liert. Deshalb werden in der nachfolgenden Tabelle einige Definitionsversuche aufgezeigt.

Autor Definition von Industrie 4.0

Tschandl, Peßl,

Baumann 2017,

S. 20, 23.

„Industrie 4.0 ist ein Marketing- bzw. Kommunikationslabel, das seit 2011 in Politik und Wirt-

schaft die seit Jahrzeiten fortschreitende Automatisierung und Digitalisierung in Produktions-

unternehmen beschreibt und weiter vorantreibt. Zusammengefasst soll es Unternehmen dabei

unterstützen, die Produktivität zu erhöhen, stärker auf individuelle Kundenwünsche einzuge-

hen, neue Geschäftsfelder zu erschließen und für Mitarbeiter attraktiver zu werden.“

Roth 2016,

S. 6.

„Industrie 4.0 umfasst die Vernetzung aller menschlichen und maschinellen Akteure über die

komplette Wertschöpfungskette sowie die Digitalisierung und Echtzeitauswertung aller hierfür

relevanten Informationen, mit dem Ziel die Prozesse der Wertschöpfung transparenter und ef-

fizienter zu gestalten, um mit intelligenten Produkten und Dienstleistungen den Kundennutzen

zu optimieren.“

Obermaier

2016,

S. 8.

„Industrie 4.0“ beschreibt eine Form industrieller Wertschöpfung, die durch Digitalisierung, Au-

tomatisierung sowie Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Akteure charakterisiert

ist und auf Prozesse, Produkte oder Geschäftsmodelle von Industriebetrieben einwirkt.“

12 Vgl. Bauernhansl 2017, S. 1-2; Kreutzer/Land 2016, S. 2-3; Siepmann 2016, S. 19-20.



Autor Definition von Industrie 4.0

Plattform

Industrie 4.013

„Industrie 4.0 wird definiert als Digitalisierung und Vernetzung von gesamten Wertschöpfungs-

ketten und folgt der Mechanisierung, Elektrifizierung und Automatisierung als vierte industri-

elle Revolution. Der Wandel findet auf allen Stufen des Produktionsprozesses (Wertschöp-

fungskette) statt. Industrie 4.0 bezieht sowohl vor- und nachgelagerte Akteure wie Zulieferer

oder Logistikunternehmen mit ein ebenso wie unternehmensinterne Prozesse wie Beschaf-

fung, Produktion, Vertrieb oder Wartung. Industrie 4.0 führt zu einer höheren Produktivität und

Flexibilität, mehr Innovation und geringeren Ressourcenverbrauch.“

Bauer et al.

2014,

S. 8.

„Im Mittelpunkt von Industrie 4.0 steht die echtzeitfähige, intelligente, horizontale und vertikale

Vernetzung von Menschen, Maschinen, Objekten und IKT-Systemen zum dynamischen Ma-

nagement von komplexen Systemen.“

Bauernhansl

et al. 2014,

S. 1.

„Der Begriff Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, einer neuen Stufe der Or-

ganisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von

Produkten. Dieser Zyklus orientiert sich an, zunehmend individualisierten Kundenwünschen

und erstreckt sich von der Idee, dem Auftrag über die Entwicklung bis hin zum Recycling, ein-

schließlich der damit verbundenen Dienstleistungen. Basis ist die Verfügbarkeit aller relevan-

ten Informationen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instan-

zen sowie die Fähigkeit, aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt optimalen Wertschöpfungs-

fluss abzuleiten. Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dy-

namische, echtzeitoptimierte und selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wert-

schöpfungsnetzwerke, die sich nach unterschiedlichen Kriterien wie bspw. Kosten, Verfügbar-

keit und Ressourcenverbrauch optimieren lassen.“

Kagermann et

al. 2013,

S.18 und 23.

„Industrie 4.0 meint im Kern die technische Integration von CPS [Cyber-physischen Systemen]

in die Produktion und Logistik sowie die Anwendung des Internets der Dinge und Dienste in

industriellen Prozessen – einschließlich der sich hieraus ergebenden Konsequenzen für die

Wertschöpfung, die Geschäftsmodelle sowie die nachgelagerten Dienstleistungen und die Ar-

beitsorganisation.“

„In der Produktion führt die zunehmende Intelligenz von Produkten und Systemen, deren verti-

kale Vernetzung, verbunden mit einem durchgängigen Engineering, und die horizontale Ver-

netzung über die Wertschöpfungsnetzwerke nun zur vierten Stufe der Industrialisierung – „In-

dustrie 4.0“. Industrie 4.0 fokussiert auf die Produktion intelligenter Produkte, Verfahren und

Prozesse (Smart Production). Ein wichtiges Element von Industrie 4.0 ist die intelligente Fab-

rik (Smart Factory).“

Spath et al.

2013.

S. 2 und 22.

„Unter „Industrie 4.0“ wird die beginnende vierte industrielle Revolution nach Mechanisierung,

Industrialisierung und Automatisierung verstanden. Zentrales Element sind vernetzte Cyber-

Physische Systeme (CPS).“

„Unter dem plakativen Namen „Industrie 4.0“ wird der flächendeckende Einzug von Informa-

tions- und Kommunikationstechnik sowie deren Vernetzung zu einem Internet der Dinge,

Dienste und Daten, das eine Echtzeitfähigkeit der Produktion ermöglicht, propagiert.“

„Unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ werden momentan Entwicklungen hin zu einem Produk-

tionsumfeld diskutiert, das aus intelligenten, sich selbst steuernden Objekten besteht. Bei-

spiele für CPS sind Anlagen, Behälter, Produkte und Materialien.“

Tabelle 1: Definitionen für Industrie 4.0

Aus der Tabelle zeigt sich einer der Leitgedanken von Industrie 4.0, die optimale Nutzung

neuer Möglichkeiten der Vernetzung innerhalb der Produktion. Dieser Wandel ist gekenn-

zeichnet durch ein Zusammenwachsen moderner Informations- und Kommunikationstechno-

13 Plattform Industrie 4.0, Abrufdatum: 17.04.2018.



logien mit klassischen Produktionsprozessen. Dabei wird vor allem das Management der Fer-

tigung mit all seinen fertigungsbeeinflussenden Prozessen zur informationstechnologischen

Herausforderung.

In Anlehnung an die in Tabelle 1 aufgezeigten Definitionen leitet sich für das vorliegende Whi-

tepaper folgendes Verständnis für Industrie 4.0 ab:

Industrie 4.0 beschreibt den flächendeckenden Einzug von Informations- und Kommunika-

tionstechnik (I&KT) sowie seine Vernetzung zu einem Internet der Dinge, Dienste und Daten

mit dem Ziel der echtzeitfähigen Steuerung von Produktion und Wertschöpfungsnetzwer-

ken. Autonome Objekte (Werkstücke, Lager- und Fördersysteme, Roboter sowie Maschinen

und Betriebsmittel), mobile Kommunikation, Echtzeit-Sensorik/-Aktorik und I&KT ermögli-

chen einen Paradigmenwechsel, von einst zentralen Steuerungen hin zu einer dezentralen,

flexiblen Koordination selbststeuernder Abläufe. Demgemäß wird es möglich, schnell, de-

zentral und flexibel auf Kundenanforderungen zu reagieren und hohe Variantenzahlen bei

gleichzeitig niedrigen Losgrößen wirtschaftlich zu produzieren, sowie neue, kundenorien-

tierte Geschäftsmodelle erfolgreich einzuführen. Das führt zu einer weiteren Erhöhung der

Wettbewerbsfähigkeit. Jedes Unternehmen muss seine eigene Kombination und seine ei-

gene Roadmap zu Industrie 4.0 finden bzw. definieren.

# Die Kernelemente von Industrie 4.0

Es ist wichtig zu verstehen, dass der isolierte Einsatz gegenwärtiger Technologien wie bei-

spielsweise RFID, Cloud-Computing, Augmented Reality, Embedded Systems und Big Data

nicht mit der Umsetzung von Industrie 4.0 gleichzusetzen ist.14 Eine tatsächliche Umsetzung

kann nur durch den Einsatz Cyber-Physischer Systeme im Kontext einer Gesamtintegration

erfolgen.

Die nachfolgende Tabelle fasst relevante Technologien, Schlüsselbegriffe und Ansätze zusam-

men, die im Kontext zu Industrie 4.0 relevant und zum weiteren Verständnis hilfreich sind.

Schlüsselbegriffe im Kontext zu Industrie 4.0 Autor

Augmented Reality (AR):

… die erweiterte Realität, ist eine Kombination der tatsächlich wahrgenom-

menen und einer vom Computer erzeugten Realität. AR bietet dem Anwen-

der zusätzlich zu seinen realen Wahrnehmungen weitere Informationen, die

in unmittelbarem Bezug zu den Wahrnehmungen stehen.

Beispiel: Darstellung von virtuellen Zusatzinformationen über die Kamera ei-

nes mobilen Endgerätes (Datenbrille, Smartphone)

Roth 2016. S. 261.

Mayer/Pantförder 2014,

S. 486-487.

Craig 2013, S. 1-2.

Big Data:

Bei Big Data handelt es sich um Informationsobjekte, die sich durch hohes

Volumen, Vielfalt und hohe Geschwindigkeit auszeichnen und spezielle

Analysemethoden und Technologien benötigen, um in Wert umgewandelt

zu werden.

De Mauro et al. 2016, S. 131.

Curry 2016, S. 31.

14 Vgl. dazu die Erläuterung von Industrie-4.0-Begriffen in Tabelle 2.



Schlüsselbegriffe im Kontext zu Industrie 4.0 Autor

Cloud-Computing:

… bezieht sich auf Hardwarefunktionen, Software oder digitale Anwendun-

gen, die über das Internet als Services zur Verfügung gestellt werden. An-

wendungen werden dabei in einer vom Provider betriebenen virtuellen

„Wolke“, der Cloud abgelegt – die Cloud ist vergleichbar mit einem Daten-

zentrum.

Fallenbeck/Eckert 2014, S.

397-431.

Ortner/Gerhardter 2012,

S. 37-42.

Mell/Grance 2011, S. 3.

Cyber-Physical Production Sytems (CPPS):

Cyber-Physische-Produktionssysteme sind in der produzierenden Industrie

eingesetzte Cyber-Physische-Systeme, die eine durchgängige Betrachtung

von Produkten, Produktionsmitteln und Produktionssystemen unter Berück-

sichtigung veränderter und sich verändernden Prozessen ermöglichen.

CPPS fördern neue Produktionsprozesse, um „Time-to-Market“ zu reduzie-

ren und Qualität und Kosten zu optimieren.

Wiesner/Thoben 2017, S.63.

Siepmann 2016, S. 29.

Vogel-Heuser 2014, S. 39-40.

Kagermann et al. 2013, S.

84.

Cyber-Physische Systeme (CPS):

… definieren eine Verschmelzung physischer und digitaler Systeme unter

der Verwendung von Aktoren, zur unmittelbaren Beeinflussung und Senso-

ren zur Überwachung und Erfassung des physischen Umfelds. Objekte, Ge-

bäude, Geräte und Produktionsanlagen enthalten Logistikkomponenten und

sind mit eingebetteten Systemen ausgestattet, die ihnen die Kommunikation

über das Internet ermöglichen. CPS vereinen unterschiedliche ingenieurwis-

senschaftliche Lösungsansätze aus den Bereichen Mechanik, Elektronik,

IT, Steuerungstechnik aber auch Thermodynamik und Materialtechnik.

Paetzold 2017, S. 28.

Bondavalli 2016, S. VII.

Bauernhansl 2014, S. 15.

Geisberger/Broy 2013, S.

244.

Kagermann et al. 2013, S.

84.

Spath et al. 2013,

VDI 2013, S. 3.

Embedded Systems:

… sind in ein umfassendes, technisches System integrierte Software- und

Hardware-Komponenten, die der Realisierung systemspezifischer Funkti-

onsmerkmale dienen.

Bauernhansl et al. 2014,

S. 15-16.

Kagermann et al. 2013, S.85.

RFID (Radio Frequency Identification):

… beschreibt die Identifizierung verschiedener Objekte mithilfe von Lesege-

räten und anhand von elektromagnetischen Wellen, die von am Objekt an-

gebrachten RFID-Tags, ausgesendet werden. Die Identifikation beliebiger

Objekte innerhalb logistischer Prozessketten sowie die Verknüpfung von

Objekten und Informationen und damit die Optimierung von Prozessen sind

Ziel des Einsatzes von RFID-Systemen.

Siepmann 2016, S. 51-53.

Krieger 2014,

Abrufdatum: 19.12.2018.

Geisberger/Broy 2013, S.

254.

Industrial Internet der Dinge (IIoT)

… beschreibt die Integration der IoT-Technologien innerhalb der industriel-

len Wertschöpfung. Ziel ist es, vollkommen digitalisierte, selbststeuernde

und dezentralisierte industrielle Wertschöpfungsketten zu ermöglichen.

Müller/Voigt 2018, S. 659.

Lee/Zhang 2017, S. 335.

Internet der Dinge und Dienste (IoTS):

… beschreibt Dinge, die mit IP-Adressen ausgestattet sind und über Senso-

ren und Mikrochips in der Lage sind mit anderen Gegenständen und IT-Sys-

temen Informationen auszutauschen und bereitgestellte Dienste abzurufen

und zu nutzen. IoTS beschreibt die „Erweiterung des allgegenwärtigen In-

ternets“ auf verschiedenste Alltagsgegenstände, die als Smart Products (In-

telligente Produkte) bezeichnet, zu einem Bestandteil des Internets werden.

Bauernhansl 2016, S. 16-17.

Siepmann 2016, S. 26-27.

Schlick et al. 2014, S. 57-84.

Kagermann et al. 2013.

Ashton 2009.

Smart Factory:

Einzelne Unternehmen oder Unternehmensverbunde, welche IKT für Pro-

duktentwicklung, Produktion, Logistik und Schnittstellenkoordination zum

Kunden nutzen, um flexibler auf eingehende Anfragen reagieren zu können.

Eine Smart Factory (intelligente Fabrik) beherrscht Komplexität, ist stö-

rungssicherer und ermöglicht eine effizientere Produktion. Die Kommunika-

tion zwischen Menschen, Maschinen und Ressourcen ist selbstverständlich

und vergleichbar mit einem sozialen Netzwerk.

Roth 2016. S. 265.

Bauernhansl 2014.

Kagermann et al. 2013.

Heng 2014, 4-5.

Tabelle 2: Schlüsselbegriffe im Kontext Industrie 4.0

Roadmap Industrie 4.0 - Welche Vorgehensmodelle sind bereits vorhanden?


4. Welche Vorgehensmodelle sind bereits vorhanden?

# Unterscheidung Reifegrad- und Vorgehensmodelle

Reifegradmodelle dienen der Standort- und Zielbestimmung und bestehen aus unterschiedli-

chen Kriterien, welche zu Dimensionen (beispielweise Produkten oder Abteilungen) zusam-

mengefasst werden können. Jedes Kriterium wird durch mehrere Ausprägungsstufen (Reife-

grade oder Reifestufen) beschrieben. Bekannte Reifegradmodelle aus anderen Fachbereichen

sind das European Foundation for Quality Management (EFQM)-Modell15, Process and Enter-

prise Maturity Model (PEEM)16 oder das Capability Maturity (CMMI)-Modell17.

Vorgehensmodelle hingegen unterstützen Unternehmen bei der Umsetzung größerer Vorha-

ben, indem sie die Vorgehensschritte zur Erreichung eines Zieles modellhaft abbilden – die

Gesamtaufgabe wird in einzelne, kleine Prozessschritte wie beispielsweise die Ist-Analyse, die

Soll-Profil-Ermittlung und die Ableitung von Maßnahmen unterteilt und jeder Schritt wird be-

schreiben. Dadurch wird die Komplexität des Vorhabens deutlich reduziert und die Planung

sowie das Controlling des Projektes unterstützt.18 Zusätzlich bieten Vorgehensmodelle auch

den Rahmen für den Einsatz unterschiedlicher Methoden und Werkzeuge in den einzelnen

Phasen des Implementierungsprozesses.19

Zur Implementierung von Industrie 4.0 in Unternehmen werden vermehrt Reifegrad- oder

Vorgehensmodelle eingesetzt.20 Reifegradmodelle können sowohl als Einzelinstrument ver-

wendet als auch in ein Vorgehensmodell zur Umsetzung von Industrie 4.0 eingebettet wer-

den.21 Für die erfolgreiche Anwendung von Reifegradmodellen in der betrieblichen Praxis ist

die methodische Gestaltung von großer Bedeutung: In unserem Ansatz wird eine fünfstufige

Skala zur Ermittlung des Industrie 4.0-Reifegrades im Unternehmen verwendet, wobei Stufe 1

als Basis und Stufe 5 als maximale Ausprägung definiert sind. Jede der Reifegradstufen enthält

Kriterien, die erfüllt sein müssen, damit die Stufe als erreicht festgelegt werden kann. Unter-

nehmen können durch Selbstbewertung/Self-Assessments ihren Reifegrad feststellen, indem

für jedes Kriterium die tatsächlich gelebte Ausprägungsstufe ermittelt wird. Je höher die Aus-

prägungsstufen der einzelnen Kriterien desto höher ist folglich der Reifegrad des gesamten

Unternehmens.22 Zusätzlich können Reifegradmodelle auch zur Zielbestimmung herangezo-

gen werden, indem für jedes Kriterium der angestrebte Reifegrad als Soll-Zustand definiert

wird. Durch eine Gegenüberstellung von Ist- und Soll-Profil (Gap-Analyse) lassen sich Differen-

zen identifizieren und Maßnahmen zur Schließung dieser Gaps/Lücken ableiten.

15 Vgl. EFQM, Abrufdatum: 08.02.2016.

16 Vgl. Hammer 2007.

17 Vgl. CMMI, Abrufdatum: 08.02.2016.

18 Vgl. Leimeister 2012, S. 113.

19 Vgl. Leimeister 2012, S. 102, 113.

20 Vgl. Lichtblau et al. 2015; VDMA Forum Industrie 4.0 2015; Bechtold et al. 2014; Feld et al. 2012.

21 Vgl. Bechtold et al. 2014.

22 Vgl. Allweyer/Knuppertz 2009, S, 4ff.



# Auszug aus Reifegrad- und Vorgehensmodellen zur Einführung von Industrie 4.0

Die nachfolgende Tabelle zeigt einen Auszug bestehender Industrie 4.0-Reifegrad- und Vorge-

hensmodellen zur Selbstbewertung und Einführung von Industrie 4.0 in Unternehmen.

Autor Beschreibung

BCG23 Der Digital Acceleration Index (DAI) unterstützt Führungskräfte dabei, Chancen der digitalen

Transformation für Unternehmen zu identifizieren. Er beginnt mit der Erhebung vorhandener di-

gitaler Stärken und Schwächen, in weiterer Folge wird ein Benchmarking der Ergebnisse zu

Best-in-Class-Unternehmen, Industriedurchschnitten oder direkten Partnern durchgeführt. Ba-

sierend darauf werden Ziele definiert und eine Roadmap erstellt.

Der DAI evaluiert vier Blöcke (Business strategy driven by digital, Digitalizing the core, new digi-

tal growth, Enablers) entlang vier Reifegraden (Digital Passive, Digital Literate, Digital Performer,

Digital Leader).

Becker24 Der Industrie 4.0 Reifegrad-Test erfolgt anhand von sieben Reifestufen (Manuell, Digitalisie-

rung, Vernetzung, Strukturierung, Automatisierung, Vorhersagbarkeit, Autonomisierung).

Deutsche

Telekom

AG25

Der Digitalisierungsindex betrachtet drei Handlungsfelder (Absatz & Service, Produktivität, Zu-

sammenarbeit). Die deutsche Telekom AG bietet die Möglichkeit eines Online-Self-Checks in-

klusive Branchenvergleich an.

DIGITAL-

FEX26

Das Online Tool von Digitalfex dient der digitalen Standortbestimmung des Unternehmens. Ge-

gliedert ist es in allgemeine Fragen und Fragen zu Technik, Kultur, Organisation, Kunden, Ge-

schäftsmodell und Umfeld.

Easyfeed-

back27

Der Quick Check Industrie 4.0 Reifegrad besteht aus insgesamt 15 Fragen, um einen ersten

Eindruck über den Industrie-4.0-Reifegrad des Unternehmens zu erlangen.

eStep28 Bei diesem Mittelstand Self-Assessment Tool handelt es sich um ein Tool zur Ermittlung des

E-business-Reifegrads eines Unternehmens entlang vier Dimensionen (Organisation, Koopera-

tion, Datenmanagement, Unternehmen). Die Reifegrade teilen sich in fünf Stufen (erkannt, punk-

tuell, definiert, strukturiert, etabliert).

H&D29 Industrie 4.0 Readiness startet mit der Durchführung einer Status-Quo-Analyse für fünf Status

Elemente (Kundenbedürfnisse, Prozesse, Technologien, Menschen & Unternehmensausrich-

tung). Im Rahmen der Unternehmensanalyse werden Optimierungspotenziale abgeleitet und

Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung des Unternehmens gegeben. Hauptaugen-

merk liegt in diesem Modell auf den IT-Bausteinen.

Hilker

Consulting30

Das Reifegradmodell umfasst vier Hauptbereiche (Geschäftsmodell/Innovation, Strategie/Digi-

tal Business Transformation, Arbeit 4.0 und Change-Management), wobei jeder Hauptbereich in

drei Kategorien unterteilt ist. Die Reifegradbewertung erfolgt mittels vier Stufen (Starter, Anfän-

ger, Fortgeschrittener, Experte).

Hochschule

Neu-Ulm31

Der digitale Reifegrad ist ein Online-Analysetool, das dabei hilft, einen ersten Eindruck über

den Stand von Industrie 4.0 im Unternehmen zu erlangen. Es besteht aus zehn Kernfragen in

23 Vgl. Boston Consulting Group, Abrufdatum: 27.04.2018.

24 Vgl. Bechtold 2014, S. 32-33.

25 Vgl. Deutsche Telekom AG, Abrufdatum: 04.05.2018.

26 Vgl. Digitalfex, Abrufdatum: 01.06.2018.

27 Vgl. Easysfeedback, Abrufdatum: 01.06.2018.

28 Vgl. eStep, Abrufdatum: 14.06.2018.

29 Vgl. H&D, Abrufdatum: 04.05.2018.

30 Vgl. Hilker Consulting, Abrufdatum: 13.06.2018.

31 Vgl. Hochschule Neu Ulm, Abrufdatum: 04.05.2018.



Autor Beschreibung

fünf Handlungsfeldern (Digitalisierungsstrategie, Partner- und Lieferantennetzwerk, Unterneh-

mensprozesse, Produkte und Services, Kundenschnittstelle). Jede Frage wird mit einem Reife-

grad von 1-5 für den derzeitigen und den in drei Jahren gewünschten Stand beantwortet.

IHK32 Der IHK Industrie 4.0 Selbsttest ermittelt die digitale Reife in vier relevanten Themenbereichen

(Smart Prdouction, Smart Manufactoring, Smart Organization, Smart Technology). Nach Beant-

wortung der Fragen wird der eigene Reifegrad in Vergleich zum Durchschnitt erstellt.

Mittelstand

4.033

Das Self-Check Online Tool ermöglicht eine Auswahl zwischen drei Sektoren (Industrie, Hand-

werk, Dienstleistungen). Fragen im Sektor Industrie werden zu den Bereichen Strategie, Tech-

nologie, Produkte & Dienstleistungen, Organisation und Prozesse, Mitarbeiter und allgemeine

Fragen gestellt. Nach vollständiger Beantwortung aller Fragen wird ein Reifegrad (Erkunder,

Einsteiger, Fortgeschrittener, Experte und Vorreiter) ermittelt und Entwicklungspotenziale für

das Unternehmen aufgezeigt. Außerdem werden Benchmarks zum Vergleich angezeigt

Spot

Consulting34

Der Digital Readiness Self-Check ist ein Online Self-Check in fünf Dimensionen: Strategie,

Organisation, Produkte und Dienstleistungen, Kundeninteraktion und Technologie und Infra-

struktur.

Acatech

(2017)35

Der acatech Industrie 4.0 Maturity Index bietet Unternehmen Unterstützung bei der Planung

individueller Industrie-4.0-Entwicklungspfade und bereitet schrittweise die Transformation zum

agilen Unternehmen vor. Es besteht aus drei Phasen: Reifegradbestimmung, Soll-Bestimmung,

Maßnahmen. Die Reifegradbestimmung erfolgt entlang sechs Stufen und vier Gestaltungsfel-

dern (Ressourcen, Informationssysteme, Kultur, Organisation). In Phase 2 werden die Soll-Zu-

stände ausgearbeitet und eine Gap-Analyse durchgeführt, welche als Basis zur Ableitung von

Maßnahmen und Zusammenfassung in eine Roadmap in der letzten Phase dienen.

Agca et al.

(2017)36

Das “Industry 4.0 readiness assessment tool” ist ein digitales Reifegradtool, welches in sechs

Dimensionen unterteilt ist: Products and services, manufacturing and operations, strategy and

organisation, supply chain, business model, legal consideration. Jede der Dimensionen wird in

weitere Subdimensionen heruntergebrochen und auf Ebene der Subdimensionen entlang vier

Reifegraden (Beginner, Intermediate, Experienced, Expert) bewertet.

Strategy

Transforma-

tion (2017)37

Das Vorgehensmodell umfasst drei Phasen zur erfolgreichen Transformation:

Phase 1: Digitale Standortbestimmung (Digital Maturity Assessment, marktbezogene Ana-

lyse, unternehmensbezogene Analysen aus Business und IT-Sicht).

Phase 2: Digitalisierungsstrategie (Definition, Maßnahmen ableiten, Roadmap festlegen).

Phase 3: Business Transformation (Change Management, Projektmanagement, Sofortmaß-

nahmen und Quick-Wins, digitales Controlling etc.)

Das in Phase 1 durchgeführte Digital Maturity Assessment umfasst drei Hauptgruppen (Markt-

analyse, Unternehmensanalyse Business, Unternehmensanalyse IT), 16 Themenblöcke und

mehr als 200 Fragestellungen.

AK4.0

(2016)38

Die Roadmap Industrie 4.0 ist ein vierstufiger Prozess (Bestandsaufnahme, Potenziale identi-

fizieren, Potenziale auswählen und bewerten und Roadmap erstellen). Dabei werden die Berei-

che Leistungserstellung (smarte Produktion) und Leistungsangebot (smarte Produkte und

Dienstleistungen) näher betrachtet. In Phase eins wird die Ist-Situation des vorherrschenden

32 Vgl. IHK, Abrufdatum: 04.05.2018.

33 Vgl. Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserlautern, Abrufdatum: 01.06.2018.

34 Vgl. Spot Consulting, Abrufdatum: 01.06.2018.

35 Vgl. Schuh et al. 2017.

36 Vgl. Agca et al. 2017, S. 3-5.

37 Vgl. Strategy Transformation 2017, Abrufdatum: 14.06.2018; Esser 2017, S. 2-5.

38 Vgl. Seiter et al. 2016, S. 11f.; Rusch et al. 2016, S. 70ff. Der Arbeitskreis „Industrie 4.0 – Betriebswirtschaftliche Frage-stellungen im Fokus“ (AK4.0) umfasst Institute der Universität Ulm, 20 Industriepartner, IHK Ulm und den Internationa-len Controller Verein (ICV): http://www.ipri-institute.com/ak40/.

http://www.ipri-institute.com/ak40/



Autor Beschreibung

Geschäftsmodells mithilfe diverser Tools und Methoden (BMC, SWOT, PESTEL) erfasst. Basie-

rend auf den erhobenen Bestandsdaten werden in Phase zwei I4.0-Potenziale erhoben. Hierfür

wird ein I4.0-Schichtenmodell verwendet. Die dritte Phase beschäftigt sich mit der Bewertung

und Auswahl zuvor identifizierter Potenziale. Hierfür wird das vierstufige Reifegradmodell Enab-

ler 4.0 bei der Identifikation der notwendigen Voraussausetzungen in den Bereichen Mensch,

Technik und Organisation unterstützend eingesetzt. In der letzten Projektphase wird eine unter-

nehmensspezifische Industrie 4.0-Roadmap erstellt.

Erol et al.

(2016)39

Das Vorgehensmodell Industrie 4.0 baut auf einem dreistufigen Ansatz auf. Dieser besteht

aus Envision (Definition einer individuellen Industrie 4.0 Vision), Enable (Definition von Erfolgs-

faktoren) und Enact (Umsetzungsvorbereitung und Planung von Pilotprojekten).

Huber

(2016)40

Das Reifegrad- und Migrationsmodell konzentriert sich auf die Kernprozesse der Produktions-

planung und des Kundenauftragsprozesses. Der Reifegrad wird für jeden Kernprozess separat

für jede relevante Technologie analysiert. Die Reifegradermittlung erfolgt entlang von fünf Stu-

fen.

Jodelbauer,

Schagerl

(2016)41

Das Reifegradmodell Industrie 4.0 unterstützt Unternehmen, Industrie 4.0 zu verstehen und

zielorientiert anzuwenden. Es basiert auf drei Dimensionen (Digitale Transformation, Intelligenz,

Daten) die in Kriterien und Subkriterien unterteilt sind. Das Reifegradmodell umfasst 24 Unter-

kriterien welche jeweils auf einer Skala von 1 bis 10 bewertet werden. Je höher die Bewertungs-

zahl, desto stärker werden Aspekte von Industrie 4.0 umgesetzt. Die für die Bewertung benötig-

ten Informationen werden im Rahmen strukturierten Interviews erhoben.

Merz

(2016)42

Das Vorgehensmodell zur Entwicklung einer Industrie 4.0-Einführungsstrategie ist unter-

teilt sich in drei wesentliche Schritte: I4.0-Ist-Analyse, I4.0-Zielbestimmung und I4.0-Maßnah-

menumsetzung. Dabei wird im ersten Schritt erfasst, wie viel Erfahrung das Unternehmen bereits

im Umgang mit I4.0-Technologien aufweist und wie die Unternehmensstrategie auf I4.0-The-

menstellungen ausgerichtet ist. In Phase 2 werden die Ziele hinsichtlich Technologie-Nutzung

und Strategie definiert und formuliert. Basierend auf den Zielen und Maßnahmen werden in der

dritten Phase Projekte zur Umsetzung geplant und abgewickelt.

Impuls-

Stiftung des

VDMA

(2015)43

Das Readiness-Modell dient zur der Selbstbewertung von Unternehmen. Im Kern werden die

sechs Dimensionen Strategie und Organisation, Smart Factory, Smart Operations, Smart Pro-

ducts, Data-driven Services und Mitarbeiter behandelt. Diese Dimensionen werden weiter in ein-

zelne Themenbereiche heruntergebrochen und anhand von Indikatoren auf einer sechsstufigen

Skala bewertet (Stufen 0-5) – je höher die Bewertung, desto fortgeschrittener ist das Unterneh-

men.

VDMA

Forum

Industrie 4.0

(2015)44

Der Leitfaden zum Einführen von Industrie 4.0 beschreibt ein chronologisch aufgebautes Vor-

gehensmodell bestehend aus den folgenden fünf Prozessschritten: Vorbereitung, Analyse, Kre-

ativität, Bewertung und Einführung. Ein zentrales Element stellen die Werkzeugkästen (Reife-

gradmodelle) für die Bereiche Produkte und Produktion dar. Sie dienen der Ermittlung der vor-

handenen Kompetenzen im Unternehmen sowie als Basis zur Generierung von neuen Ideen

und Geschäftsmodellen.

Bossart

(2014)45

Der Verein der bayerischen Wirtschaft gibt Handlungsempfehlungen zur Einführung von In-

dustrie 4.0:

39 Vgl. Erol et al. 2017, S. 254-263.

40 Vgl. Huber 2016, S. 271-283.

41 Vgl. Jodelbauer/Schagerl 2016.

42 Vgl. Merz 2016, S. 95ff.

43 Vgl. Lichtblau et al. 2015, S. 21ff. Das Modell zur Selbsteinstufung kann unter folgendem Link aufgerufen werden: https://www.industrie40-readiness.de/.

44 Vgl. VDMA Forum Industrie 4.0 2015, S. 8ff.

45 Vgl. Bossart 2014, S. 4.

https://www.industrie40-readiness.de/



Autor Beschreibung

1. Informationseinholung bei Ministerien und Branchenverbänden

2. Kontaktaufnahme mit Unternehmen die I 4.0 bereits leben

3. Innerbetriebliche Identifikation von Potenzialen & Definition einer „I 4.0 Vision“

4. Erstellung eines Handlungskonzeptes (ggf. mit Beraterunterstützung)

Capgemini

(2014)46

Das Industry 4.0 Framework ist ein Leitfaden zur Umsetzung von I4.0 und beschreibt einen

Kreislauf, der aus den Schritten Reife erheben, Möglichkeiten und Bedrohungen identifizieren,

I40-Vision und Agenda definieren, Schwerpunkte ableiten, Roadmap festlegen und den Wandel

umsetzen und absichern besteht. Alle Schritte des Kreises werden durchlaufen, bevor man er-

neut mit der Reifegradermittlung startet.

Fraunhofer

IPA

(2014)47

Das Vorgehensmodell für die Industrie 4.0-Migration ist ein siebenstufiger Prozess. Das Vor-

gehen zur Einführung von Industrie 4.0 wird in drei Hauptphasen – Aufnahme und Analyse der

zu betrachtenden Prozesse, Ermittlung der Industrie 4.0-Readiness und Umsetzungsplanung –

unterteilt. Zuerst werden die für das Unternehmen wesentlichen Geschäftsprozesse erhoben,

dokumentiert und auf Verbesserungspotenziale hinsichtlich Industrie 4.0 überprüft. Im Anschluss

werden die erhobenen Prozesse in der Phase I4.0-Readiness mit I4.0-Standardanwendungsfäl-

len abgeglichen, um den aktuellen Status und die gegebenen Voraussetzungen zu ermitteln. Die

dritte Hauptphase widmet sich der Umsetzung, die iterativ in Schleifen durchgeführt wird, um

frühzeitig mögliche Probleme bei Pilotprojekten identifizieren und beheben zu können. Abschlie-

ßend wird eine Kosten-/Nutzen-Evaluierung für ein Pilotprojekt durchgeführt und diese den er-

warteten Ergebnissen der Planungsphase gegenübergestellt. Unter Einbeziehung der Lessons-

Learned wird eine Umsetzungs-Roadmap für das gesamte Unternehmen erstellt.

Price-Water-

house-

Coopers

(2014)48

Das Maturitätsmodell Industrie 4.0 dient zur der systematischen Aufnahme von Fähigkeiten

und Maßnahmen für eine I4.0-Strategie. Dabei werden die Bereiche Prozesse/Wertschöpfungs-

ketten, Produkt-/ Serviceportfolio und Kunde/ Marktzugang anhand der folgender vier Reifestu-

fen Digitaler Novize, Vertikaler Integrator, Horizontaler Integrator und Digitaler Champion bewer-

tet. Basierend auf der Selbstbewertung wird anschließend der angestrebte I.40-Zielzustand de-

finiert. Als mögliche Umsetzungsstrategien werden gestaltend, schnell adaptierend und abwar-

tend genannt. Abhängig von der gewählten Strategie werden Maßnahmen, Termine und Res-

sourcen abgeleitet, Pilotprojekte für schnell erzielbare Erfolge durchgeführt und mit Verände-

rungsmanagement der Wandel im Unternehmen nachhaltig abgesichert.

Tabelle 3: Kurzübersicht über ausgesuchte Industrie 4.0-Reifegrad- und Vorgehensmodelle

Die dargestellten Ansätze unterscheiden sich hinsichtlich Umfang (Reifegrad- oder Vorgehens-

modell), Vorgehen (Phasen) und auch Schwerpunkten (Technologie, Strategie und Prozesse).

Daher ist festzuhalten, dass es kein allgemeingültiges Konzept für die Umsetzung von Industrie

4.0 im Unternehmen gibt. Es bedarf in jedem Fall eines individuellen Transformationsprozes-

ses und Ansatzes, um die spezifischen I4.0-Potenziale ermitteln, bewerten und nutzen zu kön-

nen.49

46 Vgl. Bechtold et al. 2014, S. 32f.

47 Vgl. Bildstein/Seidelmann 2014, S. 588ff.

48 Vgl. Geissbauer et al. 2014, S. 41f.

49 Vgl. Seiter et al. 2016, S. 11.

Roadmap Industrie 4.0 - Wie kommen Unternehmen strukturiert zu Industrie 4.0?


5. Wie kommen Unternehmen strukturiert zu Indust-

rie 4.0?

# Unternehmen auf dem Weg der digitalen Transformation

Das vorangegangene Kapitel hat aufgezeigt, dass es unterschiedliche Ansätze zur Einführung

von Industrie 4.0-Technologien in Unternehmen gibt. Das Institut Industrial Management der

FH JOANNEUM entwickelte im Zuge eines angewandten Forschungsprojektes gemeinsam mit

einem international renommierten Industrieunternehmen eine Roadmap zur Einführung von

Industrie 4.0 für Unternehmen (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4: Roadmap Industrie 4.0 des Instituts Industrial Management

Die drei Säulen Analyse, Ziele und Umsetzung der Roadmap beschreiben dabei die Phasen im

Vorgehensmodell und sind weiter in je zwei Teilschritte (Schritt 1 bis 6) unterteilt. Es wird

empfohlen die dargestellten Schritte sequenziell zu durchlaufen. Dadurch wird eine Systema-

tik beim Identifizieren der aktuellen Industrie 4.0 Reife im Unternehmen und den vorhandenen

Kompetenzen sowie bei der Definition von Soll-Zuständen gewährleistet.

Den Kern der Roadmap bilden fünf Reifegradmodelle. Diese decken die Handlungsfelder Ein-

kauf, Produktion, Logistik, Vertrieb und Personalwesen ab. Die Handlungsfelder Einkauf, Pro-

duktion, Logistik und Vertrieb sind aus dem Ansatz der Wertstromanalyse50 abgeleitet, da

diese alle wesentlichen Unternehmensbereiche berücksichtigt. In den Handlungsfeldern

50 Siehe dazu Erlach 2010.



selbst wurde der Fokus auf die interne vertikale IT- und die unternehmensübergreifende ho-

rizontale IT-Integration gelegt. Das ergänzende Reifegradmodell Personalwesen ist hand-

lungsfeldübergreifend und deckt die notwendigen Kompetenzen und organisatorischen An-

forderungen ab.51

Die Reifegradmodelle dienen innerhalb der Roadmap sowohl der Standort- als auch der Ziel-

bestimmung für die fünf Handlungsfelder. Die Roadmap stellt einen Bottom-Up-Ansatz52 dar.

Das heißt, die Fachbereiche des Unternehmens haben selbständig die Möglichkeit einen Soll-

Zustand zu definieren. Den Rahmen und die Anforderungen hierfür bildet jedoch die Unter-

nehmensstrategie. Die fünf Reifegradmodelle bieten die Möglichkeit, den Betrachtungsum-

fang im Unternehmen individuell und flexibel zu gestalten. Somit können im Transformations-

prozess einzelne ausgewählte Bereiche oder alle fünf Handlungsfelder gleichzeitig bearbeitet

werden.

Im Anschluss an die Festlegung der Soll-Zustände werden erforderliche Maßnahmen zur Um-

setzung abgeleitet. Diese gilt es in weiterer Folge zu bewerten und zu priorisieren, um Schwer-

punkte zu setzen und die Maßnahmen zu filtern. In der letzten Phase werden die bewerteten

Maßnahmen ausgewählt und in das unternehmensinterne Kennzahlensystem aufgenommen.

Schließlich wird ein individueller Umsetzungsplan für das Unternehmen definiert, das heißt,

die zeitliche Reihenfolge der geplanten Maßnahmen wird in Form konkreter Projekte festge-

legt.

Schritt 1: Startworkshops für Handlungsfelder durchführen

Im ersten Schritt geht es darum ein Bewusstsein für Industrie 4.0 im Unternehmen und bei

den direkt beteiligten Personen zu schaffen (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: Schritt 1: Startworkshops für Handlungsfelder durchführen

51 Vgl. Spath et al. 2013, S. 2.

52 Industrie 4.0 sollte vom Top Management bzw. der Geschäftsführung initiiert und getrieben werden; dann jedoch Bot-tom-Up umgesetzt werden.



Der Startworkshop zielt darauf ab, dem Unternehmen einen Impuls zu geben. Daher werden

in diesem Rahmen wesentliche Inhalte, Konzepte und Technologien von Industrie 4.0 vorge-

stellt. Um die Relevanz der Thematik zu unterstreichen, wird in diesem Rahmen zusätzlich eine

stetig wachsende Sammlung an Industrie 4.0-Use Cases vorgestellt, die dem Unternehmen

einerseits die praktische Umsetzung von I4.0-Technologien zeigen und dadurch das Thema

greifbarer machen und andererseits den, durch die Anwendung von (neuen) Technologien

(beispielsweise intelligente, smarte Produkte) erzielbaren Nutzen für Unternehmen aufzei-

gen. Zudem stellen die Vermittlung des Gesamtvorhabens an alle Beteiligten sowie die Defi-

nition des Umfangs des geplanten Vorhabens – Festlegung der zu bearbeitenden Handlungs-

felder (siehe Schritt 2) – wesentliche Bestandteile des Startworkshops dar. Um die Definition

der zu bearbeitenden Handlungsfelder zu unterstützen, wird im Rahmen des Startworkshops

ein „Digital Readiness Check“ durchgeführt. Dieser Schnelltest verschafft mittels weniger kon-

kreter Fragestellungen einen ersten Eindruck über den Reifegrad des Unternehmens und hilft

bei der Priorisierung der Handlungsfelder. Durch die frühzeitige Einbeziehung der Mitarbeiter

in die Gestaltung der Veränderung, wird der Transformationsprozess in Richtung Industrie 4.0

nachhaltig abgesichert.

Dem Impuls folgend, werden im Zuge eines erweiterten Industrie 4.0 Strategieworkshops die

Chancen und Risiken (externe Sicht) von I4.0 für das Unternehmen, sowie deren Stärken und

Schwächen (interne Sicht) erarbeitet.53 Hierfür stehen den Unternehmen unterschiedliche In-

strumente zur Verfügung, die je nach Umfang angewendet werden können. Für eine systema-

tische Erfassung der externen Sichtweise bieten sich folgende Werkzeuge an:

Drei C-Modell: Dieser Ansatz ermittelt (im Abgleich mit der bestehenden Unterneh-

mensstrategie) Anhaltspunkte dafür, ob und wie sich das Unternehmen (Company) mit

seinen Produkten und Prozessen hinsichtlich seinen Kunden (Clients) und seinen Mitbe-

werbern (Competitor) verändern müssen, um einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil

zu erzielen.54

Branchenstrukturanalyse: Die Branchenstrukturanalyse dient der Bestimmung der At-

traktivität einer Branche. Hierzu werden die folgenden fünf Komponenten der Bran-

chenstruktur („5 Forces") analysiert und bewertet: Verhandlungsmacht der Lieferanten,

Verhandlungsmacht der Kunden, Bedrohung durch neue Wettbewerber, Bedrohung

durch Ersatzprodukte und Wettbewerbsintensität innerhalb der Branche.55

PESTEL: Die PESTEL-Analyse erfasst das Unternehmensumfeld und die Einflussfaktoren

auf ein Unternehmen anhand von sechs Dimensionen (Political/Economi-

cal/Social/Technological/Ecological/Legal).56

53 Vgl. Rusch et al. 2016, S. 71.

54 Vgl. Merz 2016, S. 83-110. Kenichi Ohmae, ein japanischer Stratege hat diese Erkenntnisse in seinem 3C-Modell darge-stellt. Dieser geht davon aus, dass bei der Entwicklung einer Geschäftsstrategie immer drei zentrale Komponenten (Com-pany – Client – Customer) betrachtet werden müssen.

55 Auch die „5 forces“ nach Porter 2008, S. 74-79 genannt. Vgl. dazu Sztuka 2016, Abrufdatum: 27.09.2016.

56 Vgl. Rusch et al. 2016, S. 72. Siehe dazu auch Sztuka 2016, Abrufdatum: 27.09.2016.



Für die interne Sichtweise ist es in erster Linie relevant das aktuelle Geschäftsmodell aufzu-

zeigen und zu hinterfragen. Hierfür bieten sich die folgenden zwei Modelle an:

St. Galler Business Model Navigator: Der St. Galler Business Modell Navigator setzt den

Kunden (relevante Kundensegmente = Wer?) ins Zentrum des Geschäftsmodells und so-

wohl das Nutzenversprechen (die angebotene Leistung = Was?), die Wertschöpfungs-

kette (Prozesse, Ressourcen, Fähigkeiten = Wie?) als auch die Ertragsmechanik (Kosten-

struktur und Umsatzmechanik = Wert?) sind auf den Kunden hin ausgerichtet.57

Business Model Canvas: Dieses Modell dient der Entwicklung und Dokumentation von

Geschäftsmodellen und beschreibt deren Basiskomponenten (Value Proposition, Key

Activities, Customer Segments, Key Partners, Key Ressources, Cost Structure, Channels,

Customer Relationships, Revenue Streams). Es kann genutzt werden, um das derzeitige

Geschäftsmodell im Kontext von Industrie 4.0 (Einflüsse von neuen Technologien auf die

einzelnen Basiskomponenten) zu analysieren und neuzugestalten.58

Mittels anschließender SWOT-Analyse werden die Ergebnisse der externen Unternehmens-

Umfeld-Analyse in Form eines Chancen-Risiko-Kataloges aufbereitet und dem Stärken-Schwä-

chen-Profil der internen Unternehmensanalyse gegenübergestellt. Dabei wird versucht, den

Nutzen aus Stärken und Chancen zu maximieren und den Verlust aus Schwächen und Gefah-

ren zu minimieren.

57 Vgl. Gassmann et al. 2013. Abrufdatum: 27.09.2016.

58 Vgl. Osterwalder/Pigneur 2009. Basiskomponenten des Modells sind: Kundensegmente, Kundenbeziehungen, Kanäle, Wertangebote, Einnahmequellen, Ressourcen, Kernkompetenzen, Wertschöpfungspartner und die Kostenstruktur des Unternehmens.



Schritt 2: Industrie 4.0-Reife analysieren

Der zweite Schritt befasst sich damit, den Status und die vorhandenen Kompetenzen im Un-

ternehmen in Hinblick auf Industrie 4.0 zu erheben. Hierfür wurden, in Zusammenarbeit mit

einem internationalen Industriekonzern, fünf Reifegradmodelle für die nachfolgenden Hand-

lungsfelder entwickelt (siehe Abbildung 6):

Abbildung 6: Schritt 2: Industrie 4.0-Reife analysieren

Einkauf: Umfasst sowohl die strategischen Überlegungen im Einkauf, als auch die ope-

rativen Prozesse von der Bedarfsentstehung bis zur Deckung und den Grad der Digitali-

sierung dieser Prozesse.

Produktion: Umfasst strategische und operative Themen der Bereiche Produktionspla-

nung und -steuerung sowie Produktplanung und -realisierung, sowie deren Digitalisie-

rungsgrad.

Logistik: Umfasst strategische Themenstellungen der Logistik, sowie die operativen Pro-

zesse von der Warenanlieferung bis zur Verladung & Übergabe und die Digitalisierung

der Logistikprozesse.

Vertrieb: Umfasst strategische und operative Themen im Vertrieb, sowie den Digitali-

sierungsgrad der operativen Prozesse von Marketing und Presales bis After Sales.

Mensch: Umfasst die Ausprägung von Faktoren wie zum Beispiel Akzeptanz und Anwen-

dung neuer Technologien, als auch vorhandener digitaler Kompetenzen und Prozessori-

entierung

Die Reifegradmodelle sind so aufgebaut, dass es für jedes der einzelnen Handlungsfelder spe-

zifische Fragen gibt, die sowohl strategische Überlegungen als auch operative Prozesse abfra-

gen (siehe Abbildung 7). Für jede Fragestellung sind jeweils fünf Reifestufen ausformuliert, die

aufeinander aufbauen und die mit steigender Reifestufe an Umfang, Strukturierung und IT-

Nutzung zunehmen.



Das bedeutet, Stufe 1 beschreibt einen Zustand mit wenig bis keiner IT-Nutzung und sehr ad-

hoc gesteuerten Prozessen. Ab Stufe 3 werden Enterprise-Ressource-Planning (ERP)-Systems

„state oft the art“ eingesetzt. Zusätzlich laufen die Prozesse strukturiert und geplant ab und

es muss nicht mehr ad-hoc auf Ereignisse reagiert werden. In der Stufe 4 werden die vorhan-

denen Möglichkeiten aktueller, spezifischer IT-Systeme wie Supplier-Relationship-Manage-

ment (SRM) für den Einkauf, Manufacturing-Execution-System (MES) für die Produktion,

Customer-Relationship-Management (CRM) für den Vertrieb und Warehouse-Management-

System (WMS) für die Logistik ausgenutzt. Stufe 5 beschreibt die maximale Ausprägung – ei-

nen teilweise noch visionären Ansatz auf Grund möglicher Technologien der Digitalisierung.

Die Reifegradmodelle dienen dazu, die Themen und Technologien von Industrie 4.0 verständ-

lich zu machen, sowie Potenziale für Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Auf Grund der

Tatsache, dass Industrie 4.0 ein langfristiger Entwicklungsprozess ist und zukünftige technolo-

gische Entwicklungen noch nicht vorhergesagt werden können, beschreiben die Reifegradmo-

delle einen aktuellen Zustand dieser Entwicklung. Daher wird es notwendig sein, die Stufe 5

zukünftig weiterzuentwickeln und die vorhandenen Reifestufen um eine Stufe zu erweitern.59

Es ist in der Entwicklung und Formulierung der Reifestufen für die jeweiligen Handlungsfelder

von Relevanz, den Reifestatus hinreichend genau zu treffen, um Unternehmen „abzuholen“

und einen für sie möglichen Entwicklungspfad in Richtung Industrie 4.0 aufzuzeigen. So zeigt

beispielsweise eine am Institut durchgeführte Studie zum Thema Digitale Produktion, dass

rund 60% der befragten Klein- und Mittelunternehmen Österreichs noch großes brachliegen-

des Potenzial hinsichtlich digitaler Produktion/vertikaler IT-Integration aufweisen.60

Im Zuge eines Workshops wird der Reifegrad je Handlungsfeld ermittelt. Hierfür wird evalu-

iert, wie stark die beschriebenen Ansätze in den Reifestufen im Unternehmen erfüllt werden.

Da es in Unternehmen vorkommt, dass bestimmte Anforderungen je Reifestufe nur teilweise

erfüllt werden, beziehungsweise Reifestufen nicht vollständig umgesetzt sind, wird die Bewer-

tungslogik von Hammer61 angewendet. Eine Reifestufe gilt als:

vollständig erfüllt (grün), wenn mehr als 80% der Ansätze realisiert sind,

teilweise erfüllt (gelb), wenn die Anforderungen zwischen 20% und 80% erreicht wur-

den,

nicht erfüllt (rot), wenn weniger als 20% der Kriterien erfüllt werden.

Die höchste vollständig erfüllte Reifestufe ergibt somit den Reifegrad der Frage im Handlungs-

feld (Abbildung 7). Diese Logik wird für alle Zieldimensionen je Handlungsfeld angewendet. Zur

Auswertung und Analyse wird das vollständig erfasste Ist-Profil je Handlungsfeld in einem Netz-

diagramm dargestellt, wobei die Zieldimensionen der Reifegradmodelle die Achsen des Dia-

gramms darstellen und die definierten Reifegrade das Netz aufspannen.62

59 Vgl. VDMA Forum 2015, S.11.

60 Vgl. Peßl et al. 2013.

61 Vgl. Hammer 2007, S. 116.

62 Vgl. VDMA Forum Industrie 4.0, S. 19.



Abbildung 7: Beispielhafte Reifegradermittlung im Handlungsfeld Produktion

Ergänzend zur Reifegradermittlung je Handlungsfeld empfiehlt es sich (1) dazu geplante oder

bereits gestartete interne Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu beleuchten63, sowie (2)

relevante Geschäftsprozesse zu erheben, beziehungsweise zu aktualisieren und zu dokumen-

tieren und auf Industrie 4.0-Potenziale hin zu analysieren, um ein detailliertes Bild operativer

Verbesserungspotenziale auf Prozessebene zu erhalten.64

Schritt 3: Soll-Zustand ausarbeiten

Im nächsten Schritt wird der Soll-Zustand je Handlungsfeld definiert. Es gestaltet sich als sinn-

voll, dass diese Aufgabe von ausgewählten Expertengruppen im Unternehmen selbständig

übernommen wird. Die Rahmenbedingungen hierfür stellt die gewählte Industrie 4.0-Unter-

nehmensstrategie dar. Das bedeutet, die Expertengruppen erörtern, welche zukünftigen Soll-

Zustände erreicht werden müssen, damit deren Fachbereiche einen Beitrag zur Erfüllung der

geplanten Industrie 4.0-Strategie leistet (siehe Abbildung 8).

Abbildung 8: Schritt 3: Soll-Zustand ausarbeiten

63 Vgl. VDMA Forum Industrie 4.0, S. 19.

64 Vgl. Merz 2016, S. 106; Bildstein/Seidelmann 2014, S. 589.



Die Reifegradmodelle der jeweiligen Handlungsfelder werden auch zur Bestimmung der Soll-

Zustände herangezogen. Für jede Zieldimension ist eine Reifestufe als Soll-Ausprägung zu de-

finieren. Dabei ist es wichtig zu beachten, dass die Reifestufe 5 – maximale Ausprägung – nicht

generell als Soll-Zustand für das Unternehmen gelten muss. Auf Grund unternehmensspezifi-

scher Schwerpunkte und Strukturen können auch darunter liegende Reifestufen die Anforde-

rungen des betrachteten Handlungsfeldes erfüllen (siehe Abbildung 9).

Abbildung 9: Beispielhafte Soll-Zustände im Handlungsfeld Produktion

Eine Entscheidung über den angestrebten Reifegrad ist für alle Zieldimensionen der ausge-

wählten Handlungsfelder zu treffen, um ein vollständiges Soll-Profil zu ermitteln. Zu Visuali-

sierungs- und Analysezwecken wird das im Netzdiagramm aufgetragene Ist-Profil um das Soll-

Profil ergänzt, um so Gaps/Lücken zwischen Soll und Ist darzustellen (siehe Abbildung 10).

Durch die Gap-Analyse können Handlungsschwerpunkte für die Kriterien mit den größten

Gaps definiert werden.

Abbildung 10: Beispielhafte Gegenüberstellung Ist- und Soll-Profil im Handlungsfeld Einkauf

GAP



Als unterstützende Methoden in diesem Prozessschritt können die Szenariotechnik65 oder

auch der St. Galler Business Model Generator66 angewendet werden, um Ideen systematisch

zu konkretisieren und daraus die notwendigen Voraussetzungen (Soll-Reifestufen) im Unter-

nehmen abzuleiten.

Schritt 4: Maßnahmen generieren und bewerten

In weiterer Folge ist es notwendig, auf Basis der definierten Soll-Profile je Handlungsfeld kon-

krete Maßnahmen abzuleiten, zu dokumentieren und zu bewerten, um so das Delta zwischen

Ist und Soll zu schließen (siehe Abbildung 11). Mögliche Maßnahmen können dabei teilweise

direkt aus den Formulierungen der Reifestufen abgeleitet oder müssen neu ermittelt werden.

Hierfür bieten sich Kreativitätstechniken wie Brainstorming und -writing, morphologische

Analysen oder die Methode 6-3-5 an.67

Die Maßnahmen müssen einheitlich und soweit umfassend dokumentiert werden, damit eine

Bewertung im Anschluss möglich ist. Für die Bewertung bietet sich ein Formular mit definier-

ten Feldern (beispielsweise Beschreibung der Maßnahme, Verfasser, geschätzter Aufwand, -

Nutzen und -Kosten, Kundennutzen, Anforderungen und Kompetenzen, IT-System, Konkur-

renzvorteil) zur Dokumentation an. Es wird empfohlen, dass die Expertengruppen in Ihren

Fachbereichen selbstständig diese Maßnahmen ableiten, da diese über das notwendige fach-

spezifische Know-how verfügen.

Abbildung 11: Schritt 4: Maßnahmen generieren und bewerten

65 Vgl. Merz 2016, S. 102f. Die Szenario-Technik dient zur Abbildung der möglichen Zukunft. Diese dient der Auswahl zu-künftiger Strategien und der Sensibilisierung für mögliche zukünftige Ereignisse unter Berücksichtigung weicher Faktoren. Vgl. dazu Sztuka 2016, Abrufdatum: 03.10.2016.

66 Vgl. Gassmann et al. 2013. Abrufdatum: 27.09.2016.

67 Vgl. Higgins/Wiese 1996.



In weiterer Folge werden die identifizierten Maßnahmen bewertet, um eine Priorisierung hin-

sichtlich der Umsetzung zu ermöglichen. Hierfür eignen sich Portfolio-Darstellungen mit defi-

nierten Achsen. Im konkreten Fall werden die Kriterien erwarteter Nutzen und Aufwand für

die Umsetzung als Dimensionen gewählt. Der Durchmesser der Maßnahmen spiegelt die ge-

schätzten Kosten wider. Die Maßnahmen werden daher hinsichtlich Aufwand (0…gering -

6…hoch) und Nutzen (0…gering - 6…hoch) bewertet und mit den geschätzten Kosten in das

Diagramm übertragen. Durch diese Darstellungsform lassen sich erste „Quick-Wins“ identifi-

zieren – Maßnahmen die bei geringem Aufwand einen hohen Nutzen erzielen (siehe Abbil-

dung 12).68

Abbildung 12: Beispielhafte Bewertung der Maßnahmen

Ergänzend dazu bieten sich die (1) Methoden der Investitionsrechnung zur wirtschaftlichen

Bewertung der geplanten Maßnahmen,69 sowie (2) Nutzwertanalysen bei nicht direkt mess-

baren monetären Größen an.

Schritt 5: Entscheidung vorbereiten

Im fünften Schritt werden die zuvor definierten Ziele (Soll-Profil) und Maßnahmen hinsichtlich

Relevanz und Beitrag zur Unternehmensstrategie selektiert. Es wird empfohlen, dass die Ent-

scheidungen im Selektionsprozess durch ein Gremium getroffen werden. Dieses kann sich bei-

spielsweise aus AbteilungsleiterInnen, GeschäftsführerInnen, Vorständen und Betriebsräten

zusammensetzen.

68 Vgl. Chimni 2008, S. 23f; Bechtold et al. 2014, S. 32; Rusch et al. 2016, S. 73; Seiter et al. 2016, S. 12.

69 Vgl. Rusch et al. 2016, S. 73; Seiter et al. 2016, S. 12.



Abbildung 13: Schritt 5: Entscheidung vorbereiten

In weiterer Folge wird vorgeschlagen, die ausgewählten Ziele und Maßnahmen in ein Kenn-

zahlensystem aufzunehmen, ergänzt mit konkreten Zielvorgaben zur Überprüfung der Umset-

zung und Zielerreichung. Es bietet sich die Möglichkeit in diesem Schritt auf eine Balanced

Score Card (BSC) zurückzugreifen, da diese die Möglichkeit bietet, die Unternehmensvision

und -strategie in einen Bund von Leistungsmessungsfaktoren zu übertragen. Die Vision und

Strategie des Unternehmens dienen als Grundlage für die Ableitung strategischer Ziele, Kenn-

zahlen und Aktionen (siehe Schritt 3 und 4), die in weiterer Folge einer der folgenden vier

Perspektiven zugeordnet werden. 70

die finanzielle Perspektive

die Perspektive der Geschäftsprozesse (Handlungsfelder Einkauf, Produktion, Logistik

und Vertrieb)

die Perspektive Lernen und Entwicklung (Handlungsfeld Personalwesen)

die Kundenperspektive

Ferner soll durch das Denken in Perspektiven sowie durch das Zusammenwirken dieser, eine

einseitige Zielverfolgung vermieden werden.

Schritt 6: Projekte initiieren

Der letzte Schritt des vorgestellten Vorgehensmodells zur Einführung von Industrie 4.0 befasst

sich mit der Zusammenfassung der zuvor selektierten Maßnahmen zu Projekten, der Initiie-

rung erster Pilotprojekte, sowie der zeitlichen Planung aller favorisierten Projekte (siehe Ab-

bildung 14).

70 Vgl. Kaplan/Norton 1997, S. 10 und 23; Horváth & Partner 2001, S. 10f.



Abbildung 14: Schritt 6: Projekte initiieren

Hierfür ist es notwendig, entsprechende Projekte aufzusetzen und ein Multiprojektmanage-

ment zu betreiben. Dieses beinhaltet:

Ernennung Verantwortlicher und Teams (Projektleiter und Projektmitarbeiter bereichs-

übergreifend zusammensetzen)

Definition von Projektzielen und -umfang („SMART“ Ziele)71

Ableitung von Projektphasen/-strukturen sowie Arbeitspaketen (Projektstrukturplan)

Festlegung der zeitlichen Anordnung der Projekte und Phasen (Gantt-Diagramme)

Festsetzung von Meilensteinen (Meilensteinliste)

Ermittlung notwendiger Ressourcen (Ressourcenplan)

Aufstellung geplanter Kosten (Projektbudget)

Durch eine solche Projektorganisation lassen sich Vorteile bei der Umsetzung erzielen, wie

etwa eine bereichsübergreifende Bearbeitung der Arbeitspakete, bessere zeitliche und ablauf-

technische Planung und eine gute Bewertbarkeit hinsichtlich Risiko, Umsetzung, Zielerrei-

chung und Kosten-Nutzen.72

Zusätzlich empfiehlt es sich mit Pilotprojekten zu starten und die gewonnen Erfahrungen aus

den verschiedenen Teilprojekten jeweils in die nächsten Planungs- und Umsetzungsintervalle

im Rahmen der Gesamtmigration einfließen zu lassen. Dadurch können auftretende Probleme

beim Rollout in einem Unternehmensbereich frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor

Systeme und Prozesse unternehmensweit ausgerollt werden. Des Weiteren ist es empfehlens-

wert, eine Kosten-Nutzen-Betrachtung für abgeschlossene Pilot- oder Teilprojekte durchzu-

führen und mit den geplanten und erwarteten Ergebnissen abzugleichen. Diese Erfahrungen

bei der Umsetzungsplanung sind wichtig für die Planung zukünftiger betrieblicher Projekte.73

71 SMART: Specific/Measurable/Accepted/Realistic/Timed.

72 Vgl. Merz 2016, S. 105.

73 Vgl. Bildstein/Seidelmann 2014, S. 592.

Roadmap Industrie 4.0 - Fazit und Empfehlungen


6. Fazit und Empfehlungen

Industrie 4.0 beziehungsweise Digitalisierung stehen im Fokus vieler Zukunftskonzepte von

Unternehmen, Wirtschaft und Politik. Daher ist es für Unternehmen ratsam, in einem spezifi-

schen Strategieprozess zu Industrie 4.0 eine Standortbestimmung vorzunehmen und insbe-

sondere mit dem Blick auf die Veränderung der Kundennachfrage eine eigene Zieldefinition

durchzuführen. Der Zielzustand sowie der Weg dorthin sind für jedes Unternehmen individuell

festzulegen. Es geht dabei darum, in Abhängigkeit von der eigenen Ausgangslage, der Kunden-

und Wettbewerbssituation sowie der Investitionsbereitschaft des Unternehmens, den geplan-

ten Zielzustand für die jeweiligen Handlungsfelder festzulegen.74

Die Verfolgung einzelner Industrie 4.0-Vorhaben innerhalb eines Unternehmen führt nicht au-

tomatisch zu einer erfolgreichen Industrie 4.0-Gesamtstrategie.75 Bei der konkreten Umset-

zung und Operationalisierung definierter Industrie 4.0-Vorhaben scheitern viele Unterneh-

men. Grund dafür ist oftmals die Schwierigkeit aus den meist sehr breit formulierten Themen-

stellungen, den richtigen Mix aus messbaren und handhabbaren Projekten für das Unterneh-

men festlegen zu können.76

Mit der Entwicklung einer Roadmap zur Einführung von Industrie 4.0 wurde seitens des Insti-

tuts Industrial Management der FH JOANNEUM Kapfenberg ein Framework geschaffen, wel-

ches Unternehmen erlaubt, fünf Handlungsfelder (Einkauf, Produktion, Logistik, Vertrieb und

Personalwesen) hinsichtlich deren Industrie 4.0-Reifegrad zu untersuchen und daraus ge-

wünschte Zielzustände abzuleiten. In den Handlungsfeldern selbst liegt der Fokus auf der in-

ternen vertikalen IT- und der unternehmensübergreifenden horizontalen IT-Integration. Das

ergänzende Reifegradmodell Personalwesen ist handlungsfeldübergreifend und deckt die not-

wendigen Kompetenzen und organisatorischen Anforderungen im Unternehmen ab. Im An-

schluss an die Definition der zu erreichenden Soll-Zustände werden erforderliche Maßnahmen

zur Umsetzung abgeleitet. Diese werden anhand von Kennzahlen messbar gemacht und in ein

bestehendes Kennzahlensystem integriert. Erst dadurch können reale messbare Zielvorgaben

gewährleistet und in Form konkreter Projekte realisiert werden. Das, in diesem Whitepaper

behandelte Vorgehensmodell ist gleichzeitig Grundlage zur Selbstbewertung aber auch Weg-

weiser hin zu Industrie 4.0.

# Welche wesentlichen Empfehlungen leiten wir ab?

Unternehmen verfolgen die Entwicklungen in den zuvor beschriebenen Handlungsfeldern un-

terschiedlich stark. Aus diesem Grunde benötigt jedes Unternehmen seine „eigene“ Roadmap

74 Geissbauer et al. 2014, S. 41.

75 Vgl. Obermaier 2016, S. 50.

76 Vgl. Merz 2016, S. 104.

Roadmap Industrie 4.0 - Fazit und Empfehlungen


Industrie 4.0, abhängig von seinen Möglichkeiten (Ressourcen) und Notwendigkeiten (Markt-

erfordernissen).77 Folgende Basis-Normstrategien sind für Unternehmen, welche ihre Indust-

rie 4.0 Ziele noch nicht (endgültig) definiert haben, empfehlenswert:78

Normstrategie 1: Implementierung schlanker Prozesse (Lean Management als notwen-

dige Voraussetzung für Digitalisierung und generell für Industrie 4.0)

Normstrategie 2: Investition in Digitalisierung in allen Unternehmensbereichen (IT als

Voraussetzung für Industrie 4.0 und speziell für neue Geschäftsmodelle)

Normstrategie 3: Förderung des notwendigen Know-hows der Mitarbeiter um das Po-

tential von Lean Management und Digitalisierung auszuschöpfen (der motivierte und

kompetente Mitarbeiter als Enabler von Industrie 4.0)

Normstrategie 4: Neue, digitalisierungsorientierte Geschäftsmodelle entwickeln.

Aus den genannten Handlungsfeldern und den definierten Normstrategien ergibt sich auto-

matisch eine höhere digitale Reife des Unternehmens, welche die Voraussetzung für (neue)

digitalisierte Geschäftsmodelle darstellt. Industrie 4.0 muss Teil der Unternehmensstrategie

sein, und ist daher auf höchster Managementebene zu verantworten und dementsprechend

personell zu verankern. Dabei ist eine frühzeitige Kommunikation der geplanten I4.0-Aktivitä-

ten an alle beteiligten Mitarbeiter und an den Betriebsrat vorzunehmen, um Akzeptanz für die

Veränderung sicher zu stellen. Auch Kunden und Lieferanten, welche von der Realisierung ei-

nes Industrie 4.0-Vorhabens betroffen sind, müssen frühzeitig über die daraus zu erwartenden

Änderungen informiert und in den Veränderungsprozess eingebunden werden. Im Regelfall

ist eine gemeinsame Erarbeitung von Lösungen für einzelne Aspekte von Digitalisierungsvor-

haben empfehlenswert.

77 Vgl. Tschandl/Mallaschitz 2016, S. 85-105.

78 Vgl. Tschandl/Mallaschitz 2016, S. 90-104.

Roadmap Industrie 4.0 - Literaturverzeichnis


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Tschandl, Peßl, Sorko, Lenartbizepaper.fh-joanneum.at/Whitepaper_I4.0_V2.0.pdf · ei Industrie 4.0 spricht man von der digitalen Vernetzung von Produktions- und Kommunikationssyste-men