Bei jeder Einführung von Großtechnik gibt es Fehlersituationen, die erst im Betrieb sichtbar werden. In solchen Situationen ist das betriebliche Planungssystem oft hilflos, und simples Sich Durchwurschteln hilft nur kurzfristig. Industrie 4.0 enthält Prinzipien, die dazu geeignet sind, mit solchen Fehlern umzugehen.

„Alles wird immer komplizierter“ ist eine beliebte Klage in Gesprächen über den technischen Fortschritt. Und in der Tat, die stetig zunehmende Komplexität ist eines der wesentlichen Kennzeichen der modernen Gesellschaft. Diese Entwicklung ist der Hauptgrund für ihre enorme Leistungsvielfalt und hat unseren heutigen Wohlstand ermöglicht. Gleichzeitig hat sich dies aber als Aufbruch in ein Abenteuer erwiesen: die Komplexität ist unvermeidlich mit hohen Risiken verbunden.

Die Risiken jedoch abschaffen zu wollen bedeutet, den technischen Fortschritt ebenfalls abzuschaffen, und damit die moderne Gesellschaft, so wie sie ist, zu zerstören. Der Aufbruch ins Abenteuer ist nicht rückgängig zu machen. Wir müssen also mit den Risiken klarkommen und versuchen, die Entwicklung der Technik wenigstens in eine gewünschte Richtung zu steuern.

Fast parallel zur Suche nach Steuerungsmöglichkeiten läuft die Analyse ihres Scheiterns ab. Insbesondere die beiden klassischen Strategien der direkten zentralen Planung und des simplen Sich Durchwurschtelns sind ungeeignet, den Problemen zu begegnen.

Deshalb hat es immer wieder Versuche gegeben, auf einer mittleren Stufe zwischen den beiden Extremen zu steuern. Industrie 4.0 enthält Prinzipien, die genau dies versprechen. Eine Steuerung mit mittlerer Reichweite ist hier schon eingebaut. Mehr noch: es ist ein elementares Merkmal der neuen Produktionsweise. Das hat es in der Form bei der Einführung einer neuen Großtechnik noch nie zuvor gegeben.

Planung

Die Idee von Planung ist, möglichst alle vorstellbaren Ereignisse in einem Modell abzubilden. Man will sich gegen alle Vorkommnisse absichern und, so gut es geht, kosteneffizient arbeiten. Deshalb enthält Planung immer die Tendenz, selbst zu kompliziert zu werden; je mehr man ins Modell aufnimmt, desto mehr kann man schließlich planen. Je größer aber das Modell, desto schwieriger ist es handhabbar.

Darüber hinaus ist das grundsätzliche Defizit von Planung, dass sie aus der Vergangenheit auf die Zukunft schließt. Nur das, was bekannt ist, kann geplant werden, denn wie will man etwas steuern, über das man nichts weiß? Es ist aber so, das in komplexen Systemen, wie z.B. Automobilfabriken, prinzipiell unvorhersagbare Ereignisse entstehen.

Die Praxis in den Fabriken sieht meist so aus, dass Planung vor allem einem undurchschaubaren, bürokratischen Prozesses gleicht, der nicht die gewünschten Ergebnisse erzeugt und die Mitarbeiter demotiviert. Die herkömmlichen ERP-Systeme erweisen sich oft als starr und unflexibel. Vor allem in Fehlersituationen, also wenn etwas Ungeplantes eintritt, das hätte eingeplant werden müssen, sind sie meist hilflos.

Sich Durchwurschteln

Die Strategie des Sich Durchwurschtelns wird in der Wissenschaft auch Inkrementalismus genannt. Er ist dort durchaus als ernstzunehmende Methode anerkannt, schon deshalb, weil er in der Praxis oft angewendet wird.

Der Inkrementalismus ist eine Art evolutionäre Anti-Planung, bei der auf grundlegende Veränderungen verzichtet und stattdessen ein leicht kontrollierbarer Wandel am Maßstab des schon Bestehenden angestrebt wird. Mit anderen Worten: man wurschtelt sich durch.

Die größte Attraktion der inkrementellen Methode ist die Ausblendung des Komplexitätsproblems. Dies macht sie anwendbar. Wenn es zum Beispiel in einer Fabrik ein unvorhergesehenes Problem gibt und die Produktion stoppt, kann das vom Planungssystem typischerweise nicht abgefangen werden. Nun tritt der Panikmodus ein, und die Experten müssen das Problem beseitigen, egal wie. Dabei geht es nur um den kurzfristigen Erfolg, ohne sich um die langfristigen Folgen zu kümmern. Um dies zu erreichen, werden immer wieder Methoden verwendet, die nie geplant waren, aber Ergebnisse versprechen.

Die größte Attraktion des Sich Durchwurschtelns ist aber auch sein größter Nachteil, denn durch seine Einfachheit kann es den komplexer werdenden Prozessen in der Industrie nicht begegnen. Kurzfristige Erfolge sind durchaus möglich, aber mit hohen Kosten belastet, da die langfristigen Folgen komplett ausgeblendet werden.

Steuerung unter Industrie 4.0

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Die beiden beschriebenen Strategien sind weit verbreitet, aber schlecht dazu geeignet, immer komplexere Vorgänge zu steuern. Die Prinzipien von Industrie 4.0 können hier ein Ausweg sein, weil ein Teil der Steuerung aus der Gesamtplanung herausgenommen und auf die Produktionselemente verlagert wird.

Versuche der flexiblen Auslegung von Maschinen und ERP-Systemen hat es in den letzten Jahrzehnten immer wieder gegeben. Aber erst mit Industrie 4.0 besteht die Aussicht eines grundlegenden Wandels. Es ist die erstmalige Einführung von Technik in großem Maßstab, in der eine Steuerung mit mittlerer Reichweite zwischen Gesamtplanung und Inkrementalismus explizit zu den wesentlichen Bestandteilen gehört.

Wodurch genau wird nun in einer Fabrik nach den Prinzipien von Industrie 4.0 eine Steuerung mit mittlerer Reichweite realisiert? Im Wesentlichen dadurch, dass eine Eigenintelligenz in die Produktionsmaschinen und in die Produkte eingebaut ist, die selbstständige Handlungen ermöglicht. Zudem sind sie miteinander vernetzt und können kommunizieren. Dadurch werden sie zu Cyber Physical Production Systems (CPPS), die die Grundbausteine von Industrie 4.0 sind. Wenn auch noch die Lieferkette integriert ist, lässt sich das Unplanbare einplanen.

Produktionsmaschinen beispielsweise können verschiedene Varianten eines Produktes herstellen und dazu selbstständig Rohstoffe anfordern; die Produkte suchen sich den kostengünstigsten Weg durch die Fabrik. Zudem kann in unvorhergesehenen Situationen flexibel reagiert werden. Wenn zum Beispiel das Band steht, könnte die Fertigung automatisch auf noch funktionierende Teile der Fabrik verlagert werden, während die fehlerhaften CPPS schon ihre Reparatur beauftragt haben. Das zentrale Planungssystem ist daran gar nicht beteiligt.

Dabei mangelt es trotzdem nicht an Kontrollmöglichkeiten. Die Beteiligten am Produktionsprozess sind vertikal immer eng mit dem Planungs-System (ERP) verbunden, sodass die eingebauten Freiheiten nur innerhalb der vorgegebenen Regeln genutzt werden. Zudem entsteht durch die permanente und umfassende Datensammlung der CPPS ein vollständiges virtuelles Abbild der Fabrik, das für alle Arten von Auswertungen genutzt werden kann.

Eine solche Steuerung mit mittlerer Reichweite hat zum einen den Effekt, dass das Planungsmodell weniger komplex ist, weil nicht mehr alles von oben geplant werden muss. Zum anderen führt es dazu, dass Probleme besser lokal begrenzt werden können. Dann steht nicht gleich das ganze System, wobei nur noch inkrementalistische Aktionen helfen, die langfristig teuer sind. Vielmehr sind Umwege möglich, die trotz auftretender Fehler eine kostengünstige Produktion ermöglichen. Das Unplanbare ist eingeplant; Fehler sind kein Anlass zur Panik, sondern von vorneherein kalkuliert, ohne zu wissen wie genau sie aussehen.

Zu einer Steuerung mit mittlerer Reichweite gehört auch, die betrieblichen Informationssysteme anzupassen, und von deren starren Determinismus zumindest teilweise abzurücken. Planung ist, genau wie Technik, ab einem bestimmten Level von Komplexität ebenfalls ein Experiment. Man weiß erst im produktiven Einsatz, ob sie sich bewährt, denn die Wirklichkeit ist eben nicht vollständig berechenbar. Da herkömmliche Planungssysteme dies nicht einplanen, sind sie hilflos, wenn etwas Ungeplantes passiert.

Dies müsste im Modell aber berücksichtigt werden, und zwar in dem Sinn, dass es selbst veränderbar ist. Und zwar nicht in einem bürokratischen Prozess mit Antragstellung, Gremien und langen Entscheidungsprozessen, sondern weil es – genau wie die Technik in der Fabrik – Freiheitsgrade eingebaut hat, die von den Beteiligten anerkannt sind.

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