digitale Transformation Biowissenschaften

Die Chance, Biowissenschaften mit Industrie 4.0 zu transformieren, ist da, doch herkömmliche Digitalisierungsansätze versagen dabei, Unternehmen den Einstieg zu erleichtern, sie an Veränderungen anzupassen und eine kontinuierliche Verbesserung zu ermöglichen. Infolgedessen haben diese Ansätze ihre Versprechen hinsichtlich der Unterstützung von Initiativen in den Bereichen Agilität, Compliance, Qualität, Wettbewerbsfähigkeit und Produktionsvolumen nicht eingehalten.

In diesem Leitfaden werden wir den derzeitigen Niedergang traditioneller Lösungen erörtern und neue Ansätze aufzeigen, die Unternehmen im Bereich Biowissenschaften gewählt Biowissenschaften , um digitale Transformation. Wir werden den Paradigmenwechsel von Top-down zu Bottom-up betrachten und untersuchen, wie die Demokratisierung digitaler Technologien Unternehmen dabei geholfen hat, diese Transformation mühelos zu bewältigen.

Lassen Sie uns zunächst einmal vergleichen, wie der Produktionsplan in einer nicht-digitalen Umgebung im Vergleich zu einer digitalen Umgebung aussieht.

Nehmen wir als Beispiel ein typisches Problem im Büro. Hier ist eine Herausforderung für ein typisches Büro mit etwa 80 Mitarbeitern, in dem es nur zwei Toiletten gibt. Die Enttäuschung, wenn man zur Toilette geht und feststellt, dass beide besetzt sind, ist an der Tagesordnung, und infolgedessen führen mehrfache Wege und Warteschlangen zu Ineffizienzen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Toiletten in einem Flur versteckt liegen, sodass man nur schwer erkennen kann, ob sie frei sind.

Im Rahmen eines Hackathons kamen zwei Ingenieure auf die Idee, zwei IIoT an den Türen anzubringen und deren Verfügbarkeit über ein I/O-Gateway zu erfassen. Anschließend verbanden die Ingenieure dieses Gateway mit einer Tulip (namens Toilep) und leiteten die Informationen an Slack weiter, wo die Mitarbeiter einen Bot bitten konnten, direkt von ihrem Schreibtisch aus die aktuellsten und genauesten Informationen zur Verfügbarkeit der Toiletten abzurufen.

Warum also dieses Beispiel?

Man könnte meinen, dies sei nur ein weiteres belangloses Problem im Büro, doch tatsächlich ähnelt es sehr den Problemen, mit denen Hersteller bei der Planung und Terminierung der Produktion konfrontiert sind.

Wenn man den Gang zur Toilette als Arbeit und die Toilette selbst als den Arbeitsplatz betrachtet, an dem diese Arbeit verrichtet wird, könnte man meinen, die effizienteste Art, Toilettengänge zu planen, bestünde darin, eine Excel-Tabelle zu erstellen, in der jeder Person ein Zeitfenster zugewiesen wird. Oder?

Nun ja … nicht ganz. Dieses System geht von einer sehr statischen Welt aus, in der es keine Schwankungen, keine unerwarteten Ereignisse und keinerlei Verschwendung gibt. Und genau das trifft in der Fertigung einfach nicht zu. Produktionsprozesse sind geprägt von häufigen Schwankungen und Veränderungen.

In einem typischen Produktionsprozess können Teammitglieder geplante Arbeiten vorziehen, stornieren oder zurückstellen, was bedeutet, dass die ungenutzten Anlagen (oder in diesem Beispiel die freie Toilette) für andere zur Nutzung freigegeben werden können. Daher ist die Erhöhung der Flexibilität und Transparenz bei der Produktionsplanung und -terminierung für einen agilen Betriebsablauf von entscheidender Bedeutung.

Wie lässt sich dieser Wandel im Rahmen digitale Transformation nun digitale Transformation ? Um zu verstehen, welche kulturellen und technologischen Veränderungen diese Transformation erfordert, betrachten wir diesen Paradigmenwechsel zunächst aus einer Bottom-up-Perspektive.

Am obigen Beispiel würde ein Top-down-Ansatz darin bestehen, die Toilettenzeiten mithilfe von Excel-Tabellen zuzuweisen, während der Bottom-up-Ansatz die Nutzung der Toilep-App beinhalten würde. Wenn die Planung von denjenigen initiiert wird, die die Maßnahme durchführen, spricht man von einem Bottom-up-Ansatz.

Hier sind die Unterschiede zwischen den beiden Steuerungssystemen (hierarchische Steuerung vs. emergente Steuerung).

Traditioneller Top-down-Ansatz

Herkömmliche Planungssysteme und die Produktionslogistik verfolgen einen Top-down-Ansatz (hierarchischen Ansatz). Dabei wird der Produktionsprozess in Anwendungen, Steuerung und Geräte unterteilt. So ist beispielsweise der häufig verwendete ISA 95 ein prozessorientierter Ansatz, der sich auf die Top-down-Steuerung konzentriert. Er speist Stammdaten in Produktionssysteme ein, um zu definieren, was der Prozess bewirkt, wie etwa Geschäftsprozesse und Fabrikprozesse. Die menschliche Perspektive wird dabei nicht berücksichtigt.

Beim Top-down-Ansatz geht man davon aus, dass die Art und Weise, wie die Arbeit gestaltet ist, unverändert bleibt. Da das System sehr starr ist, wird die Entscheidung für ein bestimmtes System nur selten revidiert.

Der Bottom-up-Ansatz im Zeitalter von Industrie 4.0

Im Umfeld von Industrie 4.0 wird Arbeit aus einer Bottom-up-Perspektive betrachtet, einem Konzept der emergenten Steuerung. Durch das Aufkommen des IoT Internet der Dinge) sind Menschen und Maschinen in die Lage versetzt worden, auf der unteren Ebene miteinander zu interagieren, wodurch Fertigungsbereiche mit einem agileren System betrieben werden können.

Dieses Modell verzichtet auf traditionelle Hierarchien und löst sich vom ISA 95-Standard. Anstatt von oben vorzugeben, wie die Produktion ablaufen soll, bestimmen die über IoT und die Mitarbeiter in der Fertigung gesammelten Daten, wie die Produktion geplant und angepasst werden soll.

„Der Bottom-up-Ansatz ist hier, um zu bleiben, der Top-down-Ansatz hingegen nicht“

Wir sind uns bewusst, dass dies eine kühne Behauptung ist. Dennoch ist ISA 95 in dieser neuen Ära der Fertigung kein tragfähiges Modell mehr.

Mit einem stärker auf den Menschen ausgerichteten Ansatz können wir uns von reinen Prozessen lösen und uns stärker darauf konzentrieren, was Menschen in der Fertigungsumgebung tatsächlich tun. Im Zeitalter von Industrie 4.0 geht es darum, den Mitarbeitern und Bedienern in der Fertigung den Einsatz digitaler Technologien zu ermöglichen, die die Quelle der Produktivität sein werden. Dies ist der einzige Weg, um in einem zunehmend turbulenten und wettbewerbsintensiven Fertigungsumfeld agil zu bleiben.

Industrie 4.0 und Pharma 4.0 versprechen eine um eine Größenordnung höhere Produktivität. Sie helfen Herstellern dabei, um eine Größenordnung schneller, effizienter und qualitativ hochwertiger zu arbeiten. Mithilfe vernetzter Systeme bewirkt Industrie 4.0 in kurzer Zeit einen exponentiellen Anstieg der Produktionseffizienz.

Zwar birgt die Einführung von Industrie 4.0 gewisse Risiken, doch bieten die Vorteile einer erfolgreichen digitale Transformation Ihrem Unternehmen die Möglichkeit, schneller als je zuvor voranzukommen. Daher ist es wichtig zu prüfen, welche digitalen Fähigkeiten den größten Einfluss auf das Geschäft haben würden, und mit risikoarmen, wachstumsstarken Möglichkeiten zu beginnen.

Wie aus der Grafik ersichtlich ist, nimmt das Produktivitätswachstum umso exponentieller zu, je weiter die digitale Transformation .

Um den Nutzen des eingegangenen Risikos zu maximieren, müssen Unternehmen zunächst ermitteln, welche digitalen Fähigkeiten ihnen den höchsten Ertrag bringen würden. Dabei müssen sie zunächst feststellen, an welcher Stelle des aktuellen Produktionszyklus sie sich befinden.

Welche digitalen Kompetenzen benötigen Sie?

Bevor wir mit Sicherheit sagen können, welche digitalen Fähigkeiten das Produktivitätswachstum vorantreiben werden, müssen wir zunächst die Art der Fertigung bewerten, über die wir derzeit verfügen. Auf diese Weise können wir fundiert beurteilen , wie digitale Technologien zur Unterstützung des Geschäftsmodells eingesetzt werden können, und auf ein risikoarmes, wachstumsstarkes Modell hinarbeiten.

Eine Möglichkeit hierfür ist der Lebenszyklusansatz. Wenn Ihr Werk beispielsweise neue Technologien einführt – etwa die Produktion des neuen Covid-19-Impfstoffs –, befinden Sie sich höchstwahrscheinlich in der Phase der Agilität. Sie benötigen ein anpassungsfähiges Prozessmodell, das Ihnen dabei hilft, neue Technologien in die bestehenden Strukturen zu integrieren.

Die obige Grafik zeigt fünf verschiedene digitale Funktionen nach Produktionslebenszyklus.

Im Sinne der Agilität (adaptives Prozessmodell) verläuft der Zyklus in folgender Reihenfolge:

• die Einhaltung der Vorschriften zur Erlangung einer Lizenz (gleichbleibende Qualität der Dokumentation)
• Qualitätsprüfung (konstante Produktqualität)
• Ausweitung und Steigerung des Produktionsvolumens ( um die Marktnachfrage zu decken)
• Wettbewerbsfähigkeit bewahren, um mehr zu produzieren (optimale Herstellungskosten)

Je nach der aktuellen Phase des Lebenszyklus Ihres Unternehmens können Sie ermitteln, welche digitalen Funktionen Sie derzeit benötigen, um Ihre Produktivität zu maximieren.

Wenn wir mit verschiedenen Werksleitern über die aktuelle Situation in ihren Fertigungsbereichen sprechen, läuft es immer auf einige kleinere Herausforderungen hinaus, die in ihrer Summe zur Steigerung der Gesamtproduktivität des Werks beitragen. So ist beispielsweise die zweite Schicht möglicherweise nicht so produktiv wie die erste, es kann zu Materialschwankungen kommen, und eine wichtige Maschine ist möglicherweise aufgrund fehlender Teile nicht ordnungsgemäß eingerichtet.

Eine Reihe kleinerer Herausforderungen, die scheinbar nur geringe Auswirkungen auf den gesamten Produktionsprozess haben, hat oft ihre Ursache in mehreren kritischen Problemen, die von Grund auf diagnostiziert werden müssen.

Nachdem diese kleinen Probleme identifiziert wurden, können Hersteller anhand ihrer Geschäftsziele festlegen, welche Herausforderungen sie zuerst angehen möchten. Auf der Grundlage dieser Prioritätenliste lässt sich eine Fertigungs-App so konfigurieren, dass sie spezifische Anforderungen und die eigentlichen Ursachen der Probleme berücksichtigt.

Das Wichtigste bei diesem Paradigmenwechsel ist, dass die digitale Transformation Änderung oder den Austausch bestehender Maschinen, Werkzeuge und Systeme digitale Transformation . Hersteller können sich schrittweise an den Plan herantasten, zunächst ermitteln, wo die Probleme liegen, und dann digitale Technologien so einsetzen, dass sie die Bediener unterstützen und ihnen die Daten liefern, die sie benötigen, um diese Produktivitätssteigerung zu erzielen.

Neben dem Bottom-up-Ansatz ist ein weiterer entscheidender Faktor für Industrie 4.0 das Konzept der Demokratisierung digitaler Technologien. Das bedeutet, dass digitale Technologien für alle Mitarbeiter in der Produktion zugänglich sind – und zwar nicht nur im Sinne der bloßen Verfügbarkeit. Sie sind für jeden leicht zu erlernen und anzuwenden.

Dank der Demokratisierung digitaler Technologien können Betreiber Aktivitäten und Prozesse über eine intuitive Benutzeroberfläche steuern, die mit der physischen Welt um sie herum vernetzt ist. Dies unterscheidet sich von den traditionellen Fertigungssystemen, die nur von Fachkräften mit fortgeschrittenen Kenntnissen bedient und verwaltet werden konnten.

Nehmen wir zum Vergleich einen alltäglichen Gegenstand. Die Demokratisierung der digitalen Technologie in der Fertigung funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie die Nutzung eines Mobiltelefons. Man muss kein Software-Experte oder Mobilfunktechniker sein, um eines zu bedienen. Ein modernes Mobiltelefon mag in seiner Bauweise hochkomplex und fortschrittlich sein, doch praktisch jeder kann innerhalb weniger Minuten lernen, wie man es bedient. Dank modernster Funktionen sind Mobiltelefone mittlerweile so weit demokratisiert, dass auch normale Nutzer ihre Geräte so programmieren können, dass sie bestimmte Aktionen auslösen, wie zum Beispiel das Einschalten des Lichts bei Sonnenuntergang. Noch vor zehn Jahren hätte ein solcher benutzerdefinierter Auslöser ein sehr hohes Maß an Fachwissen und Erfahrung im Bereich der Automatisierung erfordert.

Die digitale Fertigung ist menschenzentriert

In der traditionellen Industrie 3.0 bestand der Ansatz darin, den Menschen außen vor zu lassen und sich auf die Automatisierung von Prozessen und Maschinen zu konzentrieren. Die Mitarbeiter in der Produktion waren gezwungen, die Technologie so zu nutzen, wie sie war – daher der Begriff „Top-down-Ansatz“. Dies zwang viele Produktionsstätten dazu, ihre Prozesse an die auf höherer Ebene definierten Systeme anzupassen.

In der Industrie 4.0 ist dies undenkbar. Der technologische Wandel hat den Weg für Fertigungssoftware geebnet, die sich an Menschen und Prozesse anpasst. Es geht nicht mehr darum, zunächst den Prozess zu betrachten und dann zu entscheiden, welches Werkzeug zur Unterstützung der verschiedenen Prozessschritte eingesetzt werden kann.

In dieser neuen Ära werden Probleme aus der Perspektive der Mitarbeiter in der Produktion und ihres Arbeitsumfelds betrachtet. Es geht darum, die individuellen Anwendungsfälle und die täglichen Herausforderungen zu verstehen und den Bedienern und Mitarbeitern dabei zu helfen, App-Lösungen zu entwickeln, die sich mit anderen Geräten vernetzen lassen. Daten in den Händen der Bediener und Mitarbeiter ermöglichen einen flexibleren und agileren Produktionsprozess.

Wenn Sie wissen möchten, wie Tulip Ihrem Fertigungsbereich dabei helfen Tulip , einen stärker auf den Menschen ausgerichteten Ansatz in der Fertigung zu verfolgen, nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf.