Herausforderungen der Industrie wandeln sich: Ein Ausblick auf das Jahr 2024

Wie verändern sich die Trends und Herausforderungen des Jahres 2023 oder könnten im neuen Jahr fortbestehen? Im vergangenen Jahr überwanden Unternehmen aller Branchen die Unsicherheiten der jüngeren Vergangenheit und wagten gleichzeitig einen Blick in eine Zukunft mit grossem Potenzial.

Zu den wichtigsten Innovationen im Markt zählten das anhaltende Wachstum intelligenter und vernetzter Produkte in vielen Branchen, wo die Unternehmen versuchen, die Funktionalität und das Benutzererlebnis durch Software und Elektronik zu verbessern, sowie ein zunehmendes Interesse an sauberen Energiequellen. Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Lieferkettenmanagement, der Dynamik der Arbeitskräfte und der nachhaltigen Innovation sorgten im vergangenen Jahr für Unsicherheit, boten aber auch wichtige Chancen für Innovationen und kreative Lösungen.

Branchenübergreifende Trends wie diese sind relativ stabil und daher sind die Herausforderungen, denen sich die Unternehmen in diesem Jahr stellen müssen, weitgehend dieselben wie bisher. Das heisst aber nicht, dass sich nichts geändert hat. Es gibt Unterschiede von Jahr zu Jahr, auch wenn sie noch so subtil sind, und sie werden grosse Auswirkungen auf Branchen und Unternehmen haben.

Mit Blick auf das Jahr 2024 denke ich über diese Trends nach, bezogen auf den Druck, den jeder einzelne Trend auf die Branchen ausübt. Dies wird durch eine entsprechende Druckanzeige (Abbildung 1) veranschaulicht. So können wir jeden Trend im Verhältnis zu den anderen untersuchen und beurteilen, wie er sich in den letzten zwölf Monaten verändert hat.

Anhand dieser Reihe von Manometern, von denen jedes einem Trend oder einer Herausforderung gewidmet ist, können wir darüber nachdenken, wie sich die Messwerte auf diesen Manometern von 2023 bis 2024 verändern und was die Ursache für die jeweilige Druckveränderung sein könnte:

Wie können sich Unternehmen auf die Herausforderungen der Zukunft vorbereiten? Es ist von entscheidender Bedeutung, über die unmittelbaren Schwankungen des industriellen Drucks hinauszublicken. Die Unternehmen müssen eine Strategie verfolgen, um für die Zukunft widerstandsfähiger, agiler und anpassungsfähiger zu werden. Der beste Weg dahin ist die digitale Transformation. Sie ermöglicht es Unternehmen, ihre Geschäfte sowohl in der realen als auch in der digitalen Welt zu führen. Diese Verbindung von realer und digitaler Welt erschliesst eine entscheidende Ressource: Daten. Die Zusammenführung der beiden Welten ermöglicht den Datenfluss zwischen allen Stakeholdern, die an der Entwicklung eines Produkts oder am Produktionsprozess selbst beteiligt sind.

Natürlich erzeugt jedes Unternehmen viele Daten. Der wirkliche Unterschied zeigt sich zwischen den Unternehmen, die einfach nur versuchen, bisher getrennte Daten miteinander zu verbinden, und jenen, die sich bemühen, diese Daten zu nutzen, um tiefere Einblicke zu gewinnen und einen Mehrwert für das Unternehmen zu schaffen. Auf diese Weise können Unternehmen einen höheren Reifegrad bei ihrer digitalen Transformation erreichen und noch leistungsfähigere Funktionen nutzen.

Der Erfolg eines Programms zur digitalen Transformation hängt natürlich von mehr als nur von Tools und Technologien ab. Tools und Technologien sind einerseits unverzichtbar. Andererseits ist die Art und Weise, wie diese Tools eingesetzt werden, ebenso entscheidend für die Realisierung von Verbesserungen. Wie reagieren die Menschen im Unternehmen auf den Wandel und wie werden die umgebenden Prozesse angepasst, um den Anwendern bei der Nutzung der Technologie zu helfen? Während der COVID-Pandemie sahen wir, wie Unternehmen auf eine plötzliche und unerwartete Störung reagierten: Oft kauften sie neue Tools, die sie wahrscheinlich nicht brauchten, während sie auf andere Tools verzichteten, die wahrscheinlich nützlicher gewesen wären. Noch nachteiliger war, dass viele dieser Unternehmen keine Zeit oder Mühe investierten, um ihre neuen Tools zu verstehen. Auch fehlte das Verständnis, wie die Prozesse aktualisiert werden mussten, um die Lernkurve abzuflachen und den grössten Nutzen aus jedem Tool zu ziehen.

In der Tat ist es wichtig, all diese Aspekte zu berücksichtigen, um das Potenzial der digitalen Transformation voll auszuschöpfen. Sobald ein neues Tool identifiziert wurde, das einen Prozess umgestalten kann, muss dieser Prozess optimiert oder neu definiert werden, um die Vorteile dieses Tools zu nutzen. Die Benutzer müssen darin geschult werden, wie sie dieses Tool und den neuen Prozess effektiv nutzen können. Zudem benötigen sie kontinuierliche Unterstützung bei der Erweiterung ihrer Kenntnisse. Die Digitalisierung breitet sich dann im gesamten Unternehmen aus, indem dieser Vorgang wiederholt wird: strategische Implementierung neuer Tools und Prozesse und Schulung der Benutzer, um die Akzeptanz zu beschleunigen. Eine solche Strategie der digitalen Transformation hilft Unternehmen, widerstandsfähiger und anpassungsfähiger zu werden und sich auf die Störungen der Zukunft vorzubereiten.

Die Gewissheit, dass dieser Prozess einen massgeblichen Beitrag zur Umsetzung neuer digitalisierter Lösungen und zur Erzielung von Erfolgen leisten kann, basiert auf meiner persönlichen Erfahrung. In einer früheren Position war ich Teil eines Teams, das ein Autopilotsystem für ein Verkehrsflugzeug entwickelte. Unsere grösste Herausforderung bestand darin, dieses Autopilotsystem zu entwerfen und zu entwickeln und dabei den kostspieligen Prozess der Erprobung in der Luft zu vermeiden. Unsere Lösung bestand darin, ein digitales Modell des Flugzeugs zu erstellen, komplett mit Flugsystemen, aerodynamischen Eigenschaften, Steuersystemen und mehr. Dieses Modell integrierten wir dann in eine Hardware-in-the-Loop-Simulation mit Datenerfassungshardware. Auf diese Weise konnte unser Team das Flugzeug virtuell steuern und dabei wichtige Daten sammeln. So entstand ein komplettes Flugzeugmodell und die Flugtests konnten abgeschlossen werden, ohne den Boden zu verlassen.

Unsere ursprüngliche Zielsetzung war die Reduzierung der Flugtestzeit für das Autopilot-Entwicklungsprogramm um 66 Prozent. Im Verlauf des Programms haben wir nicht nur dieses Ziel erreicht, sondern es sogar übertroffen, indem wir das Testprogramm mit einer beeindruckenden 85-prozentigen Reduzierung der Flugtestzeit erfolgreich abschlossen. Zusätzlich dazu gelang es uns durch kontinuierliches Lernen und die fortlaufende Optimierung von Tools und Prozessen, einen hochrealistischen Flugsimulator zu entwickeln. Dieser Simulator ermöglichte es uns wiederum, Flugzeugkonzepte und -entwürfe zu evaluieren, noch bevor sie physisch existierten. Dieser bahnbrechende Ansatz erforderte zweifellos erhebliche Ressourcen und Investitionen, jedoch resultierte er in einer beträchtlichen Rendite. Heutzutage sind solche Methoden unabdingbar für die Entwicklung zukunftsweisender, intelligenter Produkte.

Ermutigend ist, dass Technologiepartner wie Siemens heute viel leistungsfähigere Lösungen sowie Branchenerfahrung und technologisches Know-how anbieten können, um die digitale Transformation anzustossen und Unternehmen auf ihrem Weg zu unterstützen.
 
Natürlich spielt Technologie eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung digitalisierter Lösungen für die Herausforderungen von morgen. Künstliche Intelligenz (KI) wird entscheidend dazu beitragen, die Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Datendurchsatz zu erhöhen, was wiederum eine beschleunigte Produkt- und Prozessbewertung und -innovation ermöglichen wird. Schon heute kann KI dabei helfen, alltägliche Aufgaben zu automatisieren, sodass Ingenieure mehr Zeit haben, sich auf die Lösung von Designaufgaben zu konzentrieren. In naher Zukunft werden sich die Fähigkeiten der KI als noch wirkungsvoller erweisen, da sie die Grundlage für den höchsten Reifegrad der digitalen Transformation bilden werden.

In der Produktion wird die Konvergenz von Informations- und Betriebstechnologien (IT/OT) für mehr Flexibilität und Transparenz sorgen und die Hersteller in die Lage versetzen, durch Echtzeit-Prozessüberwachung in der Fertigung fundierte Entscheidungen zu treffen. Die IT/OT-Konvergenz ermöglicht es Managern, die geschäftlichen Auswirkungen von Fertigungsaktivitäten einfach zu bewerten. Zudem unterstützt und fördert sie die Zusammenarbeit in den Bereichen Planung, Terminierung und Fabrikleistung, was zu einer höheren Effizienz führt.

Die digitale Transformation kann Unternehmen dabei helfen, den unmittelbaren Druck, der 2024 auf sie zukommt, zu bewältigen. Sie kann diese Unternehmen darüber hinaus unterstützen, wenn diese planen, über die reine Datenverknüpfung hinauszugehen, hin zu höherentwickelten Funktionen wie der Automatisierung des Datenmanagements und schliesslich der Optimierung von Produkten und Prozessen in geschlossenen Kreisläufen. Tatsächlich sehe ich die digitale Transformation als eine Reise, die fünf wichtige Meilensteine umfasst (Abbildung 2): Konfiguration, Verknüpfung, Automatisierung, generatives Design und Closed-Loop-Optimierung.

Führende Unternehmen im Bereich der digitalen Transformation befinden sich heute in der Regel in den ersten beiden Phasen dieses Reifungsprozesses. Diese Stufen sind die Konfiguration, das heisst die Umstellung von einem dokumentenbasierten auf ein modellbasiertes Datenframework, und die Verknüpfung. Letztere ermöglicht es, die Silos aufzubrechen, in denen heute modellbasierte Daten isoliert sind. Diese beiden Stufen verbessern die Nachvollziehbarkeit und Zugänglichkeit von Daten im gesamten Unternehmen erheblich. Zudem tragen sie dazu bei, die Prozesseffizienz zu steigern, die technische Flexibilität zu verbessern und die Ergebnisse selbst bei aggressiven Projektzeitplänen zu verbessern.

Solche Vorteile sind schon sehr wertvoll, aber sie reichen nicht aus, um den Druck abzufangen, dem die Unternehmen weiterhin ausgesetzt sind. Mit einem höheren Reifegrad der digitalen Transformation werden nicht nur die Daten eines Unternehmens erschlossen, sondern es werden auch fortschrittliche Technologien eingesetzt, um diese Daten als Multiplikator für Ingenieure, industrielle Planer, Techniker und andere zu nutzen.
 
Auf der dritten Ebene geht es um die Automatisierung von Aufgaben, angefangen bei alltäglichen Dingen bis hin zu immer komplexeren Vorgängen, die bisher nur von Menschen ausgeführt werden konnten. Diese höheren Formen der Automatisierung werden KI-Technologie nutzen, um technische und andere Prozesse zu verändern. Die Rolle der KI wird im Zuge der digitalen Transformation weiter wachsen. Die vierte Ebene, das generative Design, nutzt die Fähigkeiten der KI zusätzlich, um Entwürfe von Produkten, Fertigungsprozessen und anderen Artefakten in Übereinstimmung mit der Designhistorie eines Unternehmens und auf der Grundlage von Nutzereingaben zu erstellen.

In diesem Zusammenhang wird der Begriff «generatives Design» für ein breiteres Spektrum an Fähigkeiten verwendet, als sie heute in Softwarepaketen verfügbar sind. Anstatt die physische Geometrie einer einzelnen Komponente zu optimieren, kann KI-gestütztes generatives Design domänenübergreifend arbeiten, um verschiedene Anforderungssätze zu integrieren und die Leistung auf Systemebene zu optimieren. Dies wird sicherlich mit Teilsystemen beginnen, bevor die domänenübergreifende Generierung eines ganzen komplexen Produkts gelingt.

In der letzten Phase wird diese generative Designtechnologie in einem geschlossenen Kreislauf aus Generierung, Bewertung, Iteration und Auswahl eines optimierten Designs eingesetzt. Eine KI generiert Tausende von Entwürfen für ein Produkt oder System, bewertet diese Entwürfe anhand verschiedener Anforderungen und wählt den oder die Entwürfe mit der höchsten Leistung aus. Diese Auswahl wird von einem Team menschlicher Ingenieure überprüft, um die Qualität sicherzustellen und die endgültige Auswahl für die Verfeinerung und schliesslich die Produktion zu treffen. Mit diesen Fähigkeiten können Teams von Dutzenden von Ingenieuren das erreichen, wofür früher Hunderte oder Tausende von Ingenieuren erforderlich waren.

Um es erneut zu unterstreichen: Die digitale Reifung ist ein Prozess, den Unternehmen mit einem Plan und einer langfristigen Perspektive beginnen sollten. Die Einzelheiten dieser Reise werden von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich sein und die Bewältigung der täglichen Herausforderungen wird Flexibilität und starke Partnerschaften im gesamten industriellen Ökosystem erfordern. Unternehmen, die sich auf diesen Weg begeben, werden nicht nur die Herausforderungen und den Druck des Jahres 2024 meistern, sondern auch der Konkurrenz einen Schritt voraus sein. Denn sie arbeiten schneller und effizienter und entwickeln gleichzeitig fortschrittliche und intelligente Produkte und Prozesse.