Autor: meeo (Seite 1 von 3)

Supporting the Transformation Process to Smart Sustainable Cities in Switzerland

Blogautoren: Vicente Carabias-Hütter; Jörg Musiolik; Evelyn Lobsiger-Kägi; Pascal Vögeli; Anna Kohler; Onur Yildirim

Abstract

Challenges such as the digitalisation of administration, the change of cities through urbanisation, climate change and the restructuring of infrastructure systems in the energy and mobility sector require a rethinking of the existing urban development approaches. The Smart City concept enables cities to tackle these challenges in the sense of a holistic development approach across departments, networked with partners and supported by digital technologies. In Switzerland’s view, the Smart City concept goes far beyond administrative e-government and digitisation strategies. The overriding goal is to develop efficient and resource-saving solutions while at the same time increasing the quality of life and the attractiveness of the location. The overall aim is to create an innovative urban environment that involves the inhabitants and the economy and opens up new design possibilities.

From pilot projects to smart city initiatives and implementation

Many cities are currently on the way to becoming a Smart City. The most advanced cities have developed smart city strategies that build on and complement their long-standing experiences of sustainable urban development (cf. Bisello et al., 2017). In some cities there are already pilot projects in the form of living labs or urban districts in which smart city approaches are to be developed and tested for a city-wide rollout. Other cities have first experiences in the implementation of individual, topic-specific Smart City pilot projects. These projects often focus on the integration of different technologies and areas, the introduction of information and communication technologies and questions of integration and participation of the population

One possible solution for reducing energy consumption of street lighting is smart LED lights that only light up when someone is using the street. In addition, the street light could communicate with other lights and traffic sensors via an IoT network, produce electricity itself with a PV system or supply vehicles with electricity as an electric car charging station. New business models and participatory approaches are needed not only to meet the needs of the residents, but also to integrate them into the development process of solutions through co-creation. Further examples are „Share your Bicar„, a PV electric vehicle sharing system geared to urban areas, or „Social Power Plus„, which aims to raise awareness of energy system transformation among the population through gamification, energy-saving tips and feedback on their own energy consumption. The ZHAW’s „Virtual Smart City Hero“ project includes a virtual reality game that enables the inhabitants of a city to experiment with an emerging technology while at the same time recognising the potential of a Smart City (cf. West et al., 2019).

In Switzerland and elsewhere, cities moved from pure energy related governance activities such as the European Energy Award for local authorities towards an implementation of broader Smart City initiatives. These activities might accelerate the transition process of cities, since a joint governance and management of energy, mobility and housing issues is applied with the help of ICT. However, the number of successfully realized Smart City projects is still low. There seems to be a large gap between policy visions and implementation. Especially since one third of medium-sized and large cities are expected to define their Smart City roadmaps within the next few years, research governance of Smart City implementation is of key importance.

Supporting small and medium-sized cities

For the majority of small and medium-sized towns and municipalities in Switzerland, the introduction of the smart city theme is challenging. While pioneering cities have already gained initial experience in the implementation of smart cities in recent years, smaller and medium-sized cities need adequate support to get started. In order to meet this need, guidelines have been drawn up on behalf of the Swiss Federal Office of Energy (SFOE) in collaboration with a stakeholder support group. The guidelines present various steps, instruments, variants and practical examples for the implementation of smart cities, from which interested cities can choose according to their needs. These guidelines therefore not only summarise the relevant literature and experiences from pioneering cities, but also enable cities and municipalities to develop their own understanding and appropriate measures to implement their Smart Cities. In this respect, they support cities in the development, selection and implementation of project ideas. Once the cities have gone through this phase, many cities want to approach the implementation of Smart City by means of an overarching strategy and a corresponding organisational unit. For this institutionalisation phase, the guidelines present all relevant steps as illustrated in figure 1 (SFOE, 2019).

Figure 1: Steps towards Smart Sustainable Cities as illustrated by the Guidelines for Smart City Initiatives (SFOE, 2019)

The ZHAW supports cities and municipalities on their way to Smart Sustainable Cities and the associated solutions. This can be achieved through the intelligent networking of infrastructures with modern technologies, social innovation and the integration of relevant actors as well as transformation management, process support or support in strategy development. With the specially created ZHAW Smart Cities & Regions platform, the ZHAW bundles competencies and experiences across its institutes in order to use them to identify future business areas and innovations, apply promising use cases and to work within the Smart City Alliance.

The design, management, implementation, upscaling and monitoring of successful Smart City projects should be investigated in further research projects in order to provide recommendations for the management of holistic Smart City programmes. Ultimately, the aim is to establish and further develop a comprehensive innovation system in which actors enter into new cooperations and build networks.

Acknowledgements

Future-oriented research on the development of Smart Sustainable Cities was supported by the Swiss National Science Foundation in the project IZLRZ1-163866. The guidelines to the implementation of smart city initiatives in Switzerland got support from the Swiss Federal Office of Energy. We would like to take this opportunity to thank all those involved in the applied research process and the funding agencies.

Smart Waste Management mit dem Hai-Auge von ANTA SWISS

Blogautor: Linard Barth

Nicht erst seit Greta Thunberg kommt immer mehr die Diskussion auf, was eigentlich mit dem Müll passiert. Die Abfallberge sind auch für die Städte und Gemeinden ein Problem. Dagegen versucht ein Schweizer Unternehmen mit ihrem Abfallhai vorzugehen. Dank einem Studentenprojekt, konnten in einem Pilotversuch wertvolle Daten und Erkenntnisse gewonnen werden, um das sogenannte Waste Management auf „smart“ zu trimmen.

Der zunehmende Abfall wird auch in den Städten deutlich, gerade an schönen Sommertagen an beliebten Ausflugplätzen. Man möchte etwas in den Mülleimer werfen, doch dieser ist bereits überfüllt oder verstopft. Damit dies in Zukunft nicht mehr passiert, will ANTA SWISS AG mit ihrem «Hai-Auge» durchgreifen. Dieses überwacht den Füllstand der «Abfallhai» genannten Abfalleimer und übermittelt die Daten per Funk an die Online-Plattform «Hai-Insel». So können die Werkhofmitarbeiter bereits aus der Entfernung erkennen, ob es Zeit ist den Mülleimer zu leeren oder ob er bei der nächsten Tour ausgelassen werden kann, denn auch bei der Routenplanung wird die Effizienz hinsichtlich ökonomischer und ökologischer Faktoren immer wichtiger. 

Eine weitere Erfindung von ANTA SWISS AG ist der «Solar-Presshai». Dieser enthält eine elektronische Presse, die das Abfallvolumen um das drei- bis siebenfache verdichten kann und seine Energie dazu aus einem eigenen kleinen Solarmodul auf dem Deckel bezieht. Am Flughafen Zürich ist dieses Zukunftsszenario bereits Realität und läuft seit vielen Monaten erfolgreich.

Der smarte Abfallhai ©ANTA SWISS AG

Überzeugungsarbeit bei den Gemeinden

Nun steht für ANTA SWISS AG der nächste Schritt an, es gilt die Gemeinden vom Smart Waste Management Konzept zu überzeugen. Um die nötigen Argumente griffbereit zu haben, hat eine Studentengruppe der ZHAW ein Pilotprojekt begleitet und umfangreiche Analysen und Berechnungen der Mehrwerte in einer Seminararbeit festgehalten. 

Während einer zehnwöchigen Testphase in Zusammenarbeit mit der Gemeinde Münchenbuchsee und dem privaten Werkhofunternehmen Schwendimann AG konnte nachgewiesen werden, dass die Haie eine lohnende Investition, sowohl aus ökonomischer als auch ökologischer Sicht sind. Die Gemeinde Münchenbuchsee zählt 10’191 Einwohner auf einer Fläche von 880 Hektaren. Es wurden 101 Abfalleimer mit dem Hai-Auge ausgerüstet, die von der Schwendimann AG bewirtschaftet wurden. Fünf Wochen wurden die Mülleimer wie zuvor ohne Hai-Auge bewirtschaftet und weitere fünf Wochen wurden die Abfalleimer mit Hilfe der Daten des Hai-Auges und der Hai-Insel bewirtschaftet. 

Dabei konnte festgestellt werden, dass die Investitionen für die Hai-Augen bereits nach weniger als einem Jahr amortisiert sind. Dies ist möglich durch eine Einsparung der Arbeitszeit um 14%, durch die optimierten Leerungsrouten und den daraus resultierenden Kosteneinsparungen. Zudem konnten durch die Einsparungen bei Sprit und Abfallsäcken CO2-Einsparungen von 17% erreicht werden. Diese bereits beachtlichen Resultate dürften mit der Zeit sogar noch besser ausfallen, wenn die Smart Waste Management Prozesse nach der Einführungsphase noch besser abgestimmt sind.

Die Resultate im Überblick ©ANTA SWISS AG

Weitere Einblicke ins Projekt gibt uns Kim Bolleter, Masterstudentin an der ZHAW und Projektmitarbeiterin im Pilotprojekt mit Schwendimann AG und ANTA SWISS AG

Kim, wie war es für Dich an einem so praxisbezogenen Projekt zu arbeiten?

Es war sehr spannend und interessant einmal in ein komplett neues Themengebiet bzw. Arbeitsumfeld als gewohnt einzutauchen. Zudem konnten wir unsere erlernte Theorie in die Praxis transferieren, was die Motivation extrem gesteigert hat.

Hattest Du bereits etwas mit Abfallmanagement zu tun vor dem Projekt, oder kanntest Du den Abfallhai von ANTA SWISS AG bereits schon vorgängig?

Zuvor kannte ich die Firma ANTA SWISS AG nicht, den Abfallhai kannte ich aber vom Sehen. Spätestens beim Sichten der Firmenpräsentation kam dann der Aha-Effekt. Danach habe ich jeden Abfalleimer auf dessen Marke überprüft und musste dann schnell feststellen, dass das Design hie und da kopiert wurde.

Kim Bolleter, Masterstudentin an der ZHAW und Marketing Managerin

Was sind aus Deiner Sicht die grössten Herausforderungen für eine erfolgreiche Digitalisierung des Abfallmanagements in der Schweiz?

Ich denke die grösste Herausforderung ist, dass die Gemeinden die Relevanz dieses Themas erkennen und dann zusammenarbeiten. Vielleicht könnte der Staat mit Subventionierungen für CO2-Reduktionen belohnen oder die Digitalisierung voranbringen – ist aber schwierig zu beantworten.

Welches sind die Erfolgsfaktoren gewesen für die Durchführung des Pilotprojekts mit der Gemeinde Münchenbuchsee?

Die hohe Kooperationsbereitschaft der gesamten Belegschaft wie auch die Offenheit der Mitarbeitenden gegenüber neuen Technologien. Das war nicht unbedingt zu erwarten, darum haben wir zusätzlich mit den Mitarbeitern, welche die Abfalleimer tagtäglich leeren, qualitative Interviews geführt. Dabei haben wir festgestellt, dass eine gewisse anfängliche Grundskepsis schnell von den guten Resultaten und der Freude über die Aufwertung des Arbeitsplatzes überwogen wurde.

Was waren Deine überraschendsten Erkenntnisse aus dem Praxisprojekt?

Dass die Firma unsere Erkenntnisse 1:1 in die Praxis übernommen hat, was uns sehr erfreut hat. Wir sind stolz, dass die ANTA SWISS AG so zufrieden mit den aufbereiteten Kennzahlen ist, dass sie direkt eine kleine Broschüre zum Pilotprojekt mit unseren Resultaten erstellt hat und für ihr Marketing verwendet.

Smart Service Innovation

Blogautor: Jürg Meierhofer

Das Schlagwort «Digitalisierung» ist zum Alltagsbegriff geworden. Sie hat sich über die letzten Jahre in weite Bereiche von Gesellschaft und Wirtschaft ausgedehnt. Als Folge der Digitalisierung haben sich grosse Datenmengen angehäuft: z.B. aus Prozessen, aus Systemen für die Verwaltung von Kunden (CRM) und Ressourcen (ERP) oder auch aus dem Kundenverhalten im Web oder in Social Media. In neuerer Zeit fallen zunehmend Daten über vernetzte Produkte und Anlagen an. Dahinter stehen technologische Treiber wie die kostengünstige und breite Verfügbarkeit von Konnektivität auf Basis des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT), von Sensoren und Aktoren oder von fortgeschrittener Analytik.

Vor dem Hintergrund dieser vielversprechenden technologischen Innovationen kommt der Fokus auf den Nutzen für die Kunden oft zu kurz. Mit Digitalisierungsprojekten werden oft nur die Automatisierung und Effizienzsteigerung von Prozessen angestrebt. Die Kunden haben davon nur indirekte Vorteile. Digitalisierung kann sich aber bei geeigneter Gestaltung direkt auf den Kundennutzen auswirken und bessere oder neue Kundenerlebnisse schaffen. Die gezielte Erhebung und Verarbeitung von Daten spielt dabei eine wesentliche Rolle. Eine erfolgreiche Umsetzung Daten-basierter Ansätze muss vom Nutzen für die Kunden ausgehend konzipiert sein und dabei gleichzeitig die Potentiale der neuen Technologien nutzen, d.h. die beiden Enden eines Tunnels zusammenbringen. 

Mehr dazu in unserem SERVICETODAY Artikel.

Smart Services Summit, Zürich, 13. September 2019

Blogautor: Jürg Meierhofer

Das Proceedings des zweiten Smart Services Summits ist als eBook erschienen und kann hier von der Webseite der Swiss Alliance for Data-Intensive Services runtergeladen werden.

Die Swiss Alliance for Data-Intensive Services (Expert Group „Smart Services“) veranstaltete am 13. September 2019 in Zürich ihren zweiten Smart Services Summit am Business Campus von Swisscom in Zürich. Wir hatten 30 Teilnehmer am Gipfel – eine gute Mischung aus Personen von Industrie und Universitäten. Das Treffen begann mit fünf sehr gezielten Industrievorträgen über die Probleme und Herausforderungen der Digitalisierung in der Industrie und die Erwartungen an die Forschung im Bereich der Smart Services. Der Summit wurde auch vom ASAP Service Management Forum (Italien) getragen.

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Die Produktion von morgen

Blogautoren: Thomas Herrmann und Helmut Sedding

Die Produktion von morgen stellt sowohl Unternehmer, Mitarbeiter und Lieferanten, als auch IT-Spezialisten vor viele und komplexe Herausforderungen. Die Planung und Steuerung der Produktionsprozesse ist dabei ein zentrales Element: Wo früher vor allem Auslastung und Kapazität im Vordergrund standen, werden in Zukunft die individuellen Kundenwünsche im Vordergrund stehen. Von den Produktionsabläufen und Mitarbeitern wird dabei mehr Flexibilität verlangt, um stets eine hohe Termintreue und kurze Lieferzeiten gewährleisten zu können. 

Heute stehen bereits umfangreiche Daten zur Analyse der gesamten Produktionskette bereit. Damit können nicht nur Auswertungen vorgenommen, sondern auch effektivere und effizientere Entscheidungen herbeigeführt werden. Die Anforderungen und Erwartungen an die Produktions- und Softwaresysteme steigen somit ebenfalls. An Hand konkreter, beeindruckender Beispiele wurde aufgezeigt, wie die unterschiedlichsten Unternehmen heute die Digitalisierung innerhalb der Produktionskette nutzen: Zum Beispiel die Gärtnerei, die ihre Prozesse mittels RFID und Barcodes soweit optimiert hat, dass die automatisierte Befüllung von LKWs durch eine digitale Ressourcenplanung optimiert und die Lieferung termingerecht stattfindet. Oder im Baugewerbe, welches das Auftragsmanagement mittels ERP-Anbindungen und Mobile-App soweit digitalisiert hat, dass umständliche Papierprozesse auf der Baustelle wegfielen.

Die dritte Konferenz «Perspektiven mit Industrie 4.0» zum Thema «Produktion 4.0: Planung und Steuerung von Produktionsprozessen in der digitalen Welt» ist vor zwei Wochen erfolgreich über die Bühne gegangen. Und bereits beginnt die Planung für die 4. Austragung, welche am 2. September 2020 stattfindet. Nächstes Jahr werden sich die Teilnehmer und Referenten eingehend über die Einsatzgebiete und mannigfaltigen Nutzen von «Digitalen Zwillingen» austauschen können.   

Erfolgreiche dritte Durchführung CAS Industrie 4.0 und CAS Data Product Design an der ZHAW

Blog-Autor: Jürg Meierhofer

Zum dritten Mal haben dieses Jahr die beiden parallel laufenden „CAS Industrie 4.0 – von der Idee zur Umsetzung“ und „CAS Data Product Design“ („Smart Service Engineering“) abgeschlossen. An der Diplomfeier vom 10. September haben zahlreiche hoch motivierte und inspirierte Teilnehmende ihr Zertifikat in Empfang genommen. Herzliche Gratulation!

Ein Highlight an der Diplomfeier war der Austausch mit Patrick Kehrli, Gründer und Geschäftsführer von Prosim, der in seinem Referat und in der Diskussion einen Einblick gab, wie sich ein Startup mit Data Science und Simulation erfolgreich im Markt bewegt.

Der Erfolg dieser Weiterbildungen zeigt auf, dass es bei den Begriffen „Digitalisierung“, „Industrie 4.0“, „Künstliche Intelligenz“ u.v.m. eine reichhaltige Fachebene hinter den Schlagworten gibt. Die Ausgestaltung der Digitalisierung benötigt Expertinnen und Experten, welche in der Breite und in spezialisierten Disziplinen auch in der Tiefe aktuelles Know How haben und dieses in interdisziplinären Teams auch kommunizieren, teilen und zu neuen Lösungen kombinieren können (sog. „teams of T-shaped people“).

Die Anmeldungen für die nächsten Durchführungen ab Februar 2020 laufen bereits.

Digitialisierungsnavigator für KMU

Blog-Autor: Jürg Meierhofer

Die Digitalisierung wirkt sich auf Organisationsbereiche wie Strategie, Produkte und Dienstleistungen, Investitionsvolumen, Personalqualifizierung, Rekrutierung von Spezialisten und Organisationsstrukturen sowie auf das Unternehmensumfeld wie politische, rechtliche, infrastrukturelle und kompetenzfördernde Rahmenbedingungen aus. Das Projekt „Nutzenbasierter Digitalisieren gsnavigator“ (DigiNav) entwickelte ein Verfahren zur systematischen Erfassung, Analyse, Priorisierung und Umsetzung von Digitalisierungspotenzialen in KMU. Im Mittelpunkt stehen der wirtschaftliche Nutzen sowie der ganzheitliche Beitrag zum Unternehmenserfolg.

Der Digitalisierungsnavigator kann hier heruntergeladen werden: http://bzi40.eu/de/publikationen/tags/arbeitswelt/298-nutzenbasierter-digitalisierungsnavigator-wie-kmu-ihre-digitalisierungsstrategie-selbst-entwickeln-koennen

Wachsende Bedeutung der Dienstleistungen

Die ZHAW hat sich aktiv an diesem Projekt beteiligt mit dem Beitrag „Service Transformation und Service Engineering“ beigesteuert hat. Die wirtschaftliche Bedeutung von Services (Synonym: Dienstleistung) nimmt zu. Dies spiegelt sich im kontinuierlichen Wachstum des Dienstleistungssektors (so genannter tertiärer Sektor) wider, der einen erheblichen Anteil an Wirtschaftsleistung und Beschäftigung ausmacht. Die Verlagerung auf Dienstleistungen wird durch gesättigte Märkte und intensiven Wettbewerb getrieben. Auch auf der Kundenseite lässt sich ein Bedarf an Servicevorteilen erkennen: Die Kundennachfrage entwickelt sich in Richtung Serviceverträge und Leistungsgarantien. Die Verlagerung des Fokus von Produkten auf Dienstleistungen ist daher für produzierende Unternehmen von zentraler Bedeutung. Für produzierende Unternehmen besteht das Potenzial für zusätzliche Umsätze auf der Basis von Dienstleistungen. Die Anbieter erweitern ihr Produktgeschäft um margenstärkere Dienstleistungen, was auch die Kundenbindung erhöht. Darüber hinaus generieren Dienstleistungen auf Basis der installierten Basis stabilere Cashflows bei den Umsätzen. In diesem Kapitel werden diese Entwicklung diskutiert und konkrete, für KMU geeignete Instrumente aufgezeigt, mit denen der Wandel vom Produkt zum Dienstleister angegangen werden kann.

Das Projekt IBH-Lab KMUdigital ABH 044 DigiNav wird aus Mitteln des Interreg-Programms „Alpenrhein-Bodensee-Hochrhein“, dessen Mittel vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Schweizer Bund zur Verfügung gestellt werden, gefördert.

Operationelles Risiko-Management in der Industrie 4.0

Blogautor: Ralf Mock

Für die Industrie, z.B. die Fertigungsindustrie und die Chemie, gehört die Suche nach Gefahren und potentiellen Störungen zum Produktionsprozess dazu. Das ist Teil des ihres etablierten operationellen Risikomanagements. Diese gilt auch nach der Transformation der Produktionssysteme in Richtung Industrie 4.0 bzw. Smart Manufacturing: Es gelten die branchenüblichen gesetzlichen Vorgaben und Standards, beispielsweise zur Arbeits- und Umweltsicherheit, um mit potentiellen oder realen Gefahren umgehen zu können. Die Erfahrung zeigt aber, dass das Risikomanagement nach ISO 31000:2018 mit den darin eingebetteten Verfahren und Prozessen des Risikoassessment (erkennen, analysieren und evaluieren von Risiken) schwieriger wird. Möchte ein Unternehmen die gewohnten Ansätze des Risikomanagements aus «alten Tagen» übernehmen, so hat es in der Praxis mit mehreren Problemen zu kämpfen:

  • Die zu untersuchenden Systeme sind komplexer, da Systeme der Informationstechnik (IT) massiv an Steuerung und Regelung der Anlagen beteiligt sind. 
  • Mit IT Security und (klassischem) Risikoassessment kommen zwei Denkansätze zusammen, die sich nicht über alle Analyseziele und methodische Konzepte einig sind.
  • Klassische Methoden des Risikoassessments kommen mit Industrie 4.0 an methodische und praktische Grenzen. 

Allerdings kommt man durch das Denken in Funktionsebenen auch mit den klassischen Verfahren des Risikoassessments weiter. Zumeist lässt sich eine physische Ebene identifizieren (z.B. eine Produktionsstrecke), die über eine Kontrollebene überwacht und gesteuert wird (z.B. Leitwarte mit SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)). Schliesslich ist als dritte Ebene das Internet zu nennen. Eine Störung auf der physischen Ebene kann direkt Personen-, Sach- oder operationelle Schäden verursachen und ist die Domäne des klassischen Risikoassessments. Die Kontrollebene leitet über zu IT Security Risk Assessment und der Analyse von Mess- und Überwachungseinrichtungen, einschl. der Analyse potentieller Fehlern, die an der Mensch-Computer-Schnittstelle entstehen können. Die oberste Ebene sieht dann das Internet als wesentliche Infektionsquelle der Anlage durch Schadsoftware und ist die Domäne der IT Security.

Die Zusammenarbeit mit Experten und Expertinnen mit unterschiedlichem fachlichen Hintergrund gestaltet sich mitunter unerwartet schwierig. Diese Schwierigkeit kann dadurch entstehen, dass für die IT Security Daten und Informationen als Assets des Unternehmens das primär zu schützende Gut sind (und die Bedrohung der Assets von aussen kommt). Für das klassische Risikomanagement sind jedoch Personen und die Umwelt das zu schützende Gut, das hauptsächlich durch unternehmensinterne Gefahren, z.B. durch die Freisetzung gefährlicher Stoffe, bedroht ist. Mit der Industrie 4.0 kommen somit zwei Bereiche zusammen, die in früheren Tagen nebeneinander ihre Aufgaben erfüllen konnten. Das Management eines Unternehmens sollte sich dieser unterschiedlichen Denkschulen bewusst sein, um die Prozesse eines modernen Risikomanagements effizient gestalten zu können.

Die Verknüpfung über die drei Ebenen kann auch die bekannte Methoden des Risikoassessments nutzen: Das Bow Tie Diagram und die Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) sind weitverbreitete und praxisnahe Werkzeuge des Risikomanagements in einem Unternehmen. Beide Methoden helfen dabei, die Ursachen eines unerwünschten Ereignisses (z.B. ein Serverausfall) und die daraus resultierenden Konsequenzen zu beschreiben. Sie berücksichtigen auch vorhandene Gegenmassnahmen. Die FMEA versucht darüber hinaus, Häufigkeit und Ausmass des Ereignisses abzuschätzen, und damit eine Risikozahl zu generieren. Mit dem Ansatz der drei Funktionsebenen lässt sich der klassische Ansatz neu strukturieren und im Sinne des Risikomanagements des Gesamtsystems in der Industrie 4.0 vervollständigen. Beispielsweise kann ein veralteter Virenschutz als Konsequenz die Infektion eines Servers auf der Kontrollebene bedeuten und ist hier die Ursache für die Übermittlung eines falschen Steuerwertes an die leitzentrale. Dies ist dann wiederum die Ursache für einen falsch synchronisierten Produktionsprozess, was einen Produktionsstopp zur Folge haben könnte. Eine etwas erweiterter Ansatz ist, dass man die unabhängig voneinander erstellten Analysen auf den Funktionsebenen nach Ursache-Wirkungs-Ketten über alle Ebenen hin untersucht und die Ergebnisse miteinander verbindet.

Im Fazit macht Industrie 4.0 die Risikomanagementprozesse nach ISO 31000:2018 nicht einfacher. Sie verlangt die (noch) engere Zusammenarbeit von (noch mehr) Personen aus den verschiedensten Fachgebieten, die im Unternehmen fachlich und organisatorisch (noch) enger zu koordinieren sind. Dies kann nur über ein übergreifendes und gemeinsames Verständnis zu Methoden und Zielen des Risikomanagements erfolgen. Der CAS Industrie 4.0 der ZHAW liefert hierzu einen Beitrag.

Wie kann ein Digital-Twin erweitert werden?

Blogautor: Patrick Gujer

Im Umfang einer Projekt- und Diplomarbeit entwickeln zwei Studenten der School of Engineering der ZHAW an einem kollaborativen Roboter.

Poppy, der humanoide Roboter der ZHAW als Baukasten in Form eines Digital Twins, bildet für das Studententeam die Grundlage für das Projekt und dient neben der guten Einstiegsmöglichkeit ins Thema Systems Engineering auch als Experimentierplattform für Erweiterungen. 

Angefangen mit einer Projektarbeit als Vorstudie für den geplanten intelligenten Greifmechanismus, erarbeiteten die Studenten Teilkomponenten in Bereichen der Steuerungstechnik und Modellierung von physischen Bauteilen.  So wurden anhand verschiedener Greifkonzepten, Prototyp-Aufbauten mit Lasercut und 3D-Druck sowie der Verwendung von Vision-Algorithmen mit MATLAB, Ideen und Berechnungen validiert und nach Pflichtenheft für den weiteren Projektverlauf fixiert. 

Das Szenario zeichnet nun bis dato die Erkennung von farbigen Objekten, das Berechnen der Bahnkurve des multi-artikulären Greifarms, den Greifmechanismus und das Herausgeben der farbigen Objekte (M&Ms) an den User aus. Softwareseitig kann nun eine Baugruppe kinematisch mit virtuellen Sensoren vollständig simuliert werden. Doch eines ist nun klar: Für die komplette Realisierung einer Erweiterung an einen bereits bestehenden Digital Twin sind interdisziplinäre Teams gefragt, sogar auch schon bei Studentenarbeiten. Inwiefern real-time-Daten zusammengeführt und ausgewertet werden können, hängt von der gesamten Produkt-DNA, sprich dem detaillierten Aufbau mit RFLP im Produktentwicklungsprozess ab. 

Data-driven Services für KMU

Wie ist der aktuelle Stand und die Entwicklung der datengesteuerten Dienste speziell in KMU und im Vergleich zur Situation der Großunternehmen? Für beide wird die Erhöhung des Anteils der Dienstleistungen am Gesamtgeschäft als wesentlich erachtet. Dabei verschiebt sich das Muster der Dienste in Richtung “advanced Services”, für welche die Kompetenzen zur Bearbeitung und Analyse von Daten relevant sind. Dies stellt insbesondere für KMU eine Herausforderung in Bezug auf Know How, Organisation und Kultur dar.

In einer Literaturrecherche, gefolgt von einer Feldstudie, haben wir diese um diese Herausforderung analysiert. Die Feldstudie umfasste eine Reihe von Tiefeninterviews mit KMU und eine breite quantitative Umfrage. Es hat sich gezeigt, dass für KMU in der Nutzung von Daten für Dienstleistungen das Potential bereits heute gross ist und in Zukunft noch wächst. Im Gegensatz zu Großunternehmen ist der Umsatzanteil des Dienstleistungssektors für KMU noch unterkritisch, wird aber voraussichtlich zunehmen in den kommenden Jahren. Die Beschaffung von Daten aus der installierten Basis an Produkten stellt für KMU eine deutlich grössere Herausforderung dar als für Großunternehmen. In den KMU mangelt es an Kenntnissen und Kompetenzen in Data Science. Sie zeigen jedoch eine größere Bereitschaft zur Teilnahme an gemeinsamen Kompetenzzentren mit anderen Unternehmen. 

Daher muss eine Reihe spezifischer Maßnahmen in Betracht gezogen werden, um die KMU in ihrer Entwicklung in Richtung daten-getriebener Services zu unterstützen. Vor diesem Hintergrund sind die Services eng mit der Strategie jeder Organisation und ihrer Anpassung an den Wettbewerb im digitalen Zeitalter verknüpft. Daten-getriebene Services sind Teil digitaler Geschäftsmodelle, die aus ressourcenbasierter Sicht neue Fähigkeiten sowie aus marktbasierter Sicht eine sich ändernde Wettbewerbsstruktur und neue Wettbewerbsregeln berücksichtigen.

Die Studie haben wir durchgeführt im Rahmen des Projekts Data Science für KMU des IBH-Labs KMUdigital. Am 13. Mai 2019 haben wir an der Spring Servitization Conference 2019 in Linköping (Schweden) das Paper CHALLENGES AND APPROACHES WITH DATA-DRIVEN SERVICES FOR SMES: INSIGHTS FROM A FIELD STUDY präsentiert (Paper-Autoren: Jürg Meierhofer, Petra Kugler, Roman Etschmann).

Blog-Autor: Jürg Meierhofer

Das Projekt IBH-Lab KMUdigital ABH 69 Data4KMU wird aus Mitteln des Interreg-Programms „Alpenrhein-Bodensee-Hochrhein“, dessen Mittel vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Schweizer Bund zur Verfügung gestellt werden, gefördert.

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