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Ideen für die „digitale Chemieindustrie“ werden nun schon seit einigen Jahren diskutiert. Während die Hersteller von Feinchemikalien und Pharmazeutika das Konzept höherer Flexibilität und kleinerer Losgrößen zunehmend aufgreifen, hat die „traditionelle“ chemische Grundstoffindustrie immer noch Schwierigkeiten damit, die neue Philosophie mit einem Geschäft in Einklang zu bringen, das über Jahrzehnte vor allem auf Effizienz und weniger auf Flexibilität getrimmt wurde. Ein Argument, das man gar nicht so selten hört: Wir produzieren Grundstoffe in großen Mengen, die sich kaum individualisieren lassen – „Losgröße 1“ ist etwas für Unternehmen, die näher am Kunden sind.

Michael Dejmek von hte, Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für katalytische Prozesse, lässt das nicht gelten: „Nur weil die Industrie im Tonnenmaßstab pro Kampagne denkt, heißt das nicht, dass kleinere Losgrößen nicht gebraucht würden – bisher sind sie nur nicht möglich.“ Er sieht eine ganze Reihe von Vorteilen, die mit der Umsetzung von „Industrie 4.0“ in der chemischen Industrie realisiert werden könnten: Höhere Flexibilität, kleinere Losgrößen zu wettbewerbsfähigen Kosten, kleinere Produktionsanlagen, eine weit größere Produktvielfalt. „Im Moment dauert das Umrüsten viel zu lang. Wir sind zur Reaktion verdammt – wenn etwas anderes produziert werden soll, müssen viele Parameter angepasst werden, und wir starten bei Null. Industrie 4.0 bedeutet Aktion: Wenn man seinen Prozess gut genug kennt, kann die erste oder zweite Produktcharge schon marktfähig sein.“

 

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Das bedeutet nicht nur Zeitersparnis, sondern eine viel geringere Ausschussrate. Auch sein eigenes Unternehmen spürt den Druck sich verändernder Marktanforderungen: Zogen sich Projekte früher über Monate oder sogar Jahre hin, verlangen die Kunden heute alle paar Wochen Anpassungen. „Deshalb sind die Umrüstzeiten so wichtig geworden“, sagt Dejmek. Sein Rat: Wer so viele Daten wie irgend möglich nutzt, kann seine Prozesse besser verstehen, daraus extrapolieren und so beim Aufsetzen eines neuen Prozesses im ersten Schritt dem Optimum deutlich näher kommen. Wer darüber hinaus technische Lösungen einsetzt, um händische Arbeit zu vermeiden und Wochenenden und Nächte außerhalb der Schichtzeiten zu nutzen, kann seine Umrüstzeiten erheblich verringern.

Eine der Voraussetzungen, um verfügbare Daten zu nutzen, ist die entsprechende IT. Mark Talford von Britest Ltd. weist darauf hin, dass diese nun endlich Schritt hält mit Ideen, die schon seit 10 oder 15 Jahren im Umlauf sind: „Wir sind heute tatsächlich in der Lage, das Prozesswissen mit Wissen zur Modellierung von modularen Anlagen zu verknüpfen und so schnell und kostengünstig zu besseren Entscheidungen zu kommen.“ Besonders Hersteller von Pharmazeutika und Feinchemikalien prüfen nun, wie Konzepte der „Future Production“ für die Formulierung und die modulare Produktion einsetzbar sind, und sie denken auch darüber nach, inwieweit sie sich in die Herstellung von Wirkstoffen im Pilotmaßstab übertragen lassen. Große Firmen wie BASF bereiten sich derweil darauf vor, neue Geschäftsmodelle umzusetzen. Dabei erweitern sie ihr Angebot entlang der Wertschöpfungskette hin zu integrierten Lösungen, etwa beim 3D-Druck oder bei der Nutzung von Echtzeitdaten in Lackierstraßen, um Lackfarben zu optimieren. Der Schlüssel zum Erfolg liegt darin, auch unkonventionelle Ideen zu entwickeln – oder, wie Michael Dejmek sagt: „Henry Ford soll gesagt haben „hätte ich die Leute gefragt, was sie wollen, hätten sie gesagt: schnellere Pferde“. Wenn man nicht weiß, was überhaupt möglich ist, kann man es auch nicht nachfragen.“ Herauszfinden, was möglich ist, ist also die nächste große Aufgabe für Technologieanbieter und Chemieproduzenten.

 

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Direkt zum Whitepaper Digitalisierung der Chemieindustrie

Digitalisierung ist in aller Munde – aber was damit gemeint ist, reicht vom Kühlschrank, der die Milch nachbestellt, bis zur automatisierten Fertigungsstraße, die die Stoßstange vor Montage blau, gelb oder grün lackiert. Auch in Verbindung mit der chemischen Industrie ist immer häufiger von Digitalisierung oder „Chemie 4.0“ die Rede. Das war der DECHEMA Anlass, um den Jahreswechsel 2015/16 eine Befragung in den rund 120 DECHEMA- und ProcessNet-Gremien durchzuführen und einen Thementag Digitalisierung mit deren Vertretern zu organisieren.

Digital integrierter Standort2.jpgDie Befunde waren teils überraschend: Zwar spielt Digitalisierung in fast allen Unternehmen und Organisationen eine Rolle, wurde aber bis dahin kaum in den Gremien diskutiert. Auch das Verständnis, was Digitalisierung bedeutet, ging sehr weit auseinander. High-Throughput-Technologie, „klassische“ Mess- und Regeltechnik, flexible Produktion, e-learning waren nur einige Schlagworte, die genannt wurden.

Diese Rückmeldungen und die Ergebnisse des Thementags im Februar 2016 wurden in den letzten Wochen gesichtet, geordnet und systematisiert. Die Ergebnisse wurden zudem in Beziehung gesetzt zu Papieren, die in der jüngeren Vergangenheit in verschiedenen Gremien publiziert wurden.

Daraus ist ein Whitepaper Digitalisierung entstanden, das heute kurz vorgestellt wird. Anliegen dieses Papiers ist es, die verschiedenen Themenbereiche der Digitalisierung und ihre Auswirkungen in Bezug zur chemischen Industrie zu setzen.

Auf den ersten Blick ist die chemische Industrie heute bereits in vielen Bereichen stark „digitalisiert“. Die wirklichen Veränderungen, die durch große Datenmengen, hohe Rechnerkapazitäten und neue Algorithmen möglich werden, stehen aber noch bevor:

Vermehrte Integration von Standorten und standortübergreifenden Systemen, aber auch die Entwicklung disruptiver Produktinnovationen auf Basis gewonnener Daten setzen die Kopplung interner und externer Daten (Kundendaten) voraus. Doch bislang gibt es Widerstände mit Blick auf Datensicherheit und kritisches Wissen, die diese Zusammenarbeit behindern. Diese Hürden können nur gemeinsam und auf Basis klarer Absprachen und nicht zuletzt Vertrauen überwunden werden.

Von der digitalen Transformation wird auch die modulare Produktion profitieren, da vielfach die Produktion flexibler werden muss. Modulare Produktionsanlagen können vor allem dort ihre Stärken ausspielen, wo viele unterschiedliche Reaktionsschritte nötig sind und nur geringe Mengen eines hochwertigen Produktes hergestellt werden, also insbesondere in der Fein- und Spezialchemie. Doch um eine ökonomisch sinnvolle Produktion sicherzustellen, sind noch viele Entwicklungsschritte notwendig. Insbesondere standardisierte Module und Datenschnittstellen werden benötigt, um beispielsweise ein einfaches “Plug&Play” und die digitale Kommunikation der modularen Anlagen untereinander zu ermöglichen.

Nur so ist ein schneller Austausch von Modulen möglich. Gleichzeitig gilt es auch, große Datenmengen („Big Data“), wie sie beispielsweise Echtzeitsensor-Netze liefern, zu analysieren. Für all diese Anforderungen benötigt die chemische Industrie neben der entsprechenden Hardware und geeigneten Algorithmen auch qualifiziertes Fachpersonal („Chemotroniker“, „IT-Chemiker“).

Produktionsseitig ist in der Fein- und Spezialchemie seit Jahren ein Trend zu modularer und kontinuierlicher Produktion auszumachen. Diese bei weitem noch nicht abgeschlossene Entwicklung soll der Branche dabei helfen, den zunehmend individuellen Kundenansprüchen zeitnah und ökonomisch zu entsprechen. Neuartige digitale Steuerungselemente und –software sind hierbei wichtig, um tatsächlich ökonomisch in Kleinstmengen individuell zu produzieren.

Neben all den genannten Beispielen liegt für die Chemiebranche das wahrscheinlich größte Entwicklungspotential in digitalen Service-orientierten Geschäftsmodellen. Die Weiterentwicklung der Agrarchemie hin zu einer Service-orientierten Branche, die dem Kunden einen Mehrwert durch die Kombination von Daten (Wetter, Schädlingsbefall, Bodenbeschaffenheit) und Agrarchemieprodukten verkauft, zeigt beispielhaft auf, welche Möglichkeiten in der Fein- und Spezialchemiebranche bestehen, bestehende Geschäftsmodelle weiter zu entwickeln und neue zu schaffen – unerlässliche Schritte zur Sicherung des Innovations- und Produktionsstandortes Deutschland. Wir wollen mit diesem Whitepaper auch einen Anstoß geben, die Diskussion über neue Geschäftsmodelle, die in unserer Industrie erst begonnen hat, weiter zu intensivieren und die Chancen zu nutzen.

Soweit in Kürze das Zwischenfazit des Whitepapers. Es handelt sich um eine „Work in Progress“ – auch deshalb haben wir davon abgesehen, es in gedruckter Form zu verteilen. Es ist stattdessen im DECHEMA-Blog veröffentlicht, wo wir uns Rückmeldungen und Ergänzungen aus unserer Community wünschen. Wir denken dabei auch an die Experten, die in den einzelnen Unternehmen intensiv mit der Digitalisierung befasst sind – auch wenn sich das Whitepaper im Ergebnis weniger an diese richtet, sondern eher an all die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Prozessindustrie, für die die Digitalisierung bislang ein großes, aber wenig greifbares Thema ist.

Wir freuen uns, wenn auch Sie als Fachmedien unsere Einladung annehmen, sich an der Entwicklung einer stringenten Vision einer digitalisierten Chemieindustrie zu beteiligen.

Zum whitepaper-digitalisierung_final

 

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