Entwicklung eines integrierten Frameworks für Industrie 4.0 Retrofit-Lösungen

Abstract

Die aktuelle Entwicklungsstufe der Industrialisierung, die Industrie 4.0, verspricht kommunizierende und intelligente Maschinen, zusätzliche Produktions- und Leistungspotenziale sowie gänzlich neue Geschäftsmodelle. Für die Industrie 4.0 ist es notwendig, dass Maschinen und Anlagen mit Sensoren sowie Hard- und Softwarekomponenten ausgestattet sind. Bei vielen Neuanlagen gehören diese Technologiekomponenten mittlerweile zum Ausstattungsstandard. Die Lebenszyklen der Bestandsanlagen im Maschinen- und Anlagenbau von bis zu 30 Jahren stehen Neuinvestitionen jedoch häufig im Wege. Die Nachrüstung von aktuellen Technologien, welche auch als Retrofit bekannt ist, bietet hier die Chance bestehende Maschinenparks mit überschaubaren Investitionen zukunftsfähig zu machen. So können global viele Millionen Bestandsanlagen erfolgreich digitalisiert werden und deren Betreiber an den Chancen zukünftiger Industrie 4.0-Konzepte partizipieren. Jedoch sind Retrofits und die Chancen von Retrofits für den Maschinen- und Anlagenbau bisher kaum erforscht.Es mangelt sowohl an konzeptionellen Modellen als auch an praxisnahen Bewertungskonzepten zur Entwicklung, Auswahl und Integration von Retrofit-Lösungen. Daher wird in der vorliegenden Arbeit ein erstes konzeptionelles Framework entwickelt und vorgestellt, welches die Strategie-, Geschäftsmodell- und Anforderungskomponenten von Retrofit-Lösungen integriert abbildet. Die Entwicklung des Frameworks erfolgt durch Kombination, Weiterentwicklung und Anpassung etablierter Modelle aus der Wissenschaft.Moderne Forschungsansätze zu Product-Service-Systems (PSS) und Servitisation-Konzepten sowie die Transformation von transaktionsfokussierten Geschäftsmodellen zu X-as-a-Service-Modellen versprechen den industriellen Branchen nicht nur Differenzierungsmerkmale zum Wettbewerb, sondern auch höhere Gewinnmargen und eine geringe Konjunkturanfälligkeit. In der Arbeit wird daher ein besonderer Fokus auf den Bereich der datenbasierten und -unterstützten Geschäftsmodelle im Retrofit-Kontext gelegt, da diese Konzepte Unternehmen ein besonders hohes Potenzial bieten.Das hier vorgestellte integrierte Framework kann nicht nur industrieübergreifend Verantwortliche bei Retrofit-Projekten in der Praxis unterstützen, sondern auch als Ausgangsbasis für zukünftige Forschungsvorhaben im Bereich Retrofit dienen.

The current development stage of industrialization, Industry 4.0, promises communicating and intelligent machinery, additional production and performance potentials as well as entirely new business models. To enable Industry 4.0, it is necessary to equip machinery and equipment with sensors as well as hardware and software components. These technology components are already the norm for new systems. Life cycles of the existing machinery and equipment can range up to 30 years and thus hinder investments in new, replacing assets. Upgrading the existing machinery and equipment with new technologies, which is also known as Retrofit, offers the chance to make existing machinery pools fit for the future through manageable investments. This approach allows the successful digitalization of millions of existing machines and allows its operators to participate in the opportunities of future Industry 4.0 concepts. However, Retrofits and its opportunities for the machinery and equipment industry are barely explored.Currently, there is a lack of conceptual models and practical valuation concepts to develop, select and integrate retrofit solutions. Therefore, a novel conceptual framework, which depicts the strategy, business model and requirement components in an integrated way, will be developed and presented in this work. The framework is developed by combining, enhancing and adapting established scientific models.Modern research approaches to Product-Service-Systems (PSS) and Servitization concepts as well as the transformation from transaction-focused business models to X-as-a-Service models promise not only differentiating features compared to competitors for industrial industries, but also higher profit margins and a low cyclical vulnerability. Thus, this work focuses explicitly on the area of data-based and -supported business models within the retrofit context, since these concepts offer a particularly high potential to companies.The presented integrated framework is not only able to support responsible managers with their retrofit projects across all industries in practice, but can also be used as a starting point for future research in the retrofit area.