NOW.NEXT.FUTURE.

USING CLEANROOM TECHNOLOGY

Frank Duvernell

• Verlag: tredition
• Jahr: 2017
• ISBN:
  9783743961425
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Maschinenbau Allgemein

Die vierte industrielle Revolution - Industrie 4.0 - ist in vollem Gange. Technologietrends wie Internet der Dinge, Smart Factory, 3D-Druck, Künstliche Intelligenz, Robotik oder Big Data verändern drastisch unsere Produktions- und Arbeitswelten. Nutznießer dieser Umwälzungen ist auch die Reinraumbranche. Oft unsichtbar, aber unverzichtbar für moderne Fertigung und Forschung, legt dieser viele Milliarden schwere Wirtschaftszweig den Grundstein für selbstfahrende Autos, hochauflösende Bildschirme und effiziente Weltraumforschung. Autor Frank Duvernell, seit 32 Jahren erfolgreicher Reinraum-Unternehmer aus Leipzig, betrachtet vor diesem Hintergrund die Zukunftsfähigkeit der Reinraumbranche und ihrer Anwender und fordert eine zeitgemäße proaktive Innovationskultur. Volle Auftragsbücher, überdurchschnittliches Wachstum verstellen oft, so seine These, den Blick für die notwendigen Investitionen in Technologie, Businessmodelle und Personal. Das Buch versteht sich als Weckruf und will Mut machen, altbewährte Strukturen und Denkweisen über Bord zu werfen.

Kapitel 1 – Herausforderungen

„Das Internet der Dinge entsteht im Reinraum.“

Schöne, saubere Welt

Erinnern Sie sich? Mit „Ariel wäscht nicht nur sauber, sondern rein“ sicherte sich Schauspielerin Johanna König alias Klementine ihren Platz im Olymp der deutschen Fernsehwerbung. Etwa zeitgleich fanden erste Schutzutensilien wie weiße Kittel, Kopfhauben oder Handschuhe Eingang in die deutsche Produktion. Das Thema „Reine Produktion“ fasste in Deutschland in den 1950/1960er Jahren Fuß und setzte sich seither zunehmend in den Köpfen von Forschern, Ingenieuren und Managern fest. Damals fand der Reinraum vor allem in der Optik, der Mikrotechnik und in der frühen Raumfahrt seine Anwendung. Davor befasste sich eher die Medizin mit der Materie im Hinblick auf die Sterilität im OP oder die Hygiene in Krankenhäusern. Erinnert sei hier an den Urvater der Hygiene, den ungarischen Arzt Ignaz Semmelweis.

Das Wissen um verunreinigende Störfaktoren aller Art reicht allerdings viel weiter zurück. Sehr kenntnisreich beschrieben von Win Labuda in seiner Abhandlung „Zur Geschichte des reinen Arbeitens“. Danach hat schon der römische Gelehrte Marcus Terentius Varro (116 - 27 v. Chr.) mit Blick auf Infektionskrankheiten die vermuteten Bakterien und Viren beschrieben: „Tiere, die so klein sind, dass die Augen sie nicht sehen können, und die durch die Luft in den Körper gelangen, durch Mund und Nase, und verschiedene Krankheiten verursachen.“

Heute haben technologische Umbrüche wie die weltumspannende Digitalisierung auf der einen und das wachsende Bedürfnis der Verbraucher nach Gesundheit, Nachhaltigkeit und Makellosigkeit auf der anderen Seite dazu geführt, dass nahezu kein Lebensbereich mehr ohne Reinraumtechnologie auskommt. Bier, Möbel, Raumschifftechnik – (fast) jedes nur denkbare Produkt wird heutzutage unter möglichst reinen Bedingungen hergestellt – staub-, keim- und fehlerfrei.

Viele Hightech-Produkte wie Handys, Computer, Solarzellen, LED, Displays, hochkomplexe Lithium-Ionen-Batterien, biotechnologische Pharmazeutika, medizintechnische Produkte oder hochsensible Lebensmittel werden heute im Reinraum hergestellt, um einerseits Produktionsausfälle zu verringern und andererseits den hohen Anforderungen an die Qualität und Sicherheit der Produkte gerecht zu werden. Durch die fortschreitende Digitalisierung sind bereits heute viele Maschinen und Produkte mit einem Mikrocomputer versehen. Auch in der Medizintechnik spielen Mikrochips eine immer größere Rolle.

Durch die ständige Verkleinerung der Bauteile wachsen die Anforderungen an die Produktionsumgebung. Schon kleinste Partikel im Nanometerbereich – also mehr als 1.000 Mal kleiner als ein Millimeter und schon längst mit dem bloßen Auge nicht mehr sichtbar – können bei der Herstellung von Mikrochips zu Produktionsausfällen führen.

Hochkomplexe biotechnologisch hergestellte Medikamente, die man nicht durch Erhitzen sterilisieren kann, da sie ihre Wirkung verlieren würden, müssen im Reinraum produziert werden. Konsumenten freuen sich über Lebensmittel, die auch ohne Konservierungsstoffe länger haltbar sind, weil sie im Reinraum gefertigt und verpackt werden. Experten gehen davon aus, dass die Reinraumfläche in den nächsten Jahren in all diesen und neuen Industriezweigen wachsen wird, da in vielen weiteren Branchen der Bedarf an Lösungen für die Produktion unter reinen Bedingungen steigt. Viele Industriezweige, die bisher nichts mit dieser Technologie zu tun hatten, entdecken erst jetzt die Vorteile und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Eine Studie des US-Marktforschers Persistance Market Research prognostiziert dem weltweiten Markt für Reinraumtechnik bis 2020 ein Umsatz-Wachstum auf 4,3 Milliarden Dollar (2014: 3,2). Die Nutzung von Reinraumflächen erhöhte sich von 2013 zu 2014 um fünf Prozent auf weltweit 12,17 Millionen Quadratmeter, Tendenz steigend (World Cleanroom Markets Report, McIlvaine Company). Die deutsche Reinraumtechnik-Branche ist mit ca. 15.000 Beschäftigten und einem Jahresumsatz von 2,5 Milliarden Euro internationaler Technologieführer.

Und der Markt bleibt dynamisch, davon ist fest auszugehen. Der wachsende Bedarf an reinen Umgebungen wird die Entwicklungen der kommenden Jahrzehnte prägen. Immer mehr Prozesse in der Industrie werden in reine Umgebungen verlagert. Die Reinraumtechnik entwickelt sich immer mehr zur Brückentechnologie und ermöglicht es vielen Unternehmen erst, aktuellen und künftigen Anwenderansprüchen gerecht zu werden.

Aber volle Auftragsbücher in der Gegenwart sind keine Garantie für dauerhaften Erfolg. Wachstum schützt nicht vor Innovation. Die technischen Revolutionen auf Seiten der Anwender aus der Industrie, sowie das zunehmende Anspruchsdenken der Konsumenten zwingen auch die Reinraumbranche, sich ständig zu erneuern, was Technik, Service und Mitarbeiterqualität betrifft. Wer künftig am Markt bestehen will, muss schon heute proaktiv kommende Entwicklungen analysieren und in sein unternehmerisches Handeln integrieren.

Am besten in enger Kooperation mit Forschungseinrichtungen und den relevanten Industrien: Allerdings, nicht höher, schneller, weiter ist hier das Motto, sondern kleiner, feiner, reiner. Zwei Handlungsfelder werden über die Zukunft des Produzierens unter kontrollierten Bedingungen mitentscheiden, kurz subsumiert unter den Begriffen Personal und Innovationskultur. Reine Umgebungen sind die Arbeitsumgebungen der Zukunft. Der Bedarf an Fachpersonal wird in den kommenden Jahren enorm ansteigen. Um die notwendige Qualifizierung der Mitarbeiter sicherzustellen, brauchen wir dringend spezialisierte Ausbildungs- und Studiengänge, die das Personal gezielt auf die Anforderungen im Reinraum vorbereiten. Die Zeit ist mehr als reif für zertifizierte und qualifizierte Ausbildungsstandards sowie für eine gezielte akademische Nachwuchsförderung. Nicht nur Technik, Infrastruktur und Software müssen angepasst werden, auch die entsprechenden Berufsbilder. Wir brauchen eine anerkannte Facharbeiterausbildung und auch den verstärkten Einzug der Reinraumthematik in die Universitäten.

Eine zweite zentrale Aufgabe ist die Entwicklung einer Innovationskultur in unseren Unternehmen. Die rasante Entwicklung auf Anwenderseite muss auch die Reinraumbranche zu mehr Innovationen antreiben. Schritt halten kann sie nur, wenn sie in Zeiten der Digitalisierung die Potenziale und Vorteile solcher Entwicklungen wie Industrie 4.0, Internet der Dinge oder Big Data erkennt und für sich nutzt. Übrigens, eine Studie der Beratungsgesellschaft PwC in 25 Ländern prophezeit innovativen Unternehmen eine drei Mal höhere Wachstumsrate.

Die Zukunft ist schon da

Die Digitalisierung verändert die Welt mit rasender Geschwindigkeit. Selbstfahrende Autos, virtuelle Realitäten und Machine-to-Machine-Kommunikation – Innovationen entstehen immer schneller. Angesichts der Digitalisierung unserer Lebens- und Wirtschaftsbereiche müssen alle Unternehmen passende Lösungen und Strategien entwickeln.

Technologien waren zu allen Zeiten Treiber gesellschaftlichen und ökonomischen Fortschritts. Neu ist, dass Entwicklungen wie Industrie 4.0 oder das Internet der Dinge disruptiven Charakter haben, also die Kraft, ökonomische und gesellschaftliche Verhältnisse vollständig neu zu definieren.

Das bedeutet, die Digitalisierung stellt etablierte Strukturen zunehmend in Frage. Doch die deutsche Industrie hinkt an verschiedenen Stellen der globalen digitalen Wirtschaft hinterher.

Die erforderlichen Geschwindigkeiten der digitalen Welt prallen hier häufig auf die analoge Welt mit ihren eigenen Regeln, wodurch Innovationen abgebremst werden. Die Zeichen für die Notwendigkeit eines grundlegenden Wandels scheinen erkannt, aber noch nicht umgesetzt.

Das bestätigen eine Vielzahl von aktuellen Untersuchungen. Die Studie "Digital Europe" des McKinsey Global Institute beklagt beispielsweise, dass Deutschland den wirtschaftlichen Nutzen der Digitalisierung bei weitem nicht ausschöpfe: Aktuell nutze die Bundesrepublik nur zehn Prozent ihres digitalen Potenzials – und damit weniger als der EU-Durchschnitt (12 Prozent). Weniger auch als Länder wie Großbritannien (17 Prozent), die Niederlande und Schweden (je 15 Prozent) oder die weltweit führenden USA (18 Prozent). Positiv betrachtet: Bei optimaler Nutzung könnte das Bruttoinlandsprodukt bis 2025 um einen Prozentpunkt jährlich zusätzlich wachsen – das sind insgesamt rund 500 Milliarden Euro.

Weit über 90 Prozent der Unternehmen sehen ihre Produktions- und Geschäftsprozesse durch die Digitalisierung beeinflusst, doch aktuelle Erhebungen zeigen ebenso, dass gerade viele Mittelständler die Bedeutung der Digitalisierung für ihr Unternehmen noch nicht ausreichend erkannt haben. Immerhin: Für 54 Prozent aller mittelständischen Firmen in Deutschland spielen digitale Technologien eine große oder mittelgroße Rolle. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie von Ernst & Young mit dem Titel „Digitalisierung im deutschen Mittelstand“, für die 3.000 Unternehmen befragt worden sind. Erschreckend aber auch: Jede fünfte befragte Firma hat mit digitalen Technologien noch nichts am Hut.

Deutschland ist hierbei übrigens nicht allein: Eine Studie von Accenture und Oxford Economics zeigt, dass viele Volkswirtschaften noch Nachholbedarf haben. Sie schätzt, dass der Anteil der Digitalisierung an der globalen Wirtschaftsleistung aktuell 22,5 Prozent beträgt und bei weitem noch lange nicht ausgeschöpft ist.

Übereinstimmend werden bei allen Befragungen fehlendes Geld, zu wenig Personal oder mangelndes Know-how als wesentliche Hemmnisse für den verstärkten Einsatz digitaler Technologien genannt.

Dennoch gilt: Unternehmen können sich im Wettbewerb der Zukunft nur behaupten, wenn sie sich der digitalen Transformation stellen, strategisch und in allen Bereichen. Dazu braucht es eine – und das ist fast das Wichtigste - eine entsprechende Veränderungskultur im Unternehmen.

Das Festhalten an erfolgreichen Strategien der Vergangenheit bremst den wirtschaftlichen Erfolg in der digitalen Ökonomie. Träge Organisationsstrukturen, datenrechtliche Bedenken sowie überkommene Denk- und Handlungsmuster blockieren die Umsetzung innovativer Strategien und Geschäftsmodelle.

Das Handelsblatt hat in verschiedenen Veröffentlichungen präzise auf den Punkt gebracht, worum es gehen muss. Danach sollte „digital“ weniger als eine konkrete Sache gesehen werden, sondern mehr als Art und Weise, bestimmte Dinge zu tun. Digital bedeute, in neuen Geschäftsfeldern und mit neuen Technologien Werte zu schaffen; in den Kernprozessen und in der Kundenerfahrung einen Mehrwert zu liefern sowie grundsätzliche technische und organisatorische Fähigkeiten aufzubauen, die das gesamte Unternehmen “digital“ machen.

In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage: Ist die Reinraumbranche gerüstet für die Herausforderungen der Digitalisierung? Hat sie die richtigen Antworten gefunden, was Unternehmensorganisation, Mitarbeiter und Maschinen betrifft?

Intelligent und flexibel

Wenn Bauteile eigenständig mit der Produktionsanlage kommunizieren und bei Bedarf selbst eine Reparatur veranlassen, wenn Service-Roboter in der Montage auf intelligente Weise mit Menschen kooperieren, wenn fahrerlose Transportfahrzeuge eigenständig Logistikaufträge erledigen, wenn sich also Menschen, Maschinen und industrielle Prozesse intelligent vernetzen, dann sprechen wir von Industrie 4.0.

Treibende Kraft dieser Entwicklung ist die rasant zunehmende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. Sie verändert nachhaltig die Art und Weise, wie zukünftig produziert und gearbeitet wird: Nach Dampfmaschine, Fließband, Elektronik und IT bestimmen nun intelligente Fabriken die vierte industrielle Revolution. Kürzer gesagt, die Digitalisierung der Industrie ändert dramatisch, wie wir produzieren, arbeiten und leben. Wir befinden uns in einer neuen Ära der Industrieproduktion – mit Mitteln und Methoden des Internets.

Aber auch hier registrieren Experten einen eher holprigen Start in Deutschland. Nur gut jedes zehnte Unternehmen in Deutschland – so die Studie „Industry 4.0 after the initial hype“ von McKinsey & Company – gibt an, Industrie 4.0-Anwendungen und -Strategien bereits vollständig implementiert zu haben. Nur jedes fünfte deutsche Unternehmen hat der Studie zufolge schon eine Industrie 4.0-Strategie definiert. 44 Prozent der Unternehmen in Deutschland haben 2015 keine oder nur begrenzte Fortschritte beim Thema Industrie 4.0 gemacht. Viele Unternehmen würden erst jetzt anfangen, sich konkret mit Industrie 4.0 auseinanderzusetzen. Die Vorteile neuer Technologien wie 3D-Druck, Big Data und Internet der Dinge würden zu oft als Risiko und nicht als Chance gesehen, die Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen.

Gleichzeitig herrscht in Politik und Wirtschaft übergreifend Einigkeit über die enormen Potenziale der vierten industriellen Revolution. Die deutsche Bundesregierung geht in den nächsten zehn Jahren von einem Plus von über 250 Milliarden Euro an Wertschöpfung aus. Die Marktforscher von McKinsey sehen sogar ein Gesamt-Potenzial von 267,45 Milliarden Euro bis zum Jahr 2025 für die Gesamtbruttowertschöpfung am Standort Deutschland. Darüber hinaus könnten deutsche Unternehmen im Durchschnitt mit Produktivitätssteigerungen von über 20 Prozent rechnen.

Viele Unternehmen sind bereit, entsprechend in neue Technologien zu investieren. Laut einer Studie der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft PwC plant die deutsche Industrie in den kommenden fünf Jahren, 40 Milliarden Euro in die Vernetzung und Digitalisierung zu investieren. Das betrifft vor allem Unternehmen aus dem Bereich Anlagen- und Maschinenbau sowie aus der Informations- und Kommunikationsindustrie.

Im internationalen Markt ist ebenfalls ein starker Anstieg der Ausgaben für Industrie 4.0-Technologien zu erwarten: Im Jahr 2020 werden Fertigungsunternehmen weltweit insgesamt 70 Milliarden Dollar in das Internet der Dinge investieren, prognostiziert eine Studie von BI Intelligence, dem Marktforschungszweig des US-Portals Business Insider. Im vergangenen Jahr waren es noch rund 29 Milliarden Dollar. Durchschnittlich gehen die Analysten von einem jährlichen Plus von knapp 20 Prozent aus – eine ebenso beeindruckende wie auch notwendige Steigerungsrate.

Be smart

Smartphones, smart cars, smart textiles, smart watches, smart glasses, smart industry – das Internet der Dinge beherrscht immer mehr unsere Welt. Es steht für die Vernetzung von Geräten, Maschinen und allen Gegenständen, die durch Informations- und Kommunikationstechnologien virtuell abgebildet, überwacht und gesteuert werden können. Dabei ist eines der Ziele des Internets der Dinge, dass beispielsweise ...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Titel
• Impressum
• Inhalt
• Vorwort
• Geleitwort
• Essay
• Kapitel 1 – Herausforderungen
• Kapitel 2 – Zugangskontrolle
• Kapitel 3 - Material/Bekleidung
• Kapitel 4 - Technologie
• Kapitel 5 - Personal
• Kapitel 6 - Innovation
• Kapitel 7 - Epilog
• Interviews: Fragen zur Zukunft! Drei Trendsetter antworten!
• Quellen/Literaturhinweise
• Über den Autor