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Digitale urbane Landwirtschaft

Digitale urbane Landwirtschaft: jahreszeitenunabhängig und fast emissionslos

Ein Beitrag von Gesche Ogursky und Anette Nickels im BMWi-Magazin: Wissenschaft trifft Praxis“, Seite 59 – 62:
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Wenn sich ein angelbegeisterter IT-Unternehmer, ein Gewächshäuser entwickelnder Physiker und ein energieerzeugender Landwirt zusammentun, was passiert dann? Im Falle von Eric Nürnberger, Franz Schreier und Stefan Ruckelshaußen entsteht daraus eine volldigitalisierte, geschlossene und aufeinander abgestimmte landwirtschaftliche Anlage, in der rund ums Jahr Salat, Kräuter, Fische und Krebse wachsen, ohne dass Ressourcen wie Energie, Wasser oder Nährstoffe verloren gehen. Ganz im Gegenteil: Eine ganze Menge Energie wird gespart und es entsteht fruchtbare „schwarze Erde“

Digitalisierter Kreislauf spart Dünger und Energie

Im südhessischen Wallerstädten, einer 13.000 Einwohner-Gemeinde in der Nähe von Darmstadt, entsteht derzeit ein „Food & Energy Campus“, auf dem – komplett digitalisiert – die Erzeugung erneuerbarer Energien mit dem Betrieb von Aquakultur und Aquaponik sowie der ökologischen Landwirtschaft verbunden werden. Jedes vermeintliche Abfallprodukt eines Prozesses wird im nächsten Schritt wieder als Rohstoff eingesetzt, so dass keine Ressourcen verloren gehen. Biogasanlage, Fischzucht, Gemüseanbau und die Erzeugung von „schwarzer Erde“ laufen in einem digitalisierten Kreislauf.

Der Einsatz fossiler Energien oder überregional zu beschaffender Stoffe, wie Dünger und Pflanzenschutzmittel, soll konsequent vermieden werden. „Es ist uns eine Herzensangelegenheit, natürliche Energie-, Stoff- und Lebenskreisläufe bedingungslos zu respektieren und synergetisch zu nutzen“, sagt der Initiator des Campus, Eric Nürnberger. Er hat vor allem Erfahrung mit der Zander-Zucht: In nur wenigen Jahren hat der Gründer der Fischmaster IP-Services GmbH eine volldigitalisierte Indoor-Fischzucht aufgebaut. Begonnen hat er die Digitalisierung mit Sensoren an risikobehafteten Stellen seiner sensiblen Fischzucht. Inzwischen überwachen mehr als 1.000 Sensoren Aspekte wie Wasserqualität, Temperatur und vieles mehr in und an den Becken. Nun widmet sich Eric Nürnberger gemeinsam mit seinen Kollegen zusätzlich dem „Food & Energy Campus“, da spielen die Fische auch eine Rolle, aber dazu später mehr.

Die Biogasanlage

Alles begann mit dem Gedanken darüber, was in elf Jahren mit der Biogasanlage passieren soll, wenn die zwanzigjährige Förderung der Stadtwerke Groß-Gerau ausläuft. Man suchte nach Lösungen. Stefan Ruckelshaußen, „mit Herz und Seele Landwirt“, führt neben seinem Anbaubetrieb auch die Geschäfte der Ingenia GmbH, die die Biogasanlage betreibt. Diese ist das zentrale Element des Food & Energy Campus. In zwei Blockheizkraftwerken mit einer Gesamtleistung von 1.086 Kilowatt wird das Biogas in Strom umgewandelt. Die jährlich erzeugten rund neun Millionen Kilowattstunden reichen aus, um etwa 2.300 Haushalte mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Abwärme in der gleichen Größenordnung wird die Gewächshäuser des neuen Campus heizen. 50 Landwirte, die in einem Radius von etwa zehn Kilometern um die Vergärungsanlage wirtschaften, liefern jährlich 24.000 Tonnen Energiepflanzen wie Mais, Grünroggen, Zuckerhirse und Zuckerrüben gemäß dem Erneuerbare-Energie-Gesetz. Als Reststoff der Biogasproduktion entstehen etwa 20.000 Kubikmeter flüssige Gärreste, die bisher in einem Radius von bis zu 15 Kilometern als Dünger auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht wurden.

Die mehr als 1.000 Lastwagen pro Jahr belasten die Ortschaften der Umgebung mit Lärm, Abgasen und Staus. Auch sind Gärreste auf Feldern nicht unproblematisch: Der enthaltene Stickstoff kann als Treibhausgas in die Atmosphäre entweichen und im Boden als Nitrat das Grundwasser belasten. Ein weiterer Nachteil der Gärreste für die Umwelt: Nur maximal zehn Prozent sind Feststoffe. Also wurden bisher beim Transport auf die Felder mehr als 90 Prozent Wasser von A nach B bewegt. Dafür gibt es jetzt eine bessere Lösung: Auf dem Food & Energy Campus werden die Gärreste mit digitalisierten Filtermethoden so behandelt, dass Wasser und Feststoffe getrennt werden. Das Wasser kann zum Gießen oder in der Aquakultur zur Fischzucht genutzt werden.

Die verbleibenden Feststoffe werden im Pyrolyse-Verfahren auf dem Campus direkt vor Ort zu Pflanzenkohle veredelt. So werden gleich mehrere Probleme der GärrestVerwertung gelöst: Es wird weniger Benzin für LKW verbraucht und Treibhausgase und die Nitratauswaschung in das Grundwasser werden vermieden. Das bislang ineffizient genutzte Wasser aus den Gärresten bleibt im Kreislauf erhalten. Zudem werden die Gärreste in hochwertige Pflanzsubstrate verwandelt, die so genannte „schwarze Erde“. Die noch ungenutzte Abwärme aus dem Blockheizkraftwerk sorgt für das Klima in den Gewächshäusern. Dadurch werden die Reststoffe der Biogasanlage zur Grundlage für die Produktion von Obst und Gemüse.

Digitalisierte Nährstoffzufuhr

Chinakohl braucht für sein Wachstum beispielsweise mehr Eisen als Basilikum. Welcher Nährstoff für welche Pflanze in welcher Konzentration vorhanden sein muss, wissen die Sensoren und geben so viel Nitrat, Nitrit, Ammonium, Eisen und Algen ins Wasser, wie benötigt. Auch den pH-Wert regeln Sensoren, indem sie die Zufuhr von Salzsäure aus einem angeschlossenen Container steuern. Die Pflanzen wachsen ab 2017 in vier 700 Quadratmeter großen aufblasbaren Gewächshäusern aus Japan. Sie werden in riesigen runden Beeten auf einer wässrigen Lösung, einer Hydrokultur, von der Mitte aus in Schienen „gepflanzt“. Von dort „wandern“ sie innerhalb von 30 Tagen nach außen, wo sie geerntet werden (Stichwort „granpa dome“). Pro Woche können so 5.000 Köpfe Salat in Bioqualität produziert werden, unabhängig von der Jahreszeit. Denn in den energieeffizienten Gewächshäusern werden Licht und Schatten automatisiert geregelt.

Die Aquakultur 4.0

Genauso verhält es sich mit der Aquakultur. Auf dem Campus soll in geschlossenen digitalisierten Kreislaufanlagen Fisch in regionaler Aquakultur gezüchtet werden. Der Fisch wird in Becken in den Gewächshäusern und in separaten Gebäuden wachsen. Er bleibt damit vor den Temperaturschwankungen der Jahreszeiten geschützt. So wird eine ganzjährig gleichmäßige Produktion gewährleistet. Ziel ist es, Zandersetzlinge mit einem Gewicht von etwa 20 Gramm bis zu einer finalen Größe von einem Kilogramm nicht mehr „anzufassen“. Damit wird der Stress für die Tiere durch manuelle Sortierung verringert und das Wachstum nicht gestört. Hierfür wird eine neue Anlage entwickelt, die eine digitalisierte Fischsortierung ermöglicht und gleichzeitig mit einem Fütterungssystem gekoppelt ist. Eine intelligente Verbindung von relevanten Daten wie Wasserqualität, Temperatur, Größe und Gewicht sowie Futtermengen sollen zusammengeführt und überwacht werden.

Das Wasser der Becken wird in einem digital gesteuerten Kreislauf über Filtervorrichtungen gereinigt und bleibt sauber für die Fische. So werden Nährstoffe aus den Fischabwässern gesammelt und der Pflanzenproduktion zugeführt. Das spart mineralische Dünger. Das Hauptprodukt der Aquakultur ist der Zander. Er gilt als wichtiger und wertvoller Speisefisch, ist aber als scheuer und vorsichtiger Fisch von Anglern schwer zu überlisten. Zudem ist seine Zucht schwierig, da er auf Umgebungsfaktoren sensibel reagiert. „Ein prädestinierter Fisch also für unsere digitalisierte Zucht“, sagt Eric Nürnberger, „denn wir können alle Lebensbedingungen vom Licht über das Wasser bis zur Temperatur genauestens steuern. Am Anfang sind viele Fische gestorben, aber inzwischen können wir das Lebensumfeld des Zanders so optimal wie möglich gestalten.“

Die Aquaponik

Die nährstoffhaltigen Abwässer aus der Fischzucht werden aufbereitet und innerhalb eines aquaponischen Systems für den Pflanzenbau genutzt. Aquaponik bezeichnet das Verfahren, bei dem die Aufzucht von Fischen und Krebsen mit der Produktion von Nutzpflanzen so verknüpft wird, dass beide Nutzungssysteme sich in einem geschlossenen System ergänzen.

Schwarze Erde und Biokohle

Auf dem Food & Energy Campus wachsen die Pflanzen aber nicht nur in Aquaponik, sondern auch auf „schwarzer Erde“, die mit den Fischabwässern angereichert wird. Dafür werden die Nährstoffe mit Hilfe von Kohle aus den Abwässern herausgefiltert und dann zu der hochwertigen Erde verarbeitet. Der Grund: In der Aquaponik ist der Nährstoffnachschub für die Pflanzen dann ein Problem, wenn die zu den Pflanzen gehörigen Fische in den Verkauf gehen und keine Nährstoffe mehr liefern. Deshalb werden parallel Pflanzen auf schwarzer Erde angebaut, um eine durchgängige Produktion von Kräutern und Gemüse zu gewährleisten. Mit Hilfe einer Pyrolyse-Anlage werden die Gärreste der Biogasanlage unter zusätzlichem Energiegewinn zu Biokohle umgewandelt. Pyrolyse ist ein Verfahren, bei dem organische Stoffe mit Hitze und ohne Luft verkohlt werden. Diese Kohle wird in den Filteranlagen der Aquakultur das Wasser reinigen und gleichzeitig mit Nährstoffen anreichern. Die so beladene Biokohle ist ein nährstoffreiches Substrat, das zur Herstellung von fruchtbarer Erde geeignet ist.

Diese fruchtbare Erde ist als „schwarze Erde“ oder Terra Preta bekannt. Auf dem Food & Energy Campus wird Terra Preta nach dem Verfahren der Palaterra Betriebs- und Beteiligungsgesellschaft mbH hergestellt. Mitarbeiter des Unternehmens waren beteiligt, als das Verfahren der Indios entschlüsselt wurde, mit dem diese die Terra Preta herstellten. Das Unternehmen produziert heute ähnliche Substrate unter dem Namen Palaterra. Die Merkmale entsprechen weitgehend den physikalischen, chemischen, mikrobiellen und biologischen Bodeneigenschaften der Terra Preta. Sie verbessert nicht nur die Bodenfruchtbarkeit, sondern ihre Herstellung ist auch eine verlässliche Methode der Kohlenstoff-Sequestrierung: Der Atmosphäre wird CO2 entzogen und nutzbringend im Boden gebunden.

Die Gewächshäuser

Neben den oben erwähnten Gewächshäusern aus Japan wird es etwa 30 Gewächshäuser des Physikers im Team, Franz Schreier, auf dem Food & Energy Campus geben. Er beschäftigt sich seit einigen Jahren mit der Frage, wie ein gutes Energiemanagement in die Nahrungsmittelproduktion integriert werden kann, um negative Energiebilanzen zu vermeiden.

Mit dem aquaponischen Solar-Gewächshaus „Sun Light Greenhouse“ hat der Geschäftsführer der ebf GmbH einen Raum realisiert, in dem Lebensmittel und Energie erzeugt werden können. Für die West-, Ost- und Nordwand des Gewächshauses werden massive Baustoffe als Dämmmaterial verwendet. Diese Konstruktion hilft, Temperaturschwankungen im Inneren des Gewächshauses zu puffern und den Heizbedarf zu reduzieren. Ein Belüftungssystem reduziert – unter Verwendung eines Erdwärmetauschers – den Bedarf an Energie für ein Beheizen oder Kühlen des Gewächshauses. Es wird eine Folie eingesetzt, die das gesamte Tageslichtspektrum zu den Pflanzen durchlässt. Das ermöglicht, eine Photovoltaikanlage im Inneren des Gewächshauses zu platzieren, die hier vor direkten Umwelteinflüssen wie Schmutz oder Hagelschauern geschützt ist. Die Elemente sind beweglich und können sowohl zur Beschattung der Pflanzen als auch zur Stromproduktion multifunktional ausgerichtet werden. Geplant ist auch, überschüssige Pflanzen von dort zu beheimatenden – komplett undigitalisierten – Hühnern und Kaninchen fressen zu lassen. So schließt sich der Kreislauf, zum Schluss sind Natur und Technik optimal aufeinander abgestimmt.

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Mittelstand vernetzt sich auf Digitalisierungskonferenz

Maschinen, Produkte und Logistik werden miteinander vernetzt, um selbstorganisierte Fertigungsprozesse zu etablieren. Dieses Ziel strebt Deutschland unter dem Begriff „Industrie 4.0“ an. Ganz ähnliche Entwicklungen laufen in China unter dem Begriff „Made in China 2025“. Im Verlauf der Konferenz stellten Experten unter anderem Konzepte des Internet of Things (IoT) oder Modelle der Smart Factory vor.

Um Unternehmen in China und Deutschland miteinander zu vernetzen und den internationa­len Erfahrungsaustausch unter mittelständischen Unternehmen zu fördern, veranstal­teten die Wirtschaftsförderung des Landes Brandenburg (WFBB) und die Industrie- und Handels­kammer Potsdam am 27. April 2017 in Potsdam gemeinsam mit chinesischen Transferpartnern die ganztägige „Chinesisch-Deutsche Konferenz zu Digitalisierung und Industrie 4.0“. Circa 350 Unternehmer aus China und Deutschland nahmen teil. Die Konferenz­sprache war deutsch. Die Vorträge wurden von Dolmetschern übersetzt.

Die Mittelstand 4.0-Agentur Kommunikation beteiligte sich an der Konzeption und Umsetz­ung dieser Konferenz, um kleine und mittlere Unternehmen dabei zu unterstützen, sich inter­national und auch untereinander zu vernetzen. Mitglieder der Mittelstand 4.0-Agentur Kommunikation waren vor Ort und standen Multiplikatoren und Unternehmern für Fragen und Diskussionen rund um die digitale Transfor­mation des Mittelstandes zur Verfügung. Dabei wur­den auch Hinweise gegeben, an wen sich die Unternehmen zur Planung und Umsetzung der Digitalisierung wenden können.

Im Verlauf der Konferenz stellten Experten unter anderem Konzepte des Internet of Things (IoT) oder Modelle der Smart Factory vor. Einige Experten kamen aus dem Umfeld der BMWi-Initiative „Mittelstand-Digital“. Professor Key Pousttchi beispielsweise, Inhaber des SAP-Stiftungslehrstuhls für Wirtschaftsinformatik und Digitalisierung an der Uni­versität Potsdam, machte in seinem Vortrag “Industrie 4.0 – Digitale Transfor­mation“ die Dimensio­nen der Digitalisierung auch für mittelständische Unternehmen deutlich. Professor Ulrich Berger vom Lehrstuhl Automatisie­rungs­technik an der Tech­nischen Universität Cott­bus-Senftenberg brachte den Teilnehmern in seinem Vortrag „Automatisierung und Digi­ta­lisierung: Chancen für den Mittelstand“ die Perspektiven der Digitalisierung näher. Aber auch viele Referenten aus der Praxis brachten ihre Anwendungserfahrungen ein.

Zusätzlich zu den Fachvorträgen hatten die Teilnehmer die Möglichkeit, in sechs Workshops Innovationsthemen wie zum Beispiel Virtual Reality, Informationssicherheit, intelligente Mobilität oder Geo-Informationstechnik zu diskutieren.

Zentraler Bestandteil der Konferenz war das sogenannte „Match Making“. In individuellen Gesprächen unter vier Augen und begleitet von Dolmetschern konnten sich die Unternehmer miteinander vernetzen, Projekte, Produkte und ihr Know-how vorstellen, potenzielle Geschäftspartner in Einzelgesprächen kennenlernen und grenzüberschreitende Kontakte und Kooperationen anbahnen. Etwa 250 Unternehmer machten von dieser Vernetzungsmöglichkeit Gebrauch.

Befragung für Studie

Im Verlauf der Konferenz wurden deutsche Mittelständler von der Mittelstand 4.0-Agentur Kommunikation gebeten, einen Fragebogen auszufüllen. Die Ergebnisse dieser ersten Stich­probe von rund 40 Teilnehmern zeigen , dass das Interesse an internationaler Ver­netzung im Kontext der Digitalisierung groß ist. Mehr als 90 Prozent der Befragten gaben an, dass sie darüber nachdenken, mit einem auslän­di­schen Unternehmen zu kooperieren oder haben dies bereits konkret vor. Gleichzeitig wurde deutlich, dass der Orientierungsbedarf groß ist und viele Unternehmer nicht wissen, wie sie die entsprechenden Kanäle für sich erschließen sollen.

Die Themen „Auswahl und Implementierung neuer Technologien“ sowie „Qualifikation der Mitarbeiter“ stehen bei den Befragten an erster Stelle, wenn es um Herausforderungen im Hinblick auf Digitalisierungsmaßnahmen geht. Nach konkreten Wünschen befragt, stehen Best Practice-Beispiele bei den mittelständischen Unterneh­mern nach wie vor hoch im Kurs.

Dieses erste Stimmungsbild wird durch eine nachbereitende Evaluation der Mittelstand 4.0-Agentur Kommunikation auf der Basis einer Online-Befragung präzisiert. Zugang zum Fragebogen finden Interessenten unter folgendem Link:

https://de.surveymonkey.com/r/RNQWBDK

Ziel der Umfrage ist es, die Bedarfe des regionalen Mittelstands in Richtung Digitalisierung und Internationalisierung sehr konkret zu fassen, also im Detail der Wünsche und Anforderungen.

Auf Basis dieser Ergebnisse ist ein ausführlicher Evaluationsbericht geplant, der im Sommer 2017 unter anderem auf der Webseite der Mittelstand 4.0 Agentur Kommunikation veröffentlicht wird. Die Evaluationsergebnisse werden den Akteuren der Förderinitiative Mittelstand-Digital und anderen Multiplikatoren zur Verfügung gestellt, die planen, mittelständische Unternehmen bei der internationalen Vernetzung und der Digitalisierung zu unterstützen.

Studie-Lieferantenintegration

Lieferantenintegration als Weg in die Digitalisierung

Losgröße 1 in der Fertigung und vernetzte Produkte werfen die Frage auf, wie sich fehlendes für die Entwicklung intelligenter Produkte nötiges Spezialwissen effizient kompensieren lässt. Lieferantenintegration kann ein möglicher Weg sein, um diesen neuen Herausforderungen erfolgreich zu begegnen. Wie, das untersuchte die Mittelstand 4.0-Agentur Kommunikation ein einer Studie.

Auszug aus der Studie: Lieferantenintegration

Die Entwicklung und Herstellung neuer, innovativer Produkte erfordern häufig neue, innovative Materialien, andere Fertigungsprozesse oder bisher auf Herstellerseite nicht oder nur unzureichend vorhandene Fachkenntnisse.

Ziel der Studie ist es, Hinweise zu gewinnen, wie die Lieferantenintegration als ein Baustein den Weg zu innovativen Produkten und Dienstleistungen pflastern kann. Die Erhebung hat gezeigt, dass das Thema zurzeit nur mäßig- bis mittelstark auf der Agenda steht.

Auf die Frage „Sehen Sie Lieferantenintegration als Teil des Lieferantenmanagements?“ antworteten 90 Prozent der Personen mit Ja. Dieser Wert lässt den Schluss zu, dass das Thema Lieferantenintegration dennoch im richtigen Zusammenhang gesehen wird.

Dabei sind die Chancen groß, den Entwicklungsprozess von innovativen Produkten künftig unter Einbeziehung von Expertenwissen auf Lieferantenseite zu beschleunigen, um auf diese Weise die Zeit bis zur Marktreife des neuen innovativen Produktes zu verkürzen. Diese Chance sehen auch zwei Drittel der befragten Personen.

Gerade in den ersten Phasen des Produktentstehungsprozesses ist ein großer innovativer Hebel anzutreffen. Als Beispiel sagte ein Interview-Teilnehmer, je weiter am Anfang der Produktkreationsphase externes Wissen Eingang findet, die Innovations- und Verbesserungspotenziale am Größten sind.

Studie „Lieferantenintegration bei B2B Unternehmen – Aktueller Entwicklungsstand und zukünftige Weiterentwicklungsmöglichkeiten“ herunterladen

Fischzucht 4.0

Fischzucht 4.0

Als Geschäftsführer der NTC GmbH kommt Eric Nürnberger ursprünglich aus der IT-Branche. Mit Fischmaster gründete der Hobbyangler ein neues Unternehmen, das die Indoor-Aquakultur und sein IT-Know-how verbindet.

Ausgangssituation

Auf dem Gelände einer ehemaligen Luftwaffenhofreite von 1938 im hessischen Trebur, tüftelt der heute 48-jährige IT-Fachmann Eric Nürnberger mit einem interdisziplinären Team aus 25 Mitarbeitern an der optimalen Indoor-Fischzucht, darunter Techniker, Schlossermeister, promovierte Agrarwissenschaftler und Fischwirte aus unterschiedlichen Fachrichtungen. In den sanierten Fachwerkhäusern wird gezüchtet, geschlachtet, zubereitet, verschickt und frisch verkauft.

Der Hobbyangler beschäftigte sich seit mehr als zehn Jahren mit der Fischzucht und der Indoor-Aquakultur. In Seminaren sah er erhebliche Defizite bei der aktuellen Zucht: „Da geht doch noch mehr“, dachte er sich. Gemeinsam mit zwei Kollegen aus Luxemburg und der Schweiz begann er daraufhin eigene Becken-Prototypen in seiner Garage zu bauen und sie mit Fischen zu bestücken.

Heute

Er entschied sich für den Zander, da dies ein sehr hochpreisiger aber auch sehr pflegeintensiver und stressempfindlicher Süßwasserfisch ist. Nürnbergers Unternehmerehrgeiz war geweckt.

Auf dem Weg musste der motivierte Unternehmer den Tod von Fischen verschmerzen, bis ihm die Idee kam, seine Prozesse durch die „hauseigene“ IT zu optimieren. Sein Ziel war es, durch feine Sensorik eine „selbstheilende Maschine“ zu schaffen, die Abweichungen erkennt, diese kommuniziert und dann reagiert. Hierzu musste er zunächst die wichtigsten Parameter für den Aufzuchtprozess herausarbeiten, wie zum Beispiel Licht, Wassertemperatur oder der Sauerstoffgehalt des Wassers. Mittlerweile werden das Futtersystem, das Licht und die Jahreszeiten-Simulation sensorisch gesteuert.

Neben der optimalen Überwachung der Prozesse durch Maschinen ist es wichtig, einen Kreis an motivierten Fachkräften um sich zu haben, die in der Aquakultur nicht leicht zu finden seien, sagt Nürnberger. „In der Entwicklung zu arbeiten, kann frustrierend sein.“ Ergebnisse seien oft erst viel später erkennbar und im schlimmsten Fall können die Zander bei einer Umstellung nicht überleben. Hier muss der zweifache Geschäftsführer die Belegschaft aufbauen. Dennoch fühle er sich gemeinsam mit seinem Team wie auf einer Reise gen Zukunft: „Wir sitzen alle gemeinsam im Zug in eine Richtung.“

Nicht nur bei den Zuchtprozessen der Fische konnte Nürnberger sein IT-Wissen anbringen, auch auf anderen Gebieten ist er immer wieder auf der Suche nach Innovationen: Die Fischmaster GmbH verfügt neben dem Hofladen auf dem Werksgelände über einen eigenen Onlineshop. Hier können Kunden an zwei Tagen pro Woche nach der Schlachtung deutschlandweit Frischfisch bestellen. Obwohl in einem Verfahren genau darauf geachtet wird, dass die Kühlkette beim Versand des Frischfisches eingehalten wird, nehmen die Kunden diese Option bisher nur zögerlich an.

Zukunft

„Ich hätte noch tausend Ideen“, sagt der Geschäftsführer. Doch auch er ist in seinen Möglichkeiten finanziell und durch den Druck des Marktes eingeschränkt. Außerdem fügt er hinzu: „würde ich heute noch einmal eine Anlage bauen, würde ich sie ganz anders bauen.“ Denn nicht nur die Wissenschaft hat bereits neue Ergebnisse zur Indoor-Aquakultur erlangt, auch durch seine autodidaktische Herangehensweise konnte Nürnberger selbst neue Erkenntnisse sammeln. Dieses Wissen teilt er auch mit anderen Unternehmen, um ihnen seine eigenen anfänglichen Fehler zu ersparen und einen gegenseitigen Austausch zu ermöglichen.

Der Blick des Unternehmers ist in die Zukunft gerichtet: „Die Digitalisierung ist doch nie fertig“. Er findet besonders das Ressourcenmanagement könne von der Digitalisierung profitieren, sein Stichwort: „urbane Lebensmittelversorgung“. Einen geschlossenen Kreislauf in einem volldigitalisierten Gewächshaus zu schaffen, ist das nächste Projekt von Eric Nürnberger. 30 Gewächshäuser entstehen derzeit auf seinem „Food and Energy Campus“ unweit seines derzeitigen Firmengeländes.

Einen ausführlicheren Artikel zu dem Thema finden Sie im Magazin „Wissenschaft trifft Praxis“:
Magazin: „Wissenschaft trifft Praxis: Digitale Geschäftsmodelle“ herunterladen

Studie-Fachkräfte qualifizieren

Wie Fach- und Führungskräfte digital lernen wollen

Wie Fach- und Führungskräfte mit innovativen Lern- und Trainingsangeboten unterstützt werden können, um Digitalisierung und Vernetzung in der Logistik voranzutreiben, hat die Mittelstand 4.0-Agentur Kommunikation in einer Studie analysiert.

Die Hochschule Flensburg führte qualitative Interviews mit Fach- und Führungskräften von kleinen und großen mittelständischen Unternehmen und Unternehmensberatern. Das Ziel war es zu erfahren, welche Anforderungen Fach- und Führungskräfte heutzutage an Lern- und Trainingsangebote haben. Dies umfasst sowohl die inhaltlichen Anforderungen in der Digitalisierung und Vernetzung
der unternehmensübergreifenden Logistik als auch die konzeptionellen Anforderungen in der didaktischen und organisatorischen Gestaltung sowie Umsetzung der Lern- und Trainingsangebote.

Die Interviews haben einen tiefen Einblick in die Anforderungen an und Erfahrungen mit Lern- und Trainingsangeboten sowie die derzeitig und zukünftig relevanten Themen in der Digitalisierung und Vernetzung der unternehmensübergreifenden Logistik gegeben.

Die Ergebnisse bestätigten zum einen die bisherigen Erfahrungen; zum anderen wurden aber auch wichtige neue Erkenntnisse sowohl in Bezug auf die inhaltlichen Bedarfe als auch die didaktischen und organisatorischen Anforderungen gewonnen. Die Aussagen der Interviewpartner lassen sich zu folgenden Haupterkenntnissen und Empfehlungen zusammenfassen:

  1. Die Vorkenntnisse von Fach- und Führungskräften zu Themen der Digitalisierung und Vernetzung in der unternehmensübergreifenden Logistik sind sehr unterschiedlich ausgeprägt.
  2. Einige Unternehmen setzen auf einzelne Maßnahmen, andere verfolgen eine Gesamtstrategie zur gezielten Digitalisierung und Vernetzung.
  3. Der aktuelle Unternehmensfokus liegt nach wie vor auf der internen Logistik, die unternehmensübergreifende Logistik ist bisher kaum betrachtet worden. Als Weiterbildungsformate werden primär klassische Seminare gesehen – Online-Angebote werden bezüglich ihrer Wirksamkeit eher skeptisch betrachtet. Eine grundsätzliche Herausforderung liegt darin, das eigentliche Ziel der Weiterbildung nachzuweisen; eine Verbesserung der persönlichen und unternehmerischen Performance.
  4. Ein Lern- und Trainingsangebot sollte daher Teilnehmer auf unterschiedlichen Vorkenntnisstufen abholen, Schritte zur Digitalisierung und Vernetzung der Logistik als Gesamtstrategie aufzeigen, Prozessbeteiligte aus unterschiedlichen Rollen und Unternehmen
    zusammenbringen sowie gezielt Online- und Präsenz-Qualifizierungsformate kombinieren und Lern- und Umsetzungserfolge unmittelbar, kontinuierlich und langfristig sichtbar machen.

Diese Ergebnisse fließen in einen Blended Learning-Kurs zur Integration von unternehmensübergreifenden Logistikprozessen. Die Empfehlungen werden prototypisch umgesetzt und weiterentwickelt; zu finden unter: www.spoc-mittelstand.digital

Studie „Bedarfsanalyse der Qualifizierung in der unternehmensübergreifenden Logistik“ herunterladen

Praxisbeispiel-Rex

Wie digitalisiert man ein analoges Unternehmen?

Mattias Finzelberg war 25 Jahre lang selbstständiger Berater für die Maschinenbau- und Automobilindustrie. Irgendwann war ihn das zu wenig und er übernahm im Jahr 2008 die Rex Gummitechniken GmbH & Co. KG in Pfungstadt. Vom ersten Tag an startete er mit der Digitalisierung des mittelständischen Unternehmens. Erstes Ziel war die Einführung eines ERP-Systems.

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Ausgangssituation

„Chaos war gar kein Ausdruck, was herrschte, als ich hier im Dezember 2008 anfing“, sagt Mattias Finzelberg und läuft durch die aufgeräumte Abziehhalle. Er entsorgte ganze 55 Tonnen Stahlschrott und 30 Tonnen Keramikabfall. Sieben Lkw-Züge waren nötig, um den alten Ballast aus dem damals noch analogen Betrieb wegzubringen.

Sauberkeit und Ordnung führte Finzelberg von der ersten Woche an mit der 5S-Arbeitsplatzgestaltung ein. Das war der erste Schritt, bevor er begann, die Prozesse zu straffen.

Heute

Chemie liegt in der Luft. 19 Mitarbeiter stellen in seinem Betrieb in der Pfungstädter Ostendstraße auf 1.500 Quadratmetern Chemikalienschutzhandschuhe, Cip-Säcke, Gasabsperrblasen aus natürlichem und synthetischem Gummi her. Auch wenn hier noch viel Handarbeit verrichtet wird: Das Unternehmen ist komplett durchzogen von einer digitalen Infrastruktur.

Der heute 58-jährige Ingenieur hatte gezielt nach einem Unternehmen gesucht, das er übernehmen kann, um sein Wissen über die Kraft der digitalen Optimierung selbst in die Realität umzusetzen. Er fand das Unternehmen an einem Skilift in Zürs. Dort kam er mit einem älteren Herrn ins Gespräch, der sich darüber beklagte, nicht oft Skifahren zu können. Er müsse sein Unternehmen in Pfungstadt führen, das keine seiner Töchter übernehmen wolle. Nachmittags traf sich Finzelberg mit ihm zum Kaffee, ein halbes Jahr später gehörte ihm die Rex Gummitechniken GmbH. Dann hat er sich das Unternehmen angeschaut und sich gefragt: „Welche Methoden kenne ich? Welche kann ich einsetzen?“ Vom ersten Tag an gestaltete er aktiv den Wandel und digitalisierte das Unternehmen.

ERP-System eingeführt

Heute spricht der rührige Schwabe genauso begeistert von Polymerketten im synthetischen Gummi wie über die Scanner, Barcodes und Rechner in Reinräumen, die seine Produktionsfläche durchziehen. Sie alle sind Hilfsmittel, die zu seinem zwei Monate nach Unternehmensübernahme eingeführten Enterprise-Ressource-Planning-System – kurz ERP – gehören. Damit kann er alle Prozesse im Unternehmen in Echtzeit überwachen und steuern. Finzelberg konnte das ERP-System – eine Standardlösung von Siemens – aufgrund seiner Erfahrung als Berater in zwei Monaten realisieren. Normalerweise muss man mit rund 18 Monaten rechnen, sagt er. Wichtig sei, dass die Einführung ganz klar Chef-Sache ist.

Die Methode „5S“

Die Methode „5S“ stammt aus Japan. Mit ihr sollen Arbeitsplätze sicher, sauber und übersichtlich
gestaltet werden. Reibungsverluste sollen verringert und Arbeitszeit, die beispielsweise beim Suchen von Ersatzteilen verschwendet worden
wäre, gespart werden. Das Ziel: Die Arbeit läuft störungsfrei ab. Die 5S:

1. Seiri: Sortiere aus. Alles was für die Arbeit an diesem Platz nicht benötigt wird, kommt weg.

2. Seiton: Stelle ordentlich hin. Was gebraucht wird, bekommt einen definierten und gekennzeichneten festen Platz.

3. Seiso: Säubere. Jeder reinigt seinen Arbeitsplatz und seine Utensilien selbst. Dabei werden Mängel erkannt, markiert und stetig abgearbeitet. Die Reinigung dient dem Prüfen.

4. Seiketsu: Standardisiere. Das bedeutet Verwendung von einheitlichen Kennzeichnungen, Beschriftungen und Markierungen im gesamten Arbeitsbereich zu jeder Zeit.

5. Shitsuke: Selbstdisziplin und ständige Verbesserung. Für Ordnung und Sauberkeit ist Disziplin erforderlich. Ist eine Stellfläche für ein Werkzeug definiert, gehört es auch immer dort hin. Abweichungen müssen beseitigt werden.

Mensch und Maschine kommunizieren

Das gesamte Unternehmen ist vernetzt, jeder Arbeitsgang auswertbar und einem Mitarbeiter zuordenbar. Gleichzeitig dient die Dokumentation der Qualitätssicherung.
Stechkarten gibt es nicht mehr; jeder scannt morgens seinen persönlichen Strichcode. Die Mitarbeiter sind so beweglicher: „Bei uns sind die Mitarbeiter nicht monopolisiert auf einen Arbeitsplatz“, sagt Finzelberg. „Auf den Bildschirmen sehen sie, wo’s klemmt und können dort flexibel helfen.“ Aber erst, nachdem sie sich per Scanner und Barcode für diesen Arbeitsgang angemeldet haben. So ist nebenbei eine lückenlose Dokumentation möglich. Berechtigungen sind auch per Barcode geregelt. So wird gewährleistet, dass jeder nur in seinem Kompetenzbereich tätig werden kann.

Die Daten aus dem ERP-System laufen in einer zentralen Datenbank zusammen. Finzelberg kann sie von seinem Rechner aus auswerten, steuern und optimieren. Zum Beispiel kann er die Wanne mit dem flüssigen Gummi so von unten über die Keramikformen fahren, dass sie genau eintauchen. „Jeder Millimeter zu viel bedeutet für uns Material- und Geld-Verlust“, so der Unternehmer. Auch die Trockenzeiten hat Finzelberg dank selbst veränderter Rezeptur verringert und so die Produktivität gesteigert. Die Maschinen laufen rund um die Uhr, 98 Prozent der Zeit: Eineinhalb Schichten mit Personal, eine Schicht in der Nacht „mannlos“ dank digitaler Welt. Trotzdem ist alles überwacht.

ERP-System (Definition)

Mit der Software eines Enterprise-Ressource-Planning-Systems kann ein Unternehmen Kapital, Personal, Maschinen, Material und IT-Systeme überwachen, planen und steuern. So können die Effizienz erhöht und Prozesse stetig verbessert werden. Das System sollte möglichst alle Geschäftsprozesse abbilden und Insellösungen ersetzen. Zur Verfügung steht Standard-, Individual- und Open Source-Software.

Sein nächstes Ziel ist die papierlose Fabrik. Schon jetzt werden alle Papiere gescannt und anschließend entsorgt. Die ganze Firma arbeitet mit einem Dokumentmanagementsystem. Der Weg dorthin war nicht für alle einfach und nicht jeder Mitarbeiter wollte sich zusammen mit dem Unternehmen weiterentwickeln. „Was die Mitarbeiter hier mitgemacht haben, war schon ein Quantensprung“, sagt Finzelberg. Es gibt einige, die schon seit Jahrzehnten dabei sind. „Ich habe mich mit den Mitarbeitern hingesetzt und ihnen erklärt, was auf sie zukommt und warum wir was ändern.“ Auf diese individuelle Weise schulte der Chef seine Mitarbeiter und zog sie mit seinem Enthusiasmus mit.

Früher arbeiteten sieben Angestellte in der Verwaltung und 13 in der Produktion. Heute sind es 19 in der Produktion und nur noch der Chef in der Verwaltung. Früher produzierten sie 28 bis 30 Chargen pro Tag, heute sind es 55 Chargen. So der Wandel in Zahlen. Demnächst werden zwei neue Tauchhäuser auf 100 Quadratmetern gebaut, um mit der bestehenden Mannschaft noch effektiver arbeiten zu können. Weder über den Preis für den Betrieb, noch über seine Investitionen will Finzelberg Auskunft geben. Nur so viel: Die Digitalisierung eines Tauchhauses allein kostete ihn 200.000 Euro. Auch wenn die Einführung eines ERP-Systems und ensprechender Sensorik sicher nicht billig ist, rechnet sich eine solche Lösung trotzdem schnell, da sie die Produktivität steigert. „Hier gibt es keine Hebel und Schalter mehr“. Stattdessen steuern die Mitarbeiter alles über eine Software vom PC aus.

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Veränderungsmanagement

Change Management – wie geht das?

Was ein Mensch oder ein Unternehmen ist, was wirklich in ihm steckt, das zeigt sich erst im Wandel. Ein Change-Prozess ist so etwas wie ein mutiges Spiel, eine kontrollierte Eröffnung des Unkontrollierbaren.

Wenn „Management“ so viel bedeutet wie „Steuerung eines Unternehmens auf ein Ziel hin“, dann ist Change Management ein Unding. Das Unternehmen ist am Ende ein anderes als zu Anfang, und auch die Ziele, die man als fest glaubte, verändern sich im Laufe des Prozesses. Den Wandel kann man nicht „managen“, da es weder ein konstantes Unternehmen noch ein feststehendes Ziel gibt. Erschwerend kommt hinzu, dass es sich bei einem Unternehmen nicht um ein Fahrzeug handelt, das per Lenkrad auf ein Ziel zu steuern wäre, sondern um eine Gruppe freier Menschen. Diese Gruppe soll nun in eine neue, für sie ungewisse Zukunft gehen – da wird es schnell ungemütlich.

Je eher man erkennt, dass man Veränderungen eines Unternehmens nicht so managen kann wie den Einkauf, desto besser. Ein Change-Prozess ist wie eine kollektive Entdeckungsreise. Im Groben ist klar, wohin die Reise geht: Beispielsweise die Einführung einer neuen Technologie oder die Neu-Aufstellung auf dem Markt.

Was unterwegs aber alles passiert, welche Widerstände, Gefahren, Tricks und Ideen aufkommen, und was in Zukunft aus all dem als Resultat entsteht, das ist unberechenbar.

Was ein Mensch oder ein Unternehmen ist, was wirklich in ihm steckt, das zeigt sich erst im Wandel. Ein Change-Prozess ist so etwas wie ein mutiges Spiel, eine kontrollierte Eröffnung des Unkontrollierbaren.

Grundsätzlich kann man „Change“ in zwei Phasen einteilen: Öffnen und Schließen. In der ersten Phase tun sich die Belastungen auf, die drohen, wenn man so weitermacht wie bisher („Leidensdruck“); zugleich eröffnen sich Möglichkeiten, das bisher Feststehende zu überschreiten („Freiräume“). Aus dem Offenen muss die zweite Phase dann wieder zu festen Entschlüssen führen, die gemeinsam umzusetzen sind. Bei der entschlossenen Umsetzung eines Entwurfs gewinnt die Organisation über sich selbst und ihre Situation Klarheit. Das wiederum erfordert Korrekturen, so dass manche Experten von einem unabschließbaren Change-Prozess sprechen.

Oft sind die Erfahrungen, die eine Gruppe im Veränderungsprozess macht, wertvoller als die offiziellen Themen. Häufig wird auch der Change-Prozess selbst zum Gegenstand des Wandels.

Aber das gehört dazu: Ein Wandel kann nicht per Knopfdruck oder auf Befehl erfolgen.

Nützlicher ist die heuristische Ansicht, das Change-Projekt als ein organisiertes (!) Experimentierfeld zu begreifen, auf dem sich alle Beteiligten in neue Beziehungsmuster einüben können.

Das ist nicht immer einfach. Bei jedem Wandel fürchten Menschen, ihre soziale Position zu verlieren. Ein Unternehmen zu wandeln, bedeutet daher ein planvoll-improvisiertes Erstreiten einer neuen Linie entlang komplexer Zwecke und Macht-Interessen. Manche Unternehmen sind damit überfordert, aus eigener Kraft ein neues, starkes Ganzes zu bilden. Beispielsweise weil unverstandene Zusammenhänge hemmen (z.B. Generationskonflikte) oder illusionäre Erwartungen nicht thematisiert werden dürfen (z.B. „Basisdemokratie“).

Dann kann ein externer Berater als unparteiischer Dritter beim Aushandeln der notwendigen Kompromisse helfen. Ein erfahrenes Regieteam kann darauf vertrauen, dass sich am Ende auf fast wundersame Weise eins ins andere fügt.

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