Digitalisierung in der
Chemiebranche

Welche aktuellen Trends prägen die Digitalisierung in der Chemieindustrie, wo befinden sich Stolpersteine und an welchen Stellen kann Software als Unterstützung dienen?

Bunte Chemikalien und ein Periodensystem

6. September 2023

Digitalisierung gehört heute zu den spannendsten und herausforderndsten Themen in der Unternehmensentwicklung – auch in der Chemiebranche. Spätestens mit der Corona-Pandemie hat sich das Bedürfnis nach digitalen Möglichkeiten drastisch gewandelt. Externe Einflüsse wie die geopolitische Lage oder die hohe Inflation erschweren den gewohnten Unternehmensablauf.

Das Ergebnis zeigt sich, wenn das Wachstum von Unternehmen nachlässt und die Ergebnisse weniger rentabel sind. Angetrieben durch solche Auslöser wissen Unternehmen aus der chemischen Industrie um die Bedeutung digitaler Optionen und haben bereits reagiert.

Software, Roboter und digitale Zwillinge – die Digitalisierung in der Chemiebranche ist auf dem Vormarsch. Das sind jedoch nur einige Beispiele, wie sie die chemische Industrie voranbringt. Die Potenziale sind weit größer. Welche digitalen Mechanismen haben Chemieunternehmen bereits im Einsatz und wo schlummern weitere Möglichkeiten?

Entwicklung der Chemiebranche: auf dem Weg zur Chemie 5.0?

Nicht neu, sondern längst bewährt und alltagstauglich: die Industrie 4.0. Gemeint ist der Einsatz von Automatisierung und Technologien, die Unternehmen den Arbeitsalltag erleichtern sollen. Einen Schritt weiter geht die Industrie 5.0: Das Konzept ergänzt die Technologien der Industrie 4.0, denn sie setzt auf die optimale Kooperation zwischen Mensch und Maschine. Fortschrittliche Technologien, Künstliche Intelligenz und Robotik unterstützen Unternehmen dabei, die eigene Effizienz zu verbessern und den Herausforderungen der Zukunft gerecht zu werden.

Diese Entwicklung lässt sich auch auf die Chemiebranche übertragen: Waren es ursprünglich automatisierte und digitalisierte Prozesse, ergänzen nun auch KI-Technologien und Roboter den Arbeitsalltag zahlreicher Unternehmen aus der chemischen Industrie – Tendenz steigend. Entwickelt sich die Chemie 4.0 also zunehmend in Richtung Chemie 5.0? Ein Trend ist klar zu erkennen, der die neuen Mechanismen immer mehr in das Arbeitsleben integriert. Vom digitalen Zwilling über KI bis hin zu Predictive Maintenance – welche Technologien die Chemiebranche besonders unterstützen, erklären wir im Folgenden.

Digitale Transformation in der chemischen Forschung und Entwicklung

Ein Bereich, der für Chemieunternehmen besonders relevant ist, ist die Forschung und Entwicklung. Grund genug, hier die digitale Transformation anzukurbeln. Folgende Einsatzmöglichkeiten lassen sich in vielen Unternehmen beobachten:

Digitaler Zwilling

Bei einem digitalen Zwilling, handelt es sich um die virtuelle Darstellung eines Prozesses oder Produktes. Er stellt eine Verbindung zur realen Welt her und besteht in der Regel aus Modellen, Simulationen und Algorithmen. Für die Chemiebranche bedeutet das: Indem er die realen Umstände und deren Auswirkung nachstellt, unterstützt ein digitaler Zwilling dabei, Veränderungen an physischen Objekten zu erkennen. Im Vergleich zum Versuch am realen Objekt spart der Einsatz eines digitalen Zwillings Zeit und Budget. Zudem bremst er die meist finanziellen Auswirkungen aus, die entstehen, wenn reale Versuche in die falsche Richtung laufen. Gerade im F&E-Bereich ist er ein hilfreicher Mechanismus, um die Rentabilität des Vorhabens anzutreiben.

Dokumentenmanagementsysteme

Unternehmen in der Chemiebranche unterliegen im Bereich Forschung und Entwicklung strengen Regularien. Sie sind verpflichtet, eine Vielzahl an Vorgängen und Angaben detailliert zu dokumentieren. Als klassische Papierarbeit ist das nicht nur enorm aufwändig, sondern auch fehleranfällig. Schnell ist ein Wert undeutlich notiert und wird vom nächsten zuständigen Mitarbeiter falsch gelesen. Ein weiteres Minus: Papier braucht viel Platz. Ordner und Papierstapel stauen sich schnell in Büro und Lager. Um den geforderten Dokumentationspflichten einfacher gerecht zu werden, nutzen viele Unternehmen aus der chemischen Industrie digitale Lösungen wie Dokumentenmanagementsysteme. Sie ermöglichen es, die Vielzahl an Unterlagen und Informationen, die im Forschungsstadium anfallen, digital zu managen.

Vernetzung

Um ein neues Produkt zu entwickeln, sind meist mehrere Abteilungen und Ansprechpartner gefragt. Gerade bei größeren Unternehmen sitzen diese jedoch häufig an unterschiedlichen Standorten. Um die Forschungsarbeit effizient gestalten zu können, vernetzt die digitale Transformation den Zugang zu Daten und den Austausch zwischen Kollegen virtuell.

Big Data

Unabhängig vom Wirkungsbereich nimmt die Menge an Daten, die verarbeitet werden müssen, immer mehr zu. Die Rede ist von Big Data. Deren sinnvolle Auswertung ist nur mit Hilfe digitaler Tools machbar und so greifen auch Unternehmen aus der chemischen Industrie auf digitale Lösungen zurück. Die optimale Basis, um innovative Produkte zielsicher zu entwickeln.

Künstliche Intelligenz

Schon vor Chat GPT war künstliche Intelligenz in vielen Bereichen eine gesetzte Option. Seit der massentauglichen Einführung ist Chat GPT nun für jedermann zugänglich. Für die Forschung und Entwicklungsabteilung chemischer Unternehmen bietet KI enorme Potenziale, denn sie ermöglicht automatisierte Analysen und Interpretationen von Versuchsreihen.

Machine Learning

Ebenso in das Themenfeld KI fallen Machine-Learning-Anwendungen. Diese Maschinen sind sowohl in der Lage, eingespielte Handlungen zu verarbeiten, als auch hinzuzulernen. Mithilfe dieser Basis haben sie das Potenzial, die Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Unternehmen zu unterstützen, indem sie beispielsweise Vorschläge für die Zusammenstellung neuer Rezepturen erstellen.

Internet of Things (IoT)

Das Internet of Things, auf Deutsch Internet der Dinge, verbindet die virtuelle mit der realen Welt. Ein bekanntes Beispiel ist der Kühlschrank, der über Sensoren feststellt, dass die Milch leer ist und eine neue Packung automatisch über das Internet nachbestellt. Auf die Chemieindustrie bezogen ermöglicht das Internet of Things im Bereich F&E so die Möglichkeit, Veränderungen an physischen Objekten digital zu melden.

Digitale Transformation in der chemischen Produktion

Für Forschung und Entwicklung birgt die Digitalisierung also zahlreiche Potenziale. Doch auch für den nächsten Schritt – die Produktion – setzt die chemische Industrie vermehrt auf digitale Tools. Das Stichwort Automatisierung schafft Arbeitserleichterungen, die bisher so nicht möglich waren, und steigert die Effizienz.

Predictive Maintenance

Das (wahrscheinlich) größte Hemmnis für die Produktion: ein Maschinenausfall. Um Probleme rechtzeitig zu erkennen und beheben zu können, noch bevor es zu einem solchen Ausfall kommt, gibt es Predictive Maintenance-Tools. Sie erkennen erste Abweichungen und melden diese, bevor es zum Maschinenausfall kommt. Unternehmen können so rechtzeitig reagieren, die Produktion muss nicht unterbrochen werden.

Fernwartung mittels Augmented Reality

Ob rechtzeitig erkanntes Problem oder eingetretener Ausfall: Maschinen müssen in der Chemiebranche reibungslos laufen. Augmented Reality kann der ortsunabhängige Schlüssel zur unkomplizierten Wartung und schnellen Fehlerbehebung sein. Denn der Experte muss in vielen Fällen nicht in Persona am Standort sein. Fazit: Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten lassen sich mit Augmented Reality vereinfachen und optimieren.

Echtzeitüberwachung

Um sichere Chemieprodukte herzustellen, muss sichergestellt sein, dass die Rohstoffe korrekt zusammengesetzt sind. Auch hierfür hat die Digitalisierung in die Trickkiste gegriffen: Echtzeitüberwachung der chemischen Zusammensetzung von Gütern, Gemischen und Endprodukten erleichtern die Arbeit in der Produktion. Auf Abweichungen kann sofort reagiert werden.

Robotik

Roboter verfügen über die nötigen Fähigkeiten, wiederkehrende Aufgaben zu übernehmen. Das ist gleich doppelt von Vorteil: Einerseits sparen sich Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Zeit, die sie für ihre eigentlichen Aufgaben nutzen können. Gleichzeitig werden menschliche Fehler vermieden. Automatisierte Prozesse verlaufen gleichmäßig und im Ergebnis kann die Fehlerquote reduziert werden.

Digitalisierung in der chemischen Lieferkette

Die Lieferkette, also Supply Chain, begleitet jedes Unternehmen aus dem produzierenden Gewerbe, auch in der Chemiebranche. Digitalisierung bietet hierfür enorme Chancen, die viele Firmen bereits nutzen. Folgende Beispiele sind häufig erkennbar:

Tracking in Echtzeit

Vom Wareneingang über die Produktion bis zum Versand an den Kunden: Der aktuelle Stand von Waren bzw. deren Einzelteile sollte immer einsehbar sein. Nur so sind Unternehmen bei Nachfragen auskunftsfähig und stellen sicher, dass Produktion und Qualität mit maximalem Ergebnis sowie zuverlässig verlaufen. Die digitale Transformation erzeugt mit der Möglichkeit des digitalen Echtzeittrackings Einblicke in den Ist-Zustand. Mit wenigen Klicks sehen Unternehmen , wo sich ein Gut befindet, welche Produktionsstufe erreicht ist oder wie der Versand verläuft.

Rückverfolgbarkeit

Ein Szenario, das es zu vermeiden gilt: Es gibt eine Rückrufaktion. Ist sie nötig, muss es schnell gehen. Einzelne Elemente eines Produktes zuzuordnen, ist manuell eine zeitaufwändige Angelegenheit. Mit digitalem Tracking wird die Rückverfolgung zum mühelosen Unterfangen. Denn indem alle relevanten Informationen im System hinterlegt sind, lassen sich diese mit einem Klick einsehen.

Wie Tracking und Rückverfolgung zum Kinderspiel werden

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Chemiebranche: Digitale Sicherheit und Datenschutz

Die Digitalisierung unterstützt Unternehmen aus der Chemiebranche dabei, ihre tägliche Arbeit zu erleichtern. Doch es gibt auch einige Hürden, die genommen werden müssen. Themen wie Datenschutz und digitale Sicherheit beschäftigen die Branche. Die Sorge vor ungewolltem Zugriff auf sensible Informationen sorgt immer wieder für angeregte Diskussionen. Der Auslöser: Cloud-Lösungen. Doch sind die Bedenken gerechtfertigt? Nein – jedenfalls nicht, wenn die Wahl auf eine geeignete Lösung fällt.

Seriöse Anbieter stecken viel Arbeit und Geld in die Datensicherheit in der Cloud. Es lohnt sich, bei der Suche nach einer geeigneten Lösung dieses Thema im Detail zu hinterfragen. Welche Maßnahmen unternimmt der Anbieter? Ist ausreichend Erfahrung vorhanden? Gibt es positive Referenzen zum Einsatz des Systems? Solche Punkte können die Suche nach einer geeigneten Lösung, deren Sicherheitsstandards zu den hohen Ansprüchen der Chemieindustrie passen, erleichtern.

Genauso relevant ist der sichere Umgang mit chemischen Materialien. Gefahrstoffmanagement spielt eine große Rolle und ist im Zuge der Digitalisierung nicht wegzudenken. Geeignete ERP-Systeme stellen den zuverlässigen Umgang mit den betroffenen Stoffen sicher. Doch auch diese Funktion hat nicht jede Lösung. Augen auf bei der Wahl des richtigen Systems!

Digitalisierung in der Chemiebranche: Wie geht es weiter?

Der Status-quo in der Chemiebranche dürfte deutlich geworden sein: Digitalisierung ist angekommen und wird in vielen Teilen der Industrie bereits vielfältig eingesetzt. Aber wie geht es weiter? Nun, keiner von uns kann in die Zukunft schauen. Mit Blick auf die aktuellen Entwicklungen liegt die Wahrscheinlichkeit, dass der digitale Weg immer präsenter wird, bei 99 %. Bereits heute sind Unternehmen, die nicht digital arbeiten, hinten dran. Wer sich auf lange Sicht für analoges Arbeiten entscheidet, wird überholt.

Eine gute Basis, um all den Möglichkeiten und Herausforderungen optimistisch gegenüberzutreten, ist Software. Meist sind es Enterprise Resource Planning-Lösungen, die Unternehmen das Handwerkszeug für digitales Arbeiten an die Hand geben. Warum? Ganz einfach: Ein ERP-System umfasst nicht nur eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten und Funktionen, sondern betrifft auch den gesamten Waren- und Wertefluss.

Zudem ist ERP die perfekte Basis, um branchenspezifisch aufzurüsten. Gezielte Funktionalitäten machen aus einem guten Standard eine unschlagbare Speziallösung. Welche Wege die Digitalisierung gerade mit Blick auf Künstliche Intelligenz einschlagen wird? Wir können es nur erahnen. Aber eines ist sicher: Es wird geeignete Möglichkeiten geben, die Potenziale der neuen Entwicklungen in spürbaren Nutzen verwandeln zu können.

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