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Industrie 4.0

Bitte recht Technologie-freundlich!

| Autor / Redakteur: Franz Gruber / Stefanie Michel

Produktion bei Audi: Die Automobilbranche war Vorreiter bei der Einführung digitaler Fabriksteuerung, doch auch Mittelständler müssen einsteigen.
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Produktion bei Audi: Die Automobilbranche war Vorreiter bei der Einführung digitaler Fabriksteuerung, doch auch Mittelständler müssen einsteigen. (Bild: Rainer Plendl - Fotolia)

Laut Bundeswirtschaftsministerium liegt der Digitalisierungsgrad der deutschen Wirtschaft bei 54 von 100 möglichen Indexpunkten. Im verarbeitenden Gewerbe sind es nur 42 Punkte. Dabei lassen sich die Vorteile der Industrie 4.0 konkret messen – zum Beispiel in 20 bis 30 % höherer Produktivität.

Laupheim bei Ulm, April 2009: „Der baden-württembergische Autozulieferer Lindenmaier mit 400 Mitarbeitern ist pleite“, heißt es in der Presse. Doch das Aus bleibt aus. Heute ist das Unternehmen als MSR Technologies AG längst wieder erfolgreich als Spezialist für metallische Präzisionsteile und Baugruppen international aktiv.

Den Turnaround schaffte MSR Technologies mit heute rund 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, mit neuen Eigentümern und neuem Geschäftsführer. Alle zusammen hatten den Mut für eine Innovation: einer intelligenten Produktions-Steuerung.

So begannen die Schwaben, ihre Produktion nicht mehr in der Verwaltung (Top Floor), sondern mit einer digital vernetzten Produktion (Shop Floor) in Echtzeit zu steuern. Die neue Technologie meldet Fehler in der Fertigung in Echtzeit: Jeder Fabrikarbeiter kann die Laufzeiten der Maschinen in seinem Bereich optimieren, weil er auf seinem Bildschirm sofort sieht, ob und wo eine Störung auftritt.

Bereits nach drei Monaten stieg die Produktivität in den Pilotbereichen um 3 %. MSR-Technologies-Geschäftsführer Robert Stöhr resümierte später auf einem Industrie-4.0-Kongress: „Wir haben die Betriebsnutzungszeiten aller Anlagen um 25 % gesteigert.“ Entsprechend deutlich verbesserte sich auch der Return on Investment (ROI).

Die Geschichte von MSR Technologies zeigt: Industrie 4.0 ist kein Hexenwerk, sondern klug genutzte Hightech. Genau das benötigt der deutsche fertigende Mittelstand: einfache, pragmatische Lösungen mit großem Hebel für Produktivität und ROI. Die Digitalisierung macht das möglich. Daher ist es unverständlich, dass die Revolution 4.0 manchem Geschäftsführer noch wie ein Modetrend vorkommt.

Digitalisierung für die Fabriksteuerung nutzen

Die digitale Transformation ist unumkehrbar und bewegt „die Fundamente der Fertigungsindustrie“, wie es in der frischen Markttrend-Studie „IoT/Industrie 4.0 – der Weg zur digitalen Fabrik“ von dem Analysehaus Information Services Group Germany (ISG) heißt. „Die Digitalisierung erfasst praktisch jede Branche, sie verändert Wertschöpfungsprozesse und definiert die Grenzen des Wettbewerbs neu.“

Vorbei sind in erfolgreichen Industrieunternehmen des 21. Jahrhunderts die Zeiten, in denen Störungen in der Fabrik händisch aufgeschrieben und persönlich gemeldet wurden – vom Mitarbeiter zum Meister, zur Sekretärin, zum Produktionsleiter. Vorbei sind die Zeiten, in denen Störungen nicht systematisch erfasst wurden und niemand sagen konnte, welche Fehler regelmäßig wiederkehrten.

Werner Pertek, Experte für digitale Transformation in Fabriken der Automobilindustrie: „Wenn Ihnen ein Werker sagt: ,Gestern war ein Scheißtag’, dann dürfen Sie das als Analyse nicht gelten lassen.“ Vielmehr sei Geschwindigkeit bei der Abstellung von Fehlern gefragt und eine lückenlose Rückverfolgbarkeit. Pertek: „Es ist ganz wichtig, den Ausschuss unter 1 % zu drücken. Das geht nur mit sauberer Fehleranalyse.“

Deshalb sollten Unternehmen Technologie-freundlich sein, denn die positiven Effekte webbasierter Fabriksteuerung sind vielfältig. Erfolgreiche Digitalisierung-Manager empfehlen mittelständischen Einsteigern drei Zutaten als Rezept für die smarte Produktion:

1. Akzeptanz durch einen modernen Change-Prozess sichern

Digitalisierung bewegt auch die Fundamente jedes einzelnen Unternehmens. Daher gelingt Industrie 4.0 nur mit einer Unternehmenskultur 4.0. Das heißt, die technologische Transformation muss Chefsache sein und sollte durch einen umfassenden Changeprozess begleitet werden. Denn anfangs treffen Changemanager häufig auf Aussagen wie „Dafür haben wir keine Kapazitäten´, oder: ,Die Daten kann ich gar nicht analysieren´.“

Daher muss die gesamte Belegschaft davon überzeugt werden, dass die neue Technologie für den Standort zum Einsatz kommt, nicht gegen ihn. Wer Mitarbeiter laufend informiert und schult, der erreicht, dass sie schnell verstehen, dass die Arbeit für alle leichter und besser wird.

Robert Stöhr von MSR Technologies bestätigt: „Der Vater des Erfolges war die frühe und intensive Einbeziehung der Mitarbeiter in das Projekt. Ein Unternehmen braucht eine Problemlösungsmentalität, da es nach Einführung des Shop Floor Management mit überraschenden Verbesserungspotenzialen konfrontiert ist.“

2. Mit Technologie 4.0 „Licht“ anmachen

Als nächstes muss in einer schnelllebigen Technologieumgebung die passende Lösung für die nächsten Jahre gefunden werden. Diese muss vor allem mit einer Realität in den allermeisten Unternehmen klarkommen: heterogene Maschinenparks, also Anlagen von unterschiedlichen Herstellern aus unterschiedlichen Jahrgängen.

Die zentrale Frage für Unternehmen lautet daher: Wie integrieren wir unsere etablierten Systeme der Unternehmensplanung (ERP/ SAP, Maschinensteuerung) und unsere individuellen Anwendungen mit der neuen Technologie? Welche Anforderungen muss eine Industrie-4.0-Lösung im Zeitalter des Industrial Internet of Things (IIoT) erfüllen?

Die erste Anforderung lautet, Daten aus heterogenen Steuerungen flexibel in Echtzeit zu verarbeiten und darstellen zu können, und das möglichst auch über Ländergrenzen hinweg. Möglich sein sollte die Signalerfassung auf drei Wegen:

  • mit einem programmierbaren Feldbuscontroller, um digitale Signale von älteren Maschinen und Anlagen aufzunehmen,
  • über herstellerspezifische Protokolle (beispielsweise von Siemens, Heidenhain, Okuma oder Fanuc),
  • mit standardisierten Protokollen wie OPC/UA und MT-Connect bei Maschinen, die das unterstützen.

Die Zweite Anforderung ist, alle erfassten Daten in Echtzeit auf allen browserfähigen Endgeräten nutzerfreundlich darzustellen. Das alles gelingt

  • mit einer cloudfähigen Architektur mit komplett webbasierten Daten sowie
  • mit In-Memory-Technologie, welche alle Daten im Hauptspeicher hält und verarbeitet, um zeitkritische Datenbankabfragen zu vermeiden.

Die dritte Anforderung lautet, dass die Lösung wie ein Rückgrat alle Anwendungen auf einer einzigen Plattform zusammenbringt und so gewissermaßen ein IT-Nervensystem über das gesamte Unternehmen ermöglicht. Dafür muss es mit offenen Programmierschnittstellen arbeiten (Open Application Programming Interface, kurz: Open API). Nur damit gelingt es, kostengünstig bestehende Anwendungen zu integrieren.

Die Anforderungen erfüllen viele herkömmlichen Manufacturing Execution Systeme (MES) nicht mehr. Eine moderne IIoT-Plattform wie Forcam Force Bridge unterscheidet sich von einem MES darin, dass eine IIoT-Plattform Drittsystemen alle in der Produktion erfassten Daten uneingeschränkt und in nahezu beliebiger Weise über generische Schnittstellen zur Verfügung stellt. Mit der Forcam Force Bridge werden Maschinendaten, Prozessdaten und Betriebsdaten von weltweit mehr als 100.000 Produktionsanlagen erfasst.

Wenn schließlich alle beteiligten Unternehmensbereiche alle erforderlichen Betriebs- und Prozessdaten auf einer Plattform finden und neue Technologien jederzeit integriert werden können, dann ist die Industrie 4.0-Fertigung Wirklichkeit geworden.

3. Mit einem Piloten starten

Erfolgskritisch beim Management von 4.0-Prozessen ist, Komplexität zu reduzieren. Daher sollte die digitale Transformation mit einem Pilotprojekt in einem problematischen Teilbereich mit zum Beispiel drei Maschinen gestartet werden. So kann die Hauptproduktion weiterlaufen, während der größte Problembereich als erstes optimiert wird.

Sind neue Abläufe und Kennzahlen definiert, lautet die zentrale Frage: Wie leiten wir aus den smarten Daten auch smarte Entscheidungen ab? Schon im Pilotprojekt, also am Ort der Wertschöpfung, wird konsequent Führungsverantwortung übernommen. Die Führungskraft muss die Mitarbeiter als Coach anleiten, sich an Best-Practice-Standards zu orientieren, Prioritäten zu setzen, Entscheidungen zu treffen.

Etwa 10 % Produktivitätssteigerung sind der Erfahrungswert im Piloten nach maximal drei Monaten. Beim späteren Rollout werden weitere 20, eher 30 % Produktivitätssteigerung erreicht. Bei dem mittelständischen US-Unternehmen Richards Industries aus Cincinnati hat sich der ROI bereits nach knapp sieben Monaten eingestellt.

Erfolge aus dem Piloten sollten schließlich breit im Unternehmen kommuniziert werden. So steigt die Akzeptanz für die neue Technologie für den späteren Rollout weiter und wird zur Blaupause für die werksübergreifende nachhaltige Verbesserung.

* Franz Gruber ist Geschäftsführer der Forcam GmbH in 88214 Ravensburg, Tel. (07 51) 3 66 69-0, info@forcam.com

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