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Industrie 4.0

Die Stammdatenpflege ist weiter ein kritischer Faktor

| Autor/ Redakteur: Johann Hofmann / M. A. Benedikt Hofmann

In vielen Diskussionen zu Digitalisierung und Industrie 4.0 wird mit den Stammdaten ein Kernelement vergessen. Das ist umso problematischer, da viele Unternehmen genau in diesem Bereich Probleme haben.

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Mit dem Assistenzsystem Valuefacturing schuf die Maschinenfabrik Reinhausen einen bedeutenden Baustein von Industrie 4.0.
Mit dem Assistenzsystem Valuefacturing schuf die Maschinenfabrik Reinhausen einen bedeutenden Baustein von Industrie 4.0.
(Bild: Maschinenfabrik Reinhausen)

Die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH ist ein führender Anbieter von Laststufenschaltern für die Hochspannungstechnik. Das in Regensburg ansässige und weltweit tätige mittelständische Unternehmen erwirtschaftete im vergangenen Geschäftsjahr mit 3550 Mitarbeitern und 49 Tochter- und Beteiligungsgesellschaften einen Umsatz von 750 Mio. Euro. Seit Jahrzehnten zählt für die Maschinenfabrik Reinhausen (MR) eine große Fertigungstiefe in Deutschland zu den bedeutenden Wettbewerbsvorteilen. Dabei hat sich das Unternehmen seit knapp 30 Jahren dem Ziel eines intelligenten Fertigungsflusses verschrieben – mit großem Erfolg. In der firmeneigenen zerspanenden Fertigung wurde in jahrzehntelanger Detailarbeit ein Assistenzsystem mit richtungsweisenden Funktionen entwickelt. Der Nutzen dieser Lösung wirkt in den Wertschöpfungsketten im Zentrum der deutschen Produktionsindustrie und ist ein bedeutender Baustein von Industrie 4.0. Im Jahr 2013 wurde MR dafür mit dem ersten Industrie-4.0-Award ausgezeichnet und war mit dem Geschäftsbereich Valuefacturing bereits zweimal Finalist beim Innovationspreis der deutschen Wirtschaft.

In der Begründung der Jury des Industrie-4.0- Awards hieß es: „Die MR hat bei einer komplexen Ausgangssituation von kleinen Serien, hoher Varianz und heterogenen Maschinen eine hohe horizontale und vertikale Integration mit Zukunftspotenzial erreicht.“ Mit Valuefacturing können vor allem die wirtschaftliche Fertigung der Losgröße 1, die Beherrschung von beliebiger Varianz und die Verkürzung der Lieferzeit signifikant und nachhaltig verbessert werden.

MM Innovationstag – Vernetzte Maschinen in KMUs

Johann Hofmann ist einer der Referenten auf dem MM Innovationstag – Vernetzte Maschinen in KMUs, der am 21. November 2018 im Makerspace in München stattfindet. Die Veranstaltung richtet sich speziell an Unternehmen, die gerade in ihre digitale Transformation starten. Zu den Themen gehören „Retrofit und Upgrade im Maschinenbau“, „Cloudcomputing, Plattformlösungen und dezentrale Strukturen“ sowie „Faktor Mensch in der Digitalisierung“.

Hofmann und andere Experten werden interessierten Unternehmen im Rahmen der Veranstaltung bei Fragen rund um die Digitalisierung Rede und Antwort stehen. Bis zum 30. September 2018 gilt für die Teilnahme ein Frühbucherpreis von 249 Euro.

Für Unternehmen, die bereits mitten in ihrer Digitalisierung stecken, bieten wir den Anwenderkongress Produktion 4.1, der sich unter anderem mit Machine Learning, Materialfluss in der industriellen Produktion, Cobots und digitalen Zwillingen befasst. Der Anwenderkongress Produktion 4.1 findet am 8. November 2018 in Würzburg statt.

http://www.mm-innovationstag.de/

http://www.produktion41.de/

Von der Vision zur digitalen Wirklichkeit

Es braucht Erfindungsgeist und Ausdauer, wenn Visionen wahr werden sollen. Die Realisierung der Vision der Hochleistungsfertigung der Zukunft ist dafür ein hervorragendes Beispiel: Das Assistenzsystem Valuefacturing entstand in langjähriger Detailarbeit in der firmeneigenen zerspanenden Fertigung der MR und realisiert die digitale Transformation auf dem Weg zur Hochleistungsfertigung. Ein großer Vorteil von Valuefacturing liegt in der bidirektionalen Online-Kommunikation in Echtzeit mit allen am Fertigungsprozess beteiligten Maschinen, Anlagen, Systemen und Menschen.

Der größte Vorteil allerdings ist die Fähigkeit der Datenanreicherung. Hierbei werden situationsabhängig neue Daten generiert. Zum Beispiel werden Fahrbefehle für Werkzeugeinstellgeräte beliebiger Hersteller und unterschiedlichster Softwarestände „just in time“ erzeugt. Hierbei werden vom Assistenzsystem von verschiedenen Systemen (A, B und C) vorhandene Daten für einen anfragenden Akteur (D) abgeholt. Durch intelligente Verknüpfung dieser Daten einschließlich umfangreicher Berechnungslogik werden im Ergebnis neue, für einen effizienten Workflow erforderliche Daten erzeugt.

Durch die intelligente Verknüpfung verschiedener Daten und eine umfangreiche Berechnungslogik werden im Ergebnis neue, für einen effizienten Workflow erforderliche Daten erzeugt.
Durch die intelligente Verknüpfung verschiedener Daten und eine umfangreiche Berechnungslogik werden im Ergebnis neue, für einen effizienten Workflow erforderliche Daten erzeugt.
(Bild: Maschinenfabrik Reinhausen)

Dieser Effekt wird wie folgt auch im Positionspapier „Industrie 4.0 und MES – Voraussetzung für das digitale Betriebs- und Produktionsmanagement – Aufgabenstellungen und künftige Anforderungen“ des ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie) beschrieben, das zur Hannovermesse 2017 veröffentlicht wurde. So stellt das Kapitel 3.3.5.4 „Dynamisches Ausführungsmanagement“ heraus, dass die Flexibilisierung betrieblicher Abläufe ein wichtiger Bestandteil im digitalen Rüst-Workflow ist. Die Umstellung von althergebrachten starren Abläufen in dynamische Abläufe ist Bestandteil der Digitalisierungsstrategie von Industrie 4.0. Als „starr“ bezeichnet man alle Systeme, deren Abläufe durch Vorbedingungen festgelegt sind. Als „dynamisch“ bezeichnet man alle Systeme, die ihre Vorbedingungen automatisch an eine neue Situation anpassen können.

Fehler systematisch vermeiden

Das Verfahren der dynamischen Datenanreicherung erfordert umfangreiches Wissen aus der jeweiligen fachspezifischen Domäne. Im Fall der Maschinenfabrik Reinhausen ist das die zerspanende Fertigung. Jahrzehntelang angesammeltes Know-how ist Kernbestandteil der dynamischen Datenanreicherung mit Valuefacturing. Das erspart beispielsweise dem Mitarbeiter am Einstellgerät tagtäglich viel Zeit.

Noch viel wertvoller ist allerdings der „poka-yoke-Effekt“ (deutsch: „unglückliche Fehler vermeiden“), der dadurch ermöglicht wird, dass das fehlerträchtige Eintippen von starren Daten entfällt. Dieses dynamische Erzeugen der Daten ermöglicht auch jederzeit den anfragenden Akteur (D) auszutauschen oder durch Updates zu erweitern, denn die benötigten Daten werden immer passend für ihn „just in time“ automatisch neu generiert.

Essenzielle Voraussetzung für dieses „Dynamische Ausführungsmanagement“ im Sinne von Industrie 4.0 sind vollständig und fehlerfrei gepflegte Stammdaten in den Systemen (A, B und C). Und genau hier liegt in den allermeisten Betrieben das große Defizit: Viele haben das Problem noch gar nicht lokalisiert, sondern versuchen durch überzogene und nicht erfüllbare Anforderungen an Softwarelösungen ihre Probleme auszugleichen.

Mit dem Assistenzsystem Valuefacturing schuf die Maschinenfabrik Reinhausen einen bedeutenden Baustein von Industrie 4.0.
Mit dem Assistenzsystem Valuefacturing schuf die Maschinenfabrik Reinhausen einen bedeutenden Baustein von Industrie 4.0.
(Bild: Maschinenfabrik Reinhausen)

Als Metapher kann hier ein Navigationssystem im Auto dienen. Die hinterlegten Straßenkarten stehen für Stammdaten (A). Die online erfassten Bewegungsdaten der Fahrzeuge entlang der Route stehen für Stammdaten (B). Die online erfassten Bewegungsdaten der Fahrzeuge auf Ausweichrouten stehen für Stammdaten (C). Falls alle Daten aus (A, B und C) vollständig und fehlerfrei zur Verfügung stehen „würden“, dann wäre im Staufall die Empfehlung des Navigationssystems immer richtig (drauf bleiben oder runter von der Autobahn). Wir alle wissen, dass diese Empfehlungen der Navis zwar immer besser werden, es aufgrund unvollständiger Stammdaten aber dennoch teilweise zu falschen Empfehlungen kommen kann. Falls noch Fehler in den Stammdaten (A) – den Straßenkarten – dazukommen, dann wird das Ergebnis komplett unbrauchbar und der Fahrer muss analog navigieren.

Kein Raum für Kompromisse

Als Ergebnis steht also fest: Die Eintrittskarte in die digitale Welt sind unter anderem vollständig und fehlerfrei gepflegte Stammdaten. Das in Betrieben häufig an vielen Stellen sinnvoll verwendete Pareto-Prinzip (auch 80-zu-20-Regel genannt) wäre hier falsch eingesetzt. Stammdaten müssen zu 100 % richtig sein, damit das Ergebnis richtig ist. Dieses allgegenwärtige Defizit in den Stammdaten ist der Hauptgrund, warum Assistenzsysteme dem Menschen nur assistieren und ihn nicht ersetzen können. Assistenz geht zwar der Autonomie voraus und befähigt den Menschen zu besseren Entscheidungen, aber selbst bei zukünftig vollständig autonomen Systemen (zum Beispiel selbstfahrende Autos) ermöglicht ein Assistenzsystem dem Menschen zahlreiche Einflussmöglichkeiten. Auch wenn das autonome Fahren in greifbare Nähe rückt, ist die autonome Fabrik (menschenleere Fabrik beziehungsweise Roboter, die Roboter bauen) für eine lange Zeit noch utopisch.

* Johann Hofmann ist Founder und Venture Architect von Valuefacturing bei der Maschinenfabrik Reinhausen GmbH in 93057 Regensburg, Tel. (0 94 1) 40 90 17-06, j.hofmann@reinhausen.com

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