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Operative Exzellenz

Meilensteine auf dem Weg zu einer intelligenten Fabrik

| Autor / Redakteur: Werner Bick / Robert Horn

Unternehmen müssen Strategien zum Umgang mit dem Thema Big Data entwickeln. Eine effiziente Analyse der Datenmassen ist erfolgsentscheidend.
Unternehmen müssen Strategien zum Umgang mit dem Thema Big Data entwickeln. Eine effiziente Analyse der Datenmassen ist erfolgsentscheidend. (Bild: © M. Johannsen - Fotolia.com)

Die Digitalisierung der Werkshallen schreitet weiter voran, Prozesse und Organisation in der und um die Fabrik werden in umfassenden Konzepten neu erdacht. Sechs Elemente sorgen für Orientierung bei der Entwicklung zur operativen Exzellenz.

Die Fabrik steht, bereits seit der Entstehung der ersten Manufakturen im siebzehnten Jahrhundert, traditionell im Zentrum der betriebswirtschaftlichen und technischen Optimierungs- und Innovationsansätze. Im Kontext der Digitalisierung richtet sich der Scheinwerfer nun erneut auf die Werkshalle. Die Steigerung der Effektivität und Effizienz, die der Einsatz von IoT- oder Industrie-4.0-Technologien verspricht, setzt unmittelbar an den Prozessen und der Organisation der Fabrik – der Smart Factory – an.

Kerntechnologien der Smart Factory

Der Weg zur Steigerung von Qualität und Output bei geringerem Ressourceneinsatz führt dabei über ein umfassendes Konzept der operativen Exzellenz. Hier haben sich in den letzten Jahren sechs Elemente als besonders vielversprechend herauskristallisiert.

1. Ein zentraler Hebel zur Verwirklichung der intelligenten Fabrik ist ein umfassender Einsatz von Assistenzsystemen. Diese sollen, in Erweiterung von Lean-Ansätzen, die Mitarbeiter sowohl physisch als auch zeitlich entlasten und die Konzentration auf wertschöpfende Kernaufgaben ermöglichen. Auf physischer Ebene sind die Assistenzsysteme in der Fabrik dank autonomer Transportsysteme oder Robotiklösungen bereits vielfach verwirklicht.

Enorme Potenziale bieten aber vor allem digitale Technologien. So lässt sich etwa der Status einer Maschine über auf einem Tablet-PC laufende Apps schnell und einfach ablesen. Die Auslastung, kritische Verschleißwerte, oder weiterführende Statistiken sind dank der Einbindung aller beteiligten Elemente in eine „Factory Cloud“ sofort verfügbar. Neue Möglichkeiten bieten sich dabei durch den Einsatz von Augmented-Reality-Technologien, die dank zunehmend günstiger, komfortabler und leistungsfähiger Endgeräte wie Smart Glasses immer attraktiver werden. So können etwa Arbeitsanweisungen oder wichtige Kennzahlen direkt verfügbar gemacht werden.

2. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Smart Factory ist ihre dezentrale Organisation. Die Auflösung der pyramidalen Struktur zugunsten eines am Wertschöpfungsprozess ausgerichteten Netzwerks reduziert den Steuerungsaufwand und erlaubt eine weitgehend autonome Koordination der einzelnen Netzwerkelemente und produktionsrelevanten Software-Lösungen wie ERP, MES oder PPS. Die Basis dafür bilden M2M-, RFID- oder Smart-OTS-Technologien sowie die Ausstattung der Maschinen, Werkstücke und Produktionsräume mit Sensorik.

3. Um Verschwendung und Produktionsfehler zu vermeiden, gewinnt die Echtzeitkontrolle von Produktion und Qualität (Realtime Production Control und Realtime Quality Control) zunehmend an Bedeutung. Durch den Einsatz von sensorischen Lösungen werden zentrale Prozessparameter in Echtzeit erfasst und mit Musterwerten verglichen. Dies ermöglicht ein frühzeitiges Ergreifen von Gegenmaßnahmen, was zum Beispiel zur signifikanten Reduktion von Ausschuss führt.

So kann beispielsweise durch die Auswertung von Sensorsignalen im Schweißprozess eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen schlechten Schweißpunkt sofort erkannt und der Schweißvorgang innerhalb von Millisekunden korrigiert werden. Auf dem gleichen Prinzip basiert auch die „smarte“ Qualitätskontrolle. Hier werden anhand definierter kritischer Werte permanent Messungen vorgenommen, so dass sich Fehler sehr früh identifizieren und korrigieren lassen, was zu einer deutlichen Senkung der Qualitätskosten führt.

4. Zu den bekanntesten Szenarien, die im Kontext der Smart Factory diskutiert werden, gehört Predictive Maintenance. Dieser Ansatz, der statistische Prognosemodelle mit Sensortechnologien kombiniert, wird gerne als Beispiel dafür verwendet, wie sich neue Geschäftsmodelle entwickeln oder zumindest weiterentwickeln lassen. Die Kombination aus Produkt und Service ist aber vor allem innerhalb der Fabrik von großer Bedeutung.

Zum einen lassen sich Kosten dramatisch senken, weil die Wartung genau dann stattfindet, wenn sie notwendig ist und sich Produktionsstopps durch Totalausfälle vermeiden lassen. Die Analyse der Betriebsdaten und Belastungsszenarien erlaubt zum andern auch eine sehr genaue Allokation der Produktionsressourcen sowie die Vermeidung von Leerlauf oder Überlastung. Gleichzeitig sind Predictive-Mainten­ance-Ansätze mit Condition-Monitoring-Systemen zur permanenten Überwachung besonders kritischer Elemente kombinierbar, was eine hohe Verfügbarkeit der Maschinen bei deutlich geringeren Kosten ermöglicht.

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