gesponsertRetrofit „Ressourceneffizienz ist das Gebot der Stunde“

Industrielle Wertschöpfung findet in der Fabrik statt. Ihre strategischen Ziele Effizienz, Nachhaltigkeit und Innovationskraft erreichen Unternehmen daher nur durch eine datengesteuerte Produktion. Wie das geht, zeigt unser Gespräch über Maschinen-Konnektivität, Daten-Semantik und IT-Kompositionen mit Oliver Hoffmann, Mit-Geschäftsführer der Unternehmensgruppe FORCAM und ENISCO.

Herr Hoffmann, Lieferketten stocken, Nachfrage wackelt, Fachkräfte fehlen – die wirtschaftliche Lage ist weltweit kritisch. Was kann die Industrie, was können fertigende Unternehmen aktuell tun?

Unternehmen sollten antizyklisch investieren, und zwar in die weitere Digitalisierung ihres Geschäftsmodells, also in Produktion und Produkte. Der Return on Investment wird sich in höherer Ressourceneffizienz einstellen – durch weniger Verschwendung, niedrigere Verbräuche, niedrigere Kosten, mehr Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit. Nur mit digitalen Technologien und einer Transformation der Produktion lassen sich die riesigen Aufgaben, die vor Unternehmen liegen, bewältigen.

Welche Aufgaben meinen Sie?

Ressourceneffizienz und Resilienz sind die Gebote der Stunde. Vor allem der Krieg in der Ukraine wirkt sich global aus, wir sehen stark steigende Rohstoff- und Energiepreise, stockende oder schwer planbare Lieferketten, starke Preisanstiege. Die Auswirkungen des Krieges so gering wie möglich zu halten, ist die aktuell wichtigste Aufgabe für Geschäftsführer. Von den Zulieferern über die Produktion bis zum Endkunden – diese Kette muss möglichst weiter funktionieren oder schnell angepasst werden können, damit Unternehmen Kurs halten. Nicht zu vergessen sind natürlich weitere längerfristige Aufgaben wie eine klimaneutrale Produktion, die ja durch regulatorische Vorgaben immer konkretere Formen annimmt. Kurz: Unternehmen sollten nicht länger warten, sondern handeln und Planung und Produktion weiter digitalisieren und damit synchronisieren.

Warum ist die Produktion in diesem Zusammenhang so wichtig?

Weil in der Industrie Wertschöpfung in den Fabriken stattfindet. Deshalb ist datengesteuertes Shopfloor-Management, Data-driven Manufacturing, heute von strategischer, überlebenswichtiger Bedeutung. Nur durch eine digitale Transformation von Produktion, von Service- und Lieferketten können Unternehmen ihre großen strategischen Ziele erreichen und jene Effizienzpotenziale heben, welche die aktuelle Situation in besonderem Maße erfordert – effizientere Prozesse, smartere Produkte, optimierte globale Liefer- und Serviceketten, mehr Klimaschutz. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bietet eine Liste förderfähiger Energiemanagementsoftware, auch FORCAM ist dabei.

Wie sollten Unternehmen die Ziele priorisieren?

Mit digitalen Technologien sind wichtige strategische Ziele gleichzeitig erreichbar – mehr Effizienz, mehr Innovationskraft, mehr Nachhaltigkeit. Für alle drei Ziele liefert die Digitalisierung Antworten. Beispiel Ressourceneffizienz: Datengesteuerte Fertigung schlägt hier mehrere Fliegen mit einer Klappe. Ressourcen werden geschont, Verschwendungen reduziert und Kosten gesenkt. Das wiederum schont sowohl Cashflow und Bilanz als auch die Umwelt.

Natürlich liegt eine kaufmännische Priorität auf Kosteneffizienz und Resilienz in Produktion, Planung und Lieferketten. Ohne Geldverdienen – sprich Profitabilität – geht es halt nicht.

Und die weiteren Ziele?

Ein weiteres wichtiges Ziel von Unternehmen ist es, von IT-Innovationen der Zukunft wie Maschinenlernen und Künstlicher Intelligenz profitieren zu können. Und drittens geht es um Klimaschutz und Nachhaltigkeit: Ein gesellschaftlich akzeptiertes Wirtschaften ist heute ebenso wichtig für die Profitabilität wie die Kosteneffizienz. Schließlich nehmen die regulatorischen Vorgaben zur Nachhaltigkeit weiter zu, die ESG-Kriterien werden immer wichtiger, also Umwelt, Soziales und gute Unternehmensführung.

Wie genau befördert eine Digitalisierung der Produktion diese Ziele?

Stichwort Resilienz, die aktuell so wichtig ist: Unternehmen müssen eine größtmögliche Flexibilität in der Produktion sicherstellen, um auf wechselnde oder unklare Marktanforderungen in der gesamten Wertschöpfungskette reagieren zu können – ob auf Lieferengpässe wie aktuell, ob auf neue Kundenwünsche oder auf regulatorische Vorgaben. Diese Flexibilität erreichen Unternehmen nur mit datengesteuerter Fertigung. Sie bietet Echtzeit-Informationen zu Aufträgen, Lieferketten und Maschinenkapazitäten, so dass Fabrikteams, wenn nötig, Auftragsvorgänge kurzfristig anpassen oder umplanen können.

Wie sehen konkrete Ergebnisse von datengesteuerter Fertigung aus?

Ergebnisse hängen vom gesetzten Ziel ab. Wer ein Umwelt-Zertifikat wie die ISO 50001 erhalten will, wird das mit Ergebnissen eines datengesteuerten Energie-Monitoring erreichen. Wer Leistung und Liefertreue einer Tochterfabrik möglichst schnell auf ein Soll-Niveau bringen will, wird dies durch eine Echtzeit-Messung der Gesamtanlageneffektivität via Cloud erreichen – wie zum Beispiel unser Kunden REICH GmbH aus Bayern.

Und wer klimafreundlicher produzieren will?

Wer klimafreundlicher produzieren will, kann auf digitales Energie-Monitoring und weitere smarte Lösungen setzen. Ein Konzern aus dem Automotive-Sektor zum Beispiel hat sich das Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2035 CO2-neutral zu produzieren. Die Tochtergesellschaften sind für die Umsetzung verantwortlich. Eine Tochtergesellschaft aus Süddeutschland hat dazu mit uns die wichtigsten Maschinen digital angebunden, die Energiedaten werden laufend ausgewertet. Zusätzlich korreliert das Team Leistungs- und Energiedaten derart, dass für jeden Auftrag die jeweils Energie-effizientesten Maschinen zum Einsatz kommen. So hat unser Kunde den Energieverbrauch in den vergangenen Jahren um mehr als 20 Prozent reduziert – bei gleichbleibenden Prozessen und steigenden Produktionsvolumina.

Welche Daten werden dafür benötigt?

Der Weg zur ressourceneffizienten und klimafreundlichen Produktion führt – vereinfacht gesagt - über den sogenannten digitalen Zwilling der Produktion. Er ermöglicht es, Verschwendungen und Fehler in Fabriken in Echtzeit virtuell zu analysieren und real zu optimieren. Energieverbräuche oder der CO2-Ausstoß können in Echtzeit überwacht und gesteuert werden. Die Gelehrten streiten noch, was genau der Digitale Zwilling ist – und wie viele es gibt. Ein wesentliche Voraussetzung für den Digitalen Zwilling ist die digitale Anbindung aller Maschinen und Anlagen, alte wie neue. Eine umfassende Vernetzung aller Fabrikanlagen und die Umwandlung von Maschinensignalen in Smart Data, also in ein semantisches Datenmodell, bilden in fertigenden Unternehmen das Fundament für eine nachhaltige und effiziente Produktion, die Integration der Fertigungsprozesse in globale Liefer- und Serviceketten, die Etablierung neuer Geschäftsmodelle.

Gibt es eine IIoT-Standardlösung für alle Unternehmen?

Ja und nein. Nein – weil es unterschiedliche Fertigungs-Konzepte gibt. Laut McKinsey lassen sich drei Fabrik-Archetypen unterscheiden: Kleinserienfertigung, kundenspezifische Massenfertigung und Großserienfertigung – Neudeutsch: Small-Lot-Manufacturing, Mass-Customized-Manufacturing und High-Volume-Production. Die IT-Anforderungen sind für jeden Fabriktyp unterschiedlich. Zudem arbeitet jede Fabrik mit einem eigenen Mix aus heterogenen Anlagen und IT-Lösungen, Maschinen aus unterschiedlichen Jahrgängen und von unterschiedlichen Herstellern. Daher benötigt jedes Unternehmen seine individuelle Architektur für die digitale Transformation.

Jetzt sind wir auf das Ja für eine IIoT-Standardlösung gespannt …

Ja, weil es modulare und multicloudfähige Plattformansätze gibt, die alle benötigten Funktionen für das industrielle IoT bieten – Maschinen-Konnektivität, digitaler Zwilling, Integration und Interoperabilität von IT-Systemen, Cloud-Edge-Computing. Wichtig für Unternehmen sind Flexibilität und Integrationsfähigkeit, um Echtzeit-Auswertungen in allen gegebenen und gewünschten Systemen fahren zu können, Topfloor wie Shopfloor. Also zum Beispiel in den Lösungen von SAP, also S/4HANA und Digital Manufacturing Cloud. Einen solchen modularen Plattformansatz verfolgen wir zusammen mit unserem Schwesterunternehmen ENISCO. Während ENISCO spezialisiert ist auf Manufacturing-Execution-Systeme – MES - für die kundenspezifische Großserienfertigung, bieten wir langjährige Expertise und MES-Baukastenlösungen für die Kleinserienfertigung.

Womit sollte eine digitale Transformation technologisch starten?

Mit der Anbindung sämtlicher Maschinen in einer Fertigung. Konnektivität ist die Königsdisziplin und Basis für erfolgreiche datengesteuerte Fertigung. Wir sprechen gerne vom Datenschatz in den Maschinenparks, den es zu heben gilt. Im Consumer-Bereich monetarisieren Amazon, Facebook, Google und Co. die Daten ihrer Nutzer. Unternehmen haben es quasi noch einfacher: Sie können die Daten in ihren eigenen Maschinenparks durch signifikante Effizienzsteigerungen monetarisieren. Gleichwohl sind die Bedarfe je nach Unternehmensgröße sehr unterschiedlich.

Was benötigen international tätige Unternehmen vor allem?

Konzerne mit weltumspannenden Produktionsnetzwerken arbeiten mit eigenen großen IT-Abteilungen, sie haben eigene Cloud-Systeme und kooperieren dabei mit Hyperscalern wie Microsoft oder AWS. Die zentrale Herausforderung für Global Player ist es, eine einheitliche Anbindung unterschiedlichster Maschinenparks und Steuerungen sicherzustellen – also alte Bestandsanlagen ebenso wie neue Maschinen und Steuerungen. Eine smarte Konnektivitätslösung muss in der Lage sein, auch in Fabriknetzwerken sämtliche Signale in eine einheitliche ,Sprache´ zu übersetzen und als einheitliches Produktionsdatenmodell in weiterführenden Systemen zur Verfügung zu stellen. Zudem muss die Konnektivität möglichst für unterschiedlichsten Fabrikmaschinen global skalierbar sein, um Kosten zu sparen. Eine solche globale Konnektivität und Skalierbarkeit bietet wir mit der Lösung FORCAM FORCE EDGE.

Unternehmen müssen also alte Maschinen nicht abschaffen wegen der Digitalisierung?

Nein! Das ist ganz wesentlich: Strategisch gilt es, getätigte Investitionen zu schützen und benötigte Innovationen zu ermöglichen. Nur mit einer umfassenden Brownfield-Konnektivität selbst für Maschinen, die lange vor dem digitalen Zeitalter gekauft wurden, können die weiteren Stationen der digitalen Reise folgen: Visibilität, Transparenz, Vorhersagbarkeit und Anpassungsfähigkeit. Das Wort vom digitalen ,Retrofit´ für Maschinen macht die Runde.

Wie geht es nach der Maschinenanbindung und dem digitalen Zwilling weiter?

Zunächst: Konnektivität und digitaler Zwilling sollten von Anfang wie das Herz-Kreislaufsystem für den Datenfluss in einer ganzheitlichen IT/OT-Architektur mitgedacht werden. FORCAM und SAP bieten eine solche ganzheitliche Architektur in der SAP Digital Manufacturing Cloud. Mit FORCAM FORCE EDGE können Brownfield-Anlagen angebunden und umfassend in Level 0 bis 2 im SAP Industrie 4.0 Blueprint abgebildet werden. Die Edge-Lösung bietet Ausfallsicherheit und überträgt gleichzeitig alle relevanten Daten in weiterführende Systeme wie SAP DMC oder SAP ME/MII, wo die gesammelten und normierten Maschinendaten nahtlos an alle relevanten Folgeprozesse integriert werden können.

Wie funktioniert die globale Skalierung von Maschinen-Konnektivität?

Die globale Skalierbarkeit wird erreicht durch das Clustern der Anbindungshistorie nach Maschinentypen, zusammengefasst in einem unternehmenseigenen Repository. Bei einem solchen Repository wie in der Lösung FORCAM FORCE EDGE handelt es sich um eine wachsende Bibliothek bisher implementierter Maschinenanbindungen, auf die Unternehmen jederzeit und überall zurückgreifen können. Unternehmen erreichen so eine enorme Geschwindigkeit in der Maschinenanbindung: Dauert eine herkömmliche Vernetzung je Maschine im Durchschnitt etwa fünf Stunden, kann diese Zeit mit einem Repository nach Einarbeitung der Teams auf etwa eine halbe Stunde reduziert werden – ein gigantischer Vorteil insbesondere für Global Player mit hunderten von Fabriken und tausenden von Maschinen.

Wie können kleine Unternehmen digital mithalten?

Kleine Unternehmen mit 30, 40 Maschinen benötigen eine einfache, schnell zu implementierende und kostengünstige Smart-Factory-Lösung. Der Weg dorthin heißt ,Software as a Service´ - also SaaS. Mit unserer Lösung FORCAM FORCE SAAS können Unternehmen ihre Fertigung schnell mit bewährten Tools digital optimieren. Feste monatliche Kosten bringen Planungssicherheit, zusätzliche eigene IT-Ressourcen müssen nicht aufgebaut werden.

Also „Lösungen von der Stande“ für kleine Unternehmen?

Ja, aber nicht zwingend. Es kommt sehr auf den Mut des mittelständischen Unternehmers an, selbst in Zukunfts-Technologien zu investieren. Wer ein klares Ziel hat und innovativ denkt, kann durchaus zum Hidden Champion der Smart Factory werden. So hat sich unser mittelständischer Kunde NMH, ein Maschinenbau-Spezialist aus Baden-Württemberg mit rund 120 Mitarbeitern, zum Ziel gesetzt, die papierlose Fertigung zu ermöglichen. Diesem Ziel kommen wir mit einem gemeinsamen Konzept aus Konnektivität für Bestandsanlagen und der Kombination unserer IT-Lösungen sehr nahe. Nun ist der Plan, dass wir uns gemeinsam dem Thema Energie-Management widmen.

Was benötigt der sogenannte große Mittelstand?

Größere Mittelständler mit Maschinenparks an verschiedenen Standorten haben komplexere Anforderungen. Sie benötigen eine individuelle und flexible IT-Architektur. Diese muss sowohl bestehende als auch neue MES – also Manufacturing Execution-Systeme, über offenen Schnittstellen leichtgängig auf einer Plattform integrieren können. Zudem sollte die Lösung als „Plattform as a Service“ hybride Infrastrukturen unterstützen, also On-premise-, Edge-, Corporate- oder Private Cloud-Installationen. Eine solche Offenheit für die modulare Komposition and Kollaboration von IT-Systemen bieten wir mit FORCAM FORCE IIOT.

Weiterführende Links:

FORCAM FORCE EDGE | Manufacturing (sapappcenter.com)

FORCAM FORCE IIOT on Microsoft AppSource

ePaper „Konnektivität 4.0 - Digitalisieren Sie alle Ihre Maschinen, unabhängig von Hersteller & Alter

ePaper „Neustart in der Fertigung“

FORCAM Referenzberichte

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