Industrie 4.0 – Spielwiese Digitale Fabrik?

Lernumgebung als strategischer Impuls.

Die Digitale Fabrik ist keine Abkürzung ins Paradies. Für einen Betrieb mit offensichtlichen Schwachstellen steht erst mal Industrie 1.0 bis 3.0 auf der Tagesordnung, bevor das Feld Industrie 4.0 sinnvoll eröffnet werden kann. Das vermeidet Frust, spart Geld und setzt hoffentlich dort an, wo das Potenzial am größten ist. Ist diese Hürde geschafft, ist die Zeit reif, eine Spielwiese für Industrie 4.0 einzurichten, am besten nach dem Motto „Mut statt Masterplan“*. Dennoch, Überblick und strategische Orientierung schaden nicht.

Digitale Fabrik – wozu eigentlich?

In der Digitalen Fabrik finden sich viele Sensoren und Aktoren, Schnittstellen oder Infrastruktur-Boxen sowie vernetzte Rechner. Sie sollen das reale Geschehen abbilden oder vereinfachen und dienen unterschiedlichsten Zwecken:

  • Mitarbeiter Unterstützung:
    mitarbeiterspezifische Assistenzverfahren in Fertigung, Montage oder Logistik, aber auch in Planung und Steuerung.
  • Wandlungsfähige Fabrik:
    modulare Produktionseinheiten, neue Herstellverfahren, Fähigkeiten der Mitarbeiter (mit/ohne Assistenz).
  • Regelung technischer Prozesse:
    Mustererkennung in großen Datenmengen, regelbasierte Anlagen-Überwachungssysteme, selbstlernende technische Systeme, Energiemanagement.
  • Auftragssteuerung in Produktion und Logistik:
    Planung und Steuerung, Selbstorganisation, IT/MES, Echtzeit-Trackingtechniken, Simulationsverfahren etc.
Digitale Fabrik

Digitale Fabrik

Bild 1: Orientierungsrahmen für die Digitale Fabrik in der Industrie 4.0 Welt

Das ist zunächst mal ein Baukasten an Möglichkeiten. Für die eigene Spielwiese jedoch braucht es den strategischen Blick, ohne Anspruch schon Strategie zu sein; die entsteht mit wachsender Erfahrung eher iterativ.

Fabrik der Zukunft?

Lernumgebung oder Spielwiese ja, aber nicht als losgelöste Insel. Wo soll die Spielwiese für die Digitale Fabrik denn entstehen? Bei den low hanging fruit, dort wo am schnellsten ein attraktiver show case entsteht oder lieber da, wo der Schuh wirklich drückt? Zur Orientierung zwei Fragen:

  • Was nutzt es unseren Kunden (oder uns intern)?
  • Wo liegt der Engpass in unserem „System Lieferkette“?

Ohne dass der Kunde in der Gleichung vorkommt, bleibt die Digitale Fabrik wirkungslos. Fabriken und Lieferketten sind immer Mittel zum Zweck; gleichzeitig bleiben ihre Strukturen und Prozesse eine strategische Wette auf die Zukunft. Um diese Zukunft geht es, nicht um technische Spielerein mit CyberX.

Wo nun verbirgt sich der Engpass im System Lieferkette? Physisch in Büro, Fabrik oder Lager dort, wo sich Aufträge oder Material immer wieder stauen. Strukturell in den Themen, über die häufig gesprochen wird, ohne dass sich wirklich etwas bewegt sowie bei den Tabus in einer Organisation (jeder weiß es, keiner spricht darüber). Ein typisches Beispiel ist die (Nicht-)Zusammenarbeit von funktionalen Herrschaftsbereichen nach der Device, tust du mir nichts, tue ich dir nichts. Hier ist die Gelegenheit, dies zu ändern.

Gestaltung „Spielwiese“ Industrie 4.0

Der Charme einer Spielwiese liegt darin, ein neues Feld zu eröffnen. Um dem Inselschicksal zu entgehen, sollte eine überschaubare, aber komplette Lieferkette ins Visier genommen werden. Das könnte beispielsweise eine eigenständige Produktlinie sein, ein kleineres Werk oder der unternehmensinterne Werkzeugbau. Der „strategische Blick“ lässt sich wie in Bild 2 dargestellt entwickeln:

Zielzustand

Industrie 4.0 – Zielzustand

Bild 2: Vorgehensschema „Spielwiese“ Industrie 4.0

Wie immer, wenn es gut werden soll, entstehen neue Fähigkeiten aus bisherigen Stärken (nicht aus Schwächen) und sie schaffen eine neue Qualität für den Kunden. In diesem Fall darf das auch ein interner Kunde sein.

Zielzustand „Spielwiese“ – The future must be simple.

Erster Schritt: Die als Pilot gewählte Lieferkette geschickt gliedern, starre Strukturen möglichst vermeiden und Herstellprozesse weitgehend auftragsbezogen steuern (Wahl des geeigneten Order-Entry-Point). Produziert wird nur das, was vom Kunden tatsächlich benötigt wird. Art und Weise wie die Prozesse künftig laufen sollen definieren und alles, was ohne Digitalisierung geht, erst mal machen, z.B. Abläufe vereinfachen, manuell messen, Arbeit besser organisieren. Erst wenn unnötige Komplexität verschwunden ist und die Steuerungslogik glasklar vorliegt, lohnt es, in smarte Regelungstechnik und Automatisierung zu investieren.

Im zweiten Schritt: Schnelle Regelkreise digital realisieren. Daten erfassen (Messen/Sensoren, Stammdaten, Auftragsdaten), Objekte (z.B. Aufträge, Werkstücke, Arbeitsplätze, Transporteinrichtungen) vernetzten, Algorithmen zur Steuerung implementieren, alles mit dem Ziel, praktikable Lösungen zu realisieren. Zwei Beispiele:

Sich selbst steuernde Produktion.
Zunächst geht es um die Steuerung von Prozessen auf der physischen Ebene, nicht um die Steuerung konkurrierender Aufträge. Beispielsweise steckt der Arbeitsplan in einem RFID-Chip am Werkstück und das wandert in einer Multiprodukt-Fertigungslinie papierlos von einem Arbeitsprozess zum nächsten. Dieser Arbeitsplan wird mit Auftragsfreigabe vom zentralen IT-System in den RFID-Chip überspielt und der aktuelle Bearbeitungszustand, gekoppelt mit der Qualitätsüberwachung und -regelung der Anlage, kontinuierlich zurückgemeldet. Abhängig vom Fertigstellungsgrad eines Auftrags wird ein nächster Auftrag zur Produktion „freigeben“, beispielsweise über eine Conwip-Steuerung.

Vorausdenken.
Sehr einleuchtend ist das in der Maschinen-Wartung; der vorbeugende Austausch einer Verschleißkomponente geschieht nicht nach Schema-F, sondern wird mittels Mustererkennung kontinuierlich überwachter (Mess-)Daten veranlasst.

Bei aller Innovationsfreude sollte man nicht vergessen, überkommene Überzeugung zu hinterfragen oder umzuformulieren. Beispiel: Fraktale Fabriken und Abgrenzung waren gestern, Industrie 4.0 punktet mit Vernetzung, auch jenseits der eigenen Hallen.

Fazit

Digitale Show Cases oder Spielwiesen machen Mut, nutzen allerdings nur, wenn sie ein tatsächliches Engpass-Problem lösen und zum Weitermachen anregen. Schnelligkeit vor Perfektion; Low-cost vor ROI-gebremsten (Nicht-)Investments. Und – keine Angst fehlendes Wissen von außen oder über Kooperationen ins Haus zu holen.

*Quelle: FAZ Verlagsspezial „Digitale Wirtschaft“, 22. Oktober 2015