Smart Factory Day Die digitalisierte Fertigung: Wie setze ich sie um und welche Konzepte gibt es?

Von Thomas Günnel

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„Einhundert Prozent digitalisiert heißt nicht einhundert Prozent automatisiert“, sagte Mercedes-Produktionsvorstand Jörg Burzer vor dem Werksrundgang in der Factory 56. Zuvor wurden erfolgversprechende Ansätze einer smarten Fabrik aufgezeigt.

Digital, flexibel, hochwertig und mit motivierten Beschäftigten: Beim Smart Factory Day diskutierten Produktionsexperten wie eine vernetzte Fertigung aussehen sollte; und wie der Weg dorthin aussehen kann.
Digital, flexibel, hochwertig und mit motivierten Beschäftigten: Beim Smart Factory Day diskutierten Produktionsexperten wie eine vernetzte Fertigung aussehen sollte; und wie der Weg dorthin aussehen kann.
(Bild: Benedikt Knüttel/BK Fotofilm )

„Weder ein einzelner OEM noch ein einzelner Tier-1-Supplier noch ein internationaler Logistikkonzern hat die Power, sich alleine in die Industrie-4.0-Welt hineinzukatapultieren“: Mit diesen Worten begrüßte Stefan Iskan am 11. Mai die Teilnehmer des Smart Factory Day in der Legendenhalle Böblingen. Iskan hält die Professur für Logistik und Wirtschaftsinformatik an der Hochschule Ludwigshafen und gab mit seiner Keynote den Auftakt zur Veranstaltung.

Den Weg zur Digitalisierung können die Unternehmen laut Iskan nur noch gemeinsam gehen, „das ist kostspielig“, sagte er; und schätzte in der Folge die aktuelle Lage für Unternehmen in der Logistik ein. „Viele sind nur noch auf Mikroebenen unterwegs – es gibt kaum strategische Voraussicht“, beschrieb Iskan, „sie schauen nicht über ihren Schreibtisch hinaus.“ Als Beispiel nannte er den Engpass bei Lkw-Fahrern. „Die Geiz-ist-geil-Mentalität im Supplier-Einkauf hat die Situation mit verursacht.“

Den Unternehmen riet Stefan Iskan, ihre Finanzplanung für die kommenden ein bis anderthalb Jahre auf den „Worst Case“ vorzubereiten. Außerdem nannte er fünf Themen, die jetzt im Fokus der Unternehmen stehen sollten:

  • Parallelproduktion aufbauen
  • Resourcing
  • Backup-Sourcing
  • 25 bis 30 Prozent Sicherheitsbestände
  • Woher kommen neue Warehouse-Kapazitäten?

In der Transportlogistik geht es laut Iskan um die End-to-End-Belieferung – getrieben von Amazon. Derzeit gehe es um den Endkundenkontakt, andere zu verdrängen. Auch deshalb arbeiteten mehr Logistikanbieter zum Beispiel mit Lufthansa zusammen.

„Versucht Modelle aufzubauen, in denen ihr eure Preise in einer Art neuem Partnerschafts-Ökosystem saisonalisiert“, sagte Iskan in Richtung der Logistikunternehmen. „Keine neuen Drei- bis Fünfjahresverträge – macht euch gemeinsam mit euren Partnern Gedanken über Zukunftsmodelle!“ Die Veränderungen in der Lieferkette werden sich nicht auflösen, „sie werden bis über das Jahr 2023 hinaus andauern“, beschrieb Stefan Iskan.

Digitaler Zwilling mit leistungsfähigerer Scannertechnik

Die Fabrik der Zukunft, oder genauer deren Planung, beschrieb Sebastian Hilsenbeck, Head of Positioning & Mobile beim Unternehmen Navvis. Der digitale Zwilling sei inzwischen weit verbreitet, vor allem in der Produktwelt – jetzt komme der operative Zwilling. „Bei Gebäuden sind wir aber oft noch in der Steinzeit, da ist kaum etwas digitalisiert“, beschrieb Hilsenbeck. Das Ziel seines Unternehmens ist es, „weltweit in die Werke zu sehen, für die Planung oder um zum Beispiel bei einer Wartung zu unterstützen.“

Dabei gehe es um „mehr als eine Sammlung von Fotos, angereichert mit Infos aus Stammdaten“, sagte Sebastian Hilsenbeck. Ein Szenario sei zum Beispiel die Reparatur oder Wartung einer Maschine. Mit einer Art Navigationssystem könne sich der Verantwortliche bis zur Maschine lotsen lassen. Möglich sei das mittels eines dreidimensionalen Abbildes der Fabrik – in dem Veränderungen im Layout berücksichtigt werden; etwa wenn eine andere Motorisierung in die zu fertigenden Fahrzeuge verbaut wird.

Sein Unternehmen habe dafür einen 3D-Scanner entwickelt, „für schnelles günstiges Erfassen des bebauten und umbauten Raumes“, sagte Hilsenbeck: „Damit können wir Fabrikanlagen um Größenordnungen schneller und vollständig erfassen. Gebaut ist er für Flächen von Millionen von Quadratkilometern.“ Am Beispiel des deutschen Museums in München hob er die Auflösung und den Detailgrad hervor, „ohne dass sich jemand wochenlang vor Ort aufhalten muss – sondern indem ein Kollege einmal durchgeht“, beschrieb er den Scanner. Die Scans selber organisiert das Unternehmen „as a Service“ – weltweit.

Einen Ausblick in die Zukunft gab Sebastian Hilsenbeck mit Augmented Reality. Dafür sei der vollumfängliche 3D-Zwilling der Fabrik notwendig. Die Frage, wie weit die Erkennung von Objekten aus der 3D-Punktewolke sei, beantwortete Sebastian Hilsenbeck im Anschluss: „Wir betrachten es aktuell noch im R&D-Kontext gemeinsam mit der Universität München und einigen Automobilherstellern. Ich denke, dass das irgendwann normal sein wird — es wird aber noch etwas dauern, bis das automatische Labeling belastbar ist für reale Zwecke.“

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Wertschöpfung ohne Dashboards

Zu nachhaltiger Wertschöpfung referierte Bernd Voelpel, Head of Smart Factory Group bei Leadec. Sein Unternehmen bietet Dienstleistungen und Geschäftsmodelle an für Industrie-4.0-Anwendungen und das Industrial Internet of Things (IIoT). „Sie werden heute von mir keine Dashboards, keine Sensoren und keine Technologie sehen“, sagte Voelpel, „Es geht darum: Wie können wir mit Themen der Smart Factory wertschöpfen?“

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Voelpel beschrieb das anhand der „End-to-End“-Plattform seines Unternehmens. Beispiel: Service-Erbringung. „Was muss getan werden, wie planen wir das, wer führt es durch? Anschließend: Dokumentieren. Gab es Probleme? Wurden sie behoben?“, beschrieb er den Ablauf. „Das alles passiert ohne Excel, ohne Papier, ohne Medienbrüche – wir nutzen dafür die Salesforce-Plattform, die wir für unsere Zwecke angepasst haben“, sagte Voelpel.

Für klassische IIoT-Anwendungen hatte Bernd Voelpel ebenfalls ein Beispiel: „Auf der einen Seite ist der Sensor oder das Gerät im Shopfloor. Wir wollen jetzt die Daten sammeln, anreichern, strukturieren, visualisieren und Erkenntnisse daraus ziehen“, beschrieb er. „Aber nicht, um es hinterher auf einem Dashboard abzubilden! Meine Meinung ist, dass wir in Zukunft keine Dashboards mehr benötigen werden. Dafür werden die Erkenntnisse, die die Algorithmik aus den Daten zieht, unmittelbar bei dem dafür zuständigen Verantwortlichen ankommen“, gab Voelpel einen Ausblick.

„Wenn zum Beispiel ein Lager einen Schaden hat, hilft mir das Dashboard nicht – sondern es muss im System eine Nachricht geben, damit die notwendigen Schritte unternommen werden können.“

Durchgängige Daten im standardisierten Backend

Nela Murauer, Head of Shopfloor Management & Maintenance bei BMW, beschrieb die Initiative ihres Unternehmens zur Produktionsstrategie, die sogenannte „iFactory“. Im Kern geht es dabei um die drei Ansätze Lean, Green und Digital. Sie „verweben sich Stück für Stück miteinander und ergeben die I-Factory, die wir in allen BMW-Werken einsetzen wollen“, beschrieb Murauer. „Damit wollen wir unser Produktionssystem erneuern.“

Möglich werde das mittels Data Science, und Datendurchgängigkeit. „von Planung über Einkauf bis in die Werke hinein, zum Kunden und wieder zurück – um aus den gewonnenen Daten zu lernen“, beschrieb Murauer den Ansatz. Wie sich Durchgängigkeit der Daten herstellen lässt – und wie komplex das aktuell oft ist– beschrieb Nela Murauer an einem Projekt, das sie mit ihrem Team betreut: das Ersatzteilmanagement von Anlagen. „Die Ersatzteile kommen von unterschiedlichen Ersatzteilhändlern – die ihre Daten unterschiedlich einstellen, nicht standardisiert“, erklärte Murauer.

„Wenn die Anlagen geplant sind und die Ersatzteile bestellt werden, wird man konfrontiert mit Einkaufssystemen, Preisen, verhandelten Kontrakten die hinterlegt sind und mit Beständen. In Dingolfing liegen vom benötigten Ersatzteil vielleicht 20 Stück, in München zwei. Ich brauche aber drei – und will mir die am liebsten analog zu Amazon bestellen und mir im Werksverkehr liefern lassen“, so Murauer. „Das bedingt eine Datendurchgängigkeit, die aktuell so noch nicht vorhanden ist. Wir arbeiten aber daran“, sagte sie.

Smart Factory Day – Event zur digitalisierten Fertigung

Flexibel produzieren, Mitarbeiter motivieren, sinnvoll und zielführend vernetzen, Auslastung und Qualität verbessern, nachhaltig fertigen: Beim »Smart Factory Day« treffen sich Experten aus der Produktion; von Zulieferern, Automobilherstellern, Start-ups und Entwicklungsdienstleistern – und diskutieren praxisnah gemeinsame Ziele.

Alle Infos zum Event

„Wir haben uns in der IT sehr stark damit auseinandergesetzt, wie eine Zielarchitektur der Software aussehen kann. Unsere gesamte Backend-Struktur ist standardisiert worden. Alles was wir digital vorhaben, alle Services, alle Datenlieferanten müssen sich in diese Standardisierung einfügen.“ Diese Standardisierung helfe, Zwischenlayer einzusetzen, bei denen sich Anwendungen bedienen können. „Einer nutzt die Anlagendaten für predictive maintenance, ein anderer wertet die Daten aus und produziert daraus KPIs – letztlich sind alle zugrundeliegenden Daten auf diesem Layer vorhanden.“ Die Zielarchitektur sei auch deswegen so wichtig, um die Gesamtvernetzung aller Vorhaben umsetzen zu können.

Auf ihren Vorredner ging Nela Murauer auch ein: „Wer braucht eigentlich Dashboards?“, fragte Sie und ergänzte: „Die Frage ist berechtigt. Wir sind in einer Zwischenebene. Wir schauen uns gerne an, welche Abweichungen es gibt – noch besser ist es, wenn wir eine Meldung bekommen `Hier ist etwas abgewichen, kümmere Dich darum` — das haben wir schon. Das muss sich aber noch entwickeln; in die Richtung, dass wirklich nur der explizit dafür Verantwortliche diese Meldung erhält und keiner mehr auf das große Dashboard schauen muss.“

Die Produktion als Geschäftsmodell

Philipp Hypko, Managing Director bei Flexfactory, ging auf „Production as a Service“ ein. „Wie kann ein produzierendes Unternehmen die Produktion als Geschäftsmodell verstehen?“, fragte er. Das Thema „as a Service“ sei aus der Berichterstattung zur produzierenden Industrie zunehmend nicht mehr wegzudenken. Nutzer von Maschinen und Anlagen sollten sich fragen, ob sie den Maschinen- und Anlagenpark oder die Produktionsstraße vollständig selbst besitzen wollen. „Wir sind davon überzeugt, dass der Besitz der Anlagen herausfordernd wird“, sagte Hypko, nannte als Gründe Resilienz, Sustainability und Value Proposition.

„Die Fahrradindustrie leidet heute unter extrem langen Lieferzeiten. Es dauert aktuell länger ein Fahrrad nach Europa zu bekommen als ein Auto.“, sagte Hypko. „Das liegt primär daran, dass die Produktion massiv nach Asien ausgelagert worden ist und hier die Supply Chains kollabieren. An den Standorten gibt es kaum Automatisierung. Um die Produktion nach Europa zurückzuholen, muss diese Produktion komplett anders aussehen“, skizzierte Philipp Hypko die aktuellen Schwierigkeiten.

Es gebe erste Beispiele, wie zum Beispiel die Fertigung von Fahrradrahmen in Europa aussehen kann – „diese stärkere Automatisierung bedeutet aber auch höhere Investments.“ Der Zwang zur Dekarbonisierung bedeute, dass neue Technik eingesetzt werden müsse; die ein hohes Investitionsrisiko verursachen kann.

Das Thema Value Proposition sei nicht neu, werde aber immer aus anderen Blickwinkeln betrachtet. „Was ist in der aktuellen Zeit das Richtige?“, fragte Hypko. „In der jüngeren bis mittleren Vergangenheit gab es eine starke Tendenz zu größeren, für den Weltmarkt produzierenden Werken. In letzter Zeit geht es häufiger um das Thema Regionalisierung – das bedeutet wesentlich kleinere, lokale Werke.“ Die Herausforderung dabei sei es, dennoch Skaleneffekte zu erzeugen und das Auslastungsrisiko zu minimieren.

Philipp Hypko verglich den Ansatz „as a Service“ mit Spotify und Netflix: „Sie haben damit Zugriff auf sehr viele Filme oder Musikstücke, ohne etwas besitzen zu müssen. Das Konzept ist auf die produzierende Industrie übertragbar und wir sehen es bereits im Markt“, sagte Hypko, „Vor allem auf Einzel-Maschinenebene finden sich die meisten Beispiele, etwa das Unternehmen Trumpf.“

Auf der Ebene vollständiger Fabriken gäbe es weniger Beispiele, „Kuka zum Beispiel hat für Jeep ein Betreibermodell ‚Pay on Production‘ umgesetzt.“

Mit Lean-Prinzipien zur Smart Factory

Lukas Weber, CEO von Sonic Technology, beschrieb drei Themen, die besonders wichtig seien, damit aus Lean Manufacturing eine Smart Factory wird; und wie sich die Lean-Prinzipien im Aufbau von Smart Factories nutzen lassen: „Sind wir im Greenfield oder im Brownfield?“, fragte Weber, „Im Brownfield gibt es häufig eingeschwungene Zustände, die mitunter über Jahrzehnte etabliert sind. Hier neue Abläufe zu integrieren ist schwierig, die bestehenden Abläufe um der Digitalisierung Willen zu digitalisieren führt nicht zum Erfolg. Deswegen ist es wichtig, Brownfield-Anlagen separat zu betrachten“, sagte Lukas Weber.

„Im Greenfield sind neue Ansätze leichter darstellbar. Wenn sie ein Gericht kochen, dass Sie bis dahin nicht kannten, ist das Youtube-Erklärvideo willkommen“, beschrieb Weber, „bei bekannten Gerichten, im Brownfield, wollen Sie das nicht.“

Das Shopfloor-Management sei deshalb der erste Schritt, vor allem in bestehenden Fabriken. Als eine Möglichkeit beschrieb Weber ein Schichtmodell, das beginnend mit der Wertschöpfung aufbaut: Gruppe, Wertstrom und Werk. „Wichtig dabei ist, dass die Struktur einheitlich und durchgängig ist. Daraus kann eine tägliche Routine entstehen, ein Standardablauf für Führungskräfte: Schichtleiter, Meister, Produktionsleiter. Sie haben dadurch mehr Zeit für ihre eigentliche Aufgabe: führen und verbessern“, beschrieb Lukas Weber, „nicht Daten zusammensammeln und auf eventuelle Abweichungen reagieren.“

Ob dieser Zustand erreicht sei, lässt sich laut Weber daran ableiten, wenn die Führungskräfte in der Produktion jederzeit die Fragen beantworten können:

  • „Habe ich Unterstützungsbedarf, kann ich jetzt etwas tun, um zu verhindern, dass morgen die Kennzahlen im Shopfloor schlecht sind?
  • Können wir den Kundenbedarf erfüllen?
  • Sind die zwei bis drei Top-Probleme bekannt, an denen wir arbeiten müssen, um uns weiterzuentwickeln?
  • Sind unsere Maßnehmen wirksam?
  • Stimmt die Qualität unserer Produkte?“

Der dritte wichtige Punkt: „Wenn ich Dinge von Grund auf neu konzipieren kann, ist der Kommunikationsfluss sehr wichtig“, sagte Weber. „Das bedeutet weniger auf Technik Wert zu legen, sondern auf den Bedarf an Informationen. Vor allem im Lean Management: Wenn ich zum Beispiel einem Werker Informationen digital anzeigen will, basiert alles auf einem gut designten Wertstrom. Der kommt vor der Digitalisierung“, beschrieb Lukas Weber, „Nur so kann ich gut funktionierende Prozesse digitalisieren.“

Produktionsprozesse vollständig digitalisieren

Funktionierende digitalisierte Prozesse kündigte zum Abschluss Jörg Burzer an, Produktionsvorstand von Mercedes-Benz. „100 Prozent digitalisiert heißt aber nicht 100 Prozent automatisiert“, sagte Burzer. Hohe Flexibilität sei wichtig und CO2-Neutralität – „die haben wir dieses Jahr schon erreicht. Ich gehe davon aus, dass wir basierend auf dem Jahr 2019 bis zum Jahr 2030 einen Effizienzsprung von 25 Prozent machen können und wollen“, betonte Jörg Burzer.

Er beschrieb das Produktions-Ökosystem „MO 360“. „Im Wesentlichen geht es dabei darum, den Produktionsprozess vollständig zu digitalisieren. Wir arbeiten schon recht lange daran, unsere Anlagen und unser Equipment mit der Cloud zu verbinden. Wir haben fast alle Daten unseres Produktionsnetzwerkes in der Cloud“, beschrieb Burzer. „Das ist die größte Herausforderung –wenn sie die aber bewältigt haben, können sie mit den Daten arbeiten – und sie jedem Beschäftigen zur Verfügung stellen.“ Das habe aber nichts mit Automatisierung zu tun, „wir wollen unseren Kolleginnen und Kollegen helfen, Autos zu bauen, und ihnen nicht die Arbeit abnehmen.“

Burzer erklärte die Komplexität der Factory 56, in der unterschiedliche Fahrzeuge auf einer Linie entstehen. „Wir wollen nicht eine neue Fabrik bauen und eine alte Fabrik haben – sondern wir wollen unser Produktionsnetzwerk vollständig transformieren“, sagte Burzer mit Blick auf die Flexibilität bei der Fertigung vollelektrisch angetriebener Fahrzeuge. „Wir wollen in einer Fabrik alle Antriebsarten aufbauen: konventionell, hybrid, elektrisch. Das tun wir mit der sogenannten vollflexiblen Hochzeit. Sie ermöglicht uns, auf einer Linie alle Antriebsarten zu verbauen.“ Die Technik dahinter rolle Mercedes jetzt in seinen Werken aus.

Jörg Burzer ging noch ein auf Ansätze zur Nachhaltigkeit, Photovoltaik etwa auf den Dachflächen der Werke oder das Nutzen ausgedienter Fahrzeug-Hybridakkus in der Fertigung. „Wir wollen jedes Dach auf dem es möglich ist mit Photovoltaik ausrüsten. Wir werden Windparks im Norden von Deutschland bauen, auf unserem eigenen Gelände – und unabhängiger und ‚grüner‘ zu werden. „Im Jahr 2030 wollen wir 70 Prozent unseres Energiebedarfes aus nachhaltigen Quellen beziehen“, kündigte Burzer an. Es werde aber Bereiche geben, in denen noch fossile Energieträger eingesetzt würden. „Fahrzeugwerke lassen sich gasfrei betreiben“, sagte Burzer. In der Gießerei sei das schwierig.

Danke an unsere Sponsoren und Aussteller!

Wir bedanken uns bei den Unternehmen für ihr Engagement beim Smart Factory Day in Böblingen. Ohne euch hätte etwas gefehlt.

  • Grundfos

  • Leadec

  • Shyftplan

  • Flexfactory

  • Navvis

  • Dassault Systemes Deutschland

  • Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

  • Sonic Technology
  • Sein Unternehmen beschäftige sich auch damit, „wie wir mit Batterien künftig umgehen“, sagte Burzer. Etwa 80 Kilometer westlich von Sindelfingen wolle Mercedes-Benz eine Recyclingfabrik für Akkus aufbauen. „Wir freuen uns darauf, dass wir Ende 2023 mit dem Recycling von Batterien beginnen können“, resümierte Jörg Burzer.

    Gefreut hatten sich auch die Teilnehmer der Veranstaltung – auf den exklusiven geführten Besuch der Factory 56 in Böblingen; im Anschluss der Vorträge. Rund anderthalb Stunden war so zusätzlich Zeit für fachlichen Austausch; und für einen persönlichen Eindruck, wie viele der vorher besprochenen smarten Ansätze in der täglichen Fertigungspraxis aussehen können.

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