Viele Unternehmen haben sich bereits auf den Weg gemacht, um ihre Fertigung zu einer Smart Factory zu transformieren – einige mit Erfolg, andere mit schmerzlichen Rückschlägen. Man fragt sich also: Woran sind letztere Unternehmen gescheitert und was können sie besser machen? Das Vier-Stufen-Modell von MPDV beschreibt einen erfolgversprechenden Weg zur Smart Factory.
Grundlage für das von MPDV entwickelte Modell ist ein pragmatisches Herangehen, das sich an den Bedürfnissen und Anforderungen des Unternehmens orientiert. Das bedeutet: Zunächst muss die Fabrik transparent werden, erst dann kann sie reaktionsfähiger sein. Beides ermöglicht eine Selbstregelung und führt über mehr Interoperabilität zur smarten Fabrik. Im Folgenden erklären wir zunächst die einzelnen Stufen des Modells und die Schritte des Wegs zur Smart Factory. Im zweiten Teil des Beitrags erfahren Sie, mit welchen Angeboten MPDV dazu beiträgt, dass Fertigungsunternehmen auf dem Weg zur Smart Factory vorankommen.
Stufe 1 – die transparente Fabrik
Wie schafft man Transparenz? Ganz einfach: Indem man Prozesse versteht und visualisiert sowie Daten erfasst und diese zielgerichtet aufbereitet. Die Erfahrung zeigt, dass Kennzahlen und Dashboards ein geeignetes Werkzeug sind, um komplexe Zusammenhänge im Fertigungsumfeld übersichtlich darzustellen. In der ersten Stufe geht es also darum, den Mitarbeitenden und dem Management aufzuzeigen, wie gut die Produktion und die unterstützenden Prozesse laufen, wo Probleme auftreten, wo Potenziale schlummern und was optimiert werden kann. Dieses Online-Monitoring der Fertigung und aller laufenden Aktivitäten ergibt in Summe ein digitales Abbild der Produktion.
Stufe 2 – die reaktionsfähige Fabrik
In der nächsten Stufe geht es darum, die Transparenz zu nutzen, um die Prozesse stabiler und zugleich reaktionsfähiger zu machen. Mitarbeitende, aber auch Abläufe müssen auf äußere Einflüsse und Störungen reagieren können, ohne dass die Effizienz darunter leidet. Da die Reaktion unmittelbar erfolgen sollte, damit keine Zeit verloren geht oder Maschinen zu lange fehlerhafte Produkte herstellen, wird dies als Echtzeitfähigkeit bezeichnet. Die vorhandenen Daten sollen die Prozesse regelbarer machen und eine Feinplanung ermöglichen. Dabei gilt es, die anstehenden Aufträge auf Maschinen zu verteilen sowie andere Ressourcen, zum Beispiel Werkzeuge, Material, Energie und Fertigungsmitarbeitende zu berücksichtigen. Auch ein digital unterstütztes Wartungs- und Qualitätsmanagement gehört zu den Anwendungsfällen der zweiten Stufe. Das Ziel aller Maßnahmen ist Effizienz und geringere Produktionskosten.
Stufe 3 – die selbstregelnde Fabrik
Automatisiert man die Planungsprozesse, so betritt man die dritte Stufe auf dem Weg zur Smart Factory. Neben der Feinplanung lassen sich weitere Prozesse automatisieren und als Regelkreise abbilden. Das Überwachen eines Messwerts und das Einleiten von Gegenmaßnahmen, sobald sich der Wert außerhalb eines Sollbereichs bewegt, beschreibt die einfachste Form der Selbstregelung. Eine Gegenmaßnahme besteht entweder in einer individuellen Anweisung für Fertigungsmitarbeitende oder in einer automatischen Aktion, die ohne menschliches Eingreifen sofort ausgeführt wird. Somit zählen auch Anwendungen zur dezentralen Steuerung von Produktionsprozessen zur Stufe 3. Dem Menschen wird in der selbstregelnden Fabrik die Rolle des „Augmented Operators“ zugewiesen. Dieser kann auf Basis umfangreicher Informationen dort in die Selbstregelung eingreifen, wo das System keine zielführende Lösung findet. Die Daten aus Stufe 1 und die Planungsergebnisse aus Stufe 2 unterstützen den Menschen dabei, die Komplexität der Produktionsprozesse besser zu überblicken. Gleiches gilt für die Unterstützungsprozesse.
Stufe 4 – die smarte Fabrik
Der letzte Schritt auf dem Weg zur Smart Factory umfasst den Blick über den Tellerrand. Es geht darum, vorhandene Systeme so miteinander zu vernetzen, dass Daten korreliert werden können und zu neuen Erkenntnissen im Sinne der Optimierung führen. Zum Beispiel werden Produktion und Supply Chain vernetzt, um schneller auf Anforderungen aus den Prozessen heraus zu reagieren. Sinnvolle Kollaborationspartner für die Fertigungs-IT sind neben dem ERP-System das Product Lifecycle Management (PLM), ein Warehouse Management System (WMS) oder auch das Gebäudemanagement. Einige branchenspezifische Anforderungen können auf diese Weise überhaupt erst realisiert werden – zum Beispiel die Rückverfolgbarkeit von Produkten und Produktbestandteilen über die komplette Wertschöpfungskette hinweg. Andererseits ist auch die Vernetzung von Anwendungen entlang des Wertstroms sinnvoll, um sämtliche Einflüsse auf die Produktion im Blick zu behalten.
IT-Lösungen für die Smart Factory von MPDV
Aber wie kann MPDV Fertigungsunternehmen dabei unterstützen, die vier Stufen zu erklimmen und so auf dem Weg zur Smart Factory voranzukommen?
MPDV entwickelt und vertreibt Fertigungs-IT: das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA, das Advanced Planning and Scheduling System (APS) FEDRA und die Integrationsplattform Manufacturing Integration Platform (MIP). Auf Basis der appifizierten Anwendungen lassen sich Use Cases ganz einfach den jeweiligen Stufen des Vier-Stufen-Modells zuweisen:
- Stufe 1: Um Transparenz zu schaffen, erfasst MES HYDRA Daten im Shopfloor und zeigt diese in Auswertungen an. Die meisten mApps der HYDRA X Kategorie Order Management und Resource Management zählen zu den Anwendungen, die in Stufe 1 implementiert werden sollten. Je nach Anforderung können zusätzlich mApps der Kategorie HR Management dazu genutzt werden, um die Arbeitszeiten der Mitarbeitenden transparenter zu machen. Klassisch umschrieben geht es in Stufe 1 um MDE, BDE und einfache Datenerfassung sowie Kennzahlen und Dashboards.
- Stufe 2: Bei der Reaktionsfähigkeit unterstützt das Planungstool APS FEDRA. Hier können sowohl einfach Arbeitsgänge als auch komplexe Auftragsszenarien geplant werden. In Kombination mit dem Instandhaltungsmanagement in HYDRA X können sogar anstehende Wartungsaktivitäten in die Planung einbezogen werden. Auch die Personaleinsatzplanung ist Teil von APS FEDRA. Das Berücksichtigen weiterer Ressourcen in der Feinplanung wie Werkzeuge, Material oder Energie kann bereits in Stufe 2 realisiert werden – viele Unternehmen warten damit aber bis zu den folgenden Stufen.
- Stufe 3: Nun geht es daran, Automatismen umzusetzen. Dazu kann APS FEDRA den automatisierten Planungsprozess mit Künstlicher Intelligenz unterstützen. Für gute Ergebnisse ist es wichtig, dass alle Vorgabewerte stimmen und alle Abhängigkeiten im System abgebildet sind. Neben der Planung lassen sich auch das Instandhaltungsmanagement der Maschinen und Werkzeuge automatisieren. Dafür lassen sich Regelkreise auf Basis überwachter Prozessparameter etablieren. Gleiches gilt für das Materialmanagement: Reichweitenberechnungen helfen dabei, Unterbrechungen aufgrund fehlenden Materials zu vermeiden. In einem nächsten Schritt regelt HYDRA X alle notwendigen Materialbewegungen und übergibt diese gegebenenfalls an ein angeschlossenes Fahrerloses Transportsystem (FTS). In variantenreichen Produktionsszenarien unterstützen die mApps der HYDRA X Kategorie Assembly Management dabei, die Komplexität sicher zu beherrschen und die Mitarbeitenden an der Linie mit den benötigten Informationen zu versorgen.
- Stufe 4: Im Sinne der Interoperabilität und Kollaboration spielt die Manufacturing Integration Platform (MIP) eine essenzielle Rolle. Zwar basieren alle mApps aus MES HYDRA X und APS FEDRA auf dieser Integrationsplattform, jedoch wird die Vernetzung unterschiedlicher mApps erst hier wirklich sichtbar. Zum Beispiel lassen sich Energieverbräuche mit Auftragsdaten korrelieren, um herauszufinden, ob ein Auftrag mehr Energie verbraucht als üblich. Diese Information wiederum könnte eine Wartung auslösen. Auch die Anbindung des Gebäudemanagements oder von Systemen der Produktentwicklung, zum Beispiel Product Lifecycle Management (PLM), zählen zu Maßnahmen der Stufe 4. Neben dem automatischen Importieren von NC-Programmen aus dem PLM-System ist auch die Übernahme von Prüfmerkmalen aus CAD-Daten des PLM-Systems möglich. Öffnet man sich dem MIP Ökosystem, so kann jede mApp eines beliebigen Herstellers die Fertigungs-IT bereichern und so zu mehr Effizienz und Transparenz beitragen.
Über alle Stufen hinweg kann Künstliche Intelligenz (KI) dabei unterstützen, mehr aus den vorhandenen Daten herauszuholen. Die mApps der AI Suite decken dafür ein breites Anwendungsfeld ab.
Außerdem empfehlen die Experten von MPDV ein begleitendes Changemanagement. Damit stellen Fertigungsunternehmen sicher, dass die geplanten Maßnahmen von allen Beteiligten akzeptiert und mitgetragen werden. Während sich zu Beginn des Projekts vor allem das Management zum Vorhaben bekennen muss, wird das Einbinden der Mitarbeitenden aller Ebenen im Verlauf des Projekts immer wichtiger. Werden diese Grundlagen des Changemanagements berücksichtigt, können enorme Erfolge erzielt werden.
Mit Lean & IT gemeinsam zur Smart Factory
Letztendlich kann der Weg zur Smart Factory nur dann zum Erfolg führen, wenn sowohl die richtigen IT-Lösungen implementiert werden als auch die passenden Lean Methoden etabliert werden. Dabei hilft der kontinuierliche Fokus auf die Wertschöpfung, also das, wofür der Kunde bereit ist, Geld zu bezahlen. Denn nur was dem Kunden einen Mehrwert bringt, ist auch „lean“! Hierbei unterstützen gerne auch die Consultants von Perfect Production.
Die Experten der MPDV Gruppe sorgen dafür, dass der Weg zur smarten Fabrik so einfach wie möglich gegangen und erfolgreich umgesetzt wird. Das Vier-Stufen-Modell von MPDV soll allen Fertigungsunternehmen ein Wegweiser sein, um die Smart Factory erfolgreich zu realisieren. Abkürzungen gibt es dabei leider keine.
Mehr zu den vier Stufen auf dem Weg zur Smart Factory finden Sie in unseren Whitepaper.
