Viele Fertigungsunternehmen sind bereits auf den Zug der digitalen Transformation aufgesprungen und machen ihre Fabrik zur Smart Factory. Allerdings ist nicht immer ganz klar, welche Motivation hinter den mehrere Monate andauernden Aktivitäten steht. Technologische Innovation als alleiniger Treiber wird zwar oftmals vordergründig genannt, scheidet aber bei genauerem Hinsehen als Erfolgsfaktor aus. Oder geht es wie so oft mal wieder nur um das liebe Geld? Das ist sicher auch ein relevanter Aspekt.
Ganz allgemein gibt es viele Treiber für Veränderungen. In den meisten Fällen soll die Veränderung etwas bewirken – idealerweise verbessern oder zumindest eine Verschlechterung verhindern. Natürlich gibt es auch verordnete Veränderungen, aber auch hier kann meist eine bestimmte Motivation unterstellt werden. Im Leben, der Politik und auch in der Wirtschaft geht es dabei meist um die großen Treiber wie Geld und Macht. Diese beiden Globalmotivatoren lassen sich auf viele Teilaspekte herunterbrechen. Für die Industrie relevante Treiber sind beispielsweise Wettbewerbsfähigkeit, Produktivität, Wachstum oder auch Image. Kaum einer dieser Faktoren kann für sich allein betrachtet werden, da das eine das andere bedingen oder damit konkurrieren kann.
Auch die Smart Factory muss sich hinsichtlich ihrer Motivation hinterfragen lassen: Warum machen sich Unternehmen auf den Weg und führen beispielsweise ein digitales Shopfloor Management ein? Die Treiber Wettbewerbsfähigkeit und Produktivität fallen sehr häufig als Antwort. Auch das Image wird immer wieder genannt. Aber wie nachhaltig ist die Smart Factory und wie sieht es denn mit Umweltschutz aus?
Fokus auf Nachhaltigkeit im Sinne der Ökologie
Nachhaltigkeit bedeutet im Grunde erst einmal, dass alle Ressourcen in einer Weise genutzt werden, dass eine dauerhafte Verfügbarkeit gewährleistet ist. Im Falle von natürlichen Rohstoffen geht es dabei um ein Gleichgewicht aus Nutzung und natürlicher Regenerationsfähigkeit. Bereits im Jahre 1713 proklamierte Hans Carl von Carlowitz sparsamen Umgang mit der Ressource Holz. Carlowitz gilt als wesentlicher Schöpfer des forstlichen Nachhaltigkeitsbegriffs und kann somit auch als Erfinder der Nachhaltigkeit im heutigen Sinne herhalten. Heute wird Nachhaltigkeit im Volksmund meist auf den sparsamen Umgang mit Ressourcen reduziert. Und genau so, wie Carlowitz den verantwortungsvollen Umgang mit der Ressource Holz forderte, so lässt sich dieses Prinzip auch auf das in der Fertigung allzu sehr verbreitete Derivat Papier übertragen. Denn diesen Aspekt der Nachhaltigkeit kann die Smart Factory mit ihrem digitalen Shopfloor Management ganz einfach erfüllen.
Papier einsparen
Zunächst gilt es zu klären, an welchen Stellen und zu welchem Zweck Papier in der Fertigung genutzt wird. Drei wesentliche Verbrauchstreiber sind die manuelle Datenerfassung, gedruckte Fertigungspapiere und Auswertungen auf Papier, die regelmäßig an Pinnwänden ausgehängt werden. Alle drei Verbrauchsszenarien können mit einem digitalen Shopfloor Management komplett hinfällig werden.
Digitale Datenerfassung
In der Fertigung kennt man diverse Formulare und Checklisten, die es entweder mit jedem Auftrag, einmal pro Schicht oder zumindest täglich auszufüllen gilt. Eines der prominentesten Exemplare ist der Lohnschein. Darauf notiert der Werker, wie viele Teile er in welcher Zeit hergestellt hat, wie viel Ausschuss produziert wurde und welche Unterbrechungen es gab. Je nach Anzahl der Fertigungsaufträge kommt mit Lohnscheinen schon mal ein kleiner Stapel Papier zusammen, der einerseits ausgedruckt und andererseits weiterverarbeitet werden muss. Nachdem die Daten in ein elektronisches System eingegeben wurden, wandert der Lohnschein entweder für einige Zeit ins Archiv oder gleich in den Müll bzw. hoffentlich ins Altpapier. Auch bei der Qualitätsprüfung wird noch viel zu oft Papier genutzt, um die Prüfergebnisse zu notieren. Mit jeder Prüfung wächst also der Papierstapel. Hinzu kommen Wartungen und regelmäßige Begehungen durch Auditoren und KVP-Beauftragte. Jedes Mal wird ein Protokoll verfasst – natürlich auf Papier. Mit einem digitalen Shopfloor Management kann dieses Papieraufkommen auf Null reduziert werden. Wie das funktioniert kann in den ersten beiden Beiträgen dieser Serie nachgelesen werden.
Elektronische Fertigungspapiere
Einer der größten Papierverbraucher sind gedruckte Fertigungspapiere. Hier kommen nicht selten zehn Seiten und mehr je Fertigungsauftrag zusammen, die ausgedruckt und in die Fertigung gebracht werden. Ändert sich etwas, so werden sämtliche Kopien eingesammelt und durch neue ersetzt. Je nach Losgrößen und Variantenvielfalt lässt dieses Papieraufkommen unseren gedanklichen Stapel signifikant anwachsen. Dabei kann ein digitales Shopfloor Management diesen Papierverbrauch zumindest auf ein Minimum reduzieren – beispielsweise durch die Nutzung von industrietauglichen Touch-Screen PCs im Shopfloor und idealerweise in der Nähe des betreffenden Arbeitsplatzes. Neben dem Papierverbrauch reduziert sich dadurch auch der Aufwand für die teils mehrfach Verteilung der Informationen im Shopfloor.
Monitore statt Papieraushänge
Auch das Aushängen von ausgedruckten Auswertungen und Kennzahlen braucht Papier. Denn in vielen Unternehmen ist es üblich, Fertigungsmitarbeiter in sogenannten KVP-Ecken oder im Rahmen des Lean Shopfloor Managements über die Performance im jeweiligen Bereich zu informieren. Die Aktualisierung dieser Ausdrucke erfolgt entweder täglich oder zumindest einmal in der Woche. Je nach Umfang der Auswertungen und Diagramme kommen hier nochmals zehn, 20 oder mehr Seiten je Aktualisierung zusammen, die unseren gedanklichen Papierstapel erneut zum Wachsen bringen. Dabei sind einfache Monitore mittlerweile so günstig und auch robust geworden, dass man damit ohne weiteren Aufwand Auswertungen und Diagramme anzeigen kann – auch im Shopfloor oder einer Besprechungsecke. Zugegeben, diese Geräte verbrauchen Energie, aber auch hier lassen sich innovative Lösungen finden – beispielsweise durch einen individuell konfigurierten Standby-Modus der Bildschirme und der dafür genutzten PC-Systeme.
Ein Rechenbeispiel
Lassen Sie uns mal ein reales Rechenbeispiel betrachten, um die Relevanz der Ressource Papier zu beleuchten. Ein heutiger HYDRA-Anwender mit ca. 400 Mitarbeitern erfasste vor der MES-Einführung papierbasierte Lohnbelege für die Prämienentlohnung. Dabei sind tagtäglich 2.000 Belege angefallen – jeweils ein einzelnes Blatt Papier. Bei rechnerischen 240 Arbeitstagen im Jahr macht das eine stolze Zahl von 480.000 Blatt Papier im Jahr. Das sind 960 Packungen mit je 500 Blatt bzw. 2,4 Tonnen Papier, wenn man von 80g/qm ausgeht – und wir reden hier nur von den Lohnbelegen. Rechnet man nun noch die ausgedruckten Fertigungspapiere, Zeichnungen, Arbeitsanweisungen, Gefahrguthinweise, Prüfvorschriften etc. hinzu, so würden sich diese Zahlen signifikant vervielfachen. Und wir reden immer noch nur von einem einzigen Unternehmen … Warum wurde dieses Thema eigentlich noch nicht von Umweltaktivisten aufgegriffen?
Weitere Ressourcen einsparen
Mit einem digitalen Shopfloor Management bzw. mit der Smart Factory lassen sich aber auch andere Ressourcen als Papier einsparen – beispielsweise Material und Energie. Wie das funktioniert soll hier kurz erläutert werden:
Einsparung von Material
Der Verbrauch von Rohmaterial hängt natürlich größtenteils von der Konstruktion und Beschaffenheit des Endprodukts ab. Aber man darf nicht vernachlässigen, dass auch die Qualität der Herstellungsprozesse Einfluss auf den Materialverbrauch hat – dann nämlich, wenn Ausschuss produziert wird. Jedes produzierte Teil verbraucht Rohmaterial. Wenn es ein Gutteil ist, dann zu Recht – wenn es Ausschuss ist, dann unnötiger Weise. Und genau hier setzt das Einsparpotenzial an: Durch die Reduzierung von Ausschuss kann auch der Materialverbrauch gesenkt werden. Den Ausschuss wiederrum bekommt man am besten durch Transparenz in den Griff – und hier hilft das digitale Shopfloor Management bzw. eine Manufacturing Execution System (MES). Erfasst man konsequent die Gründe für Ausschuss, so kann man auch gezielt Verbesserungsmaßnahmen einleiten, die für eine bessere Qualität sorgen. Und dadurch wird der unnötige Materialverbrauch gesenkt.
Einsparung von Energie
Gleichermaßen verhält es sich mit dem Verbrauch von Energie in Form von Strom, Gas oder Druckluft. Je weniger Ausschuss produziert wird, umso weniger Energie muss aufgewendet werden. Eine konsequente Erfassung von Energieverbräuchen und deren Korrelation mit Daten aus der Fertigung ermöglicht zudem die Berechnung von Kennzahlen wie den spezifischen Energieverbrauch je produziertem Teil. Da diese Kennzahl nicht zwischen Gutteilen und Ausschuss differenziert, kann davon ausgegangen werden, dass jede Reduzierung der Teilezahl auch den Energieverbrauch senkt. Und wenn man es dann schafft, nur den Ausschuss zu senken, dann kann die gleiche Menge an Gutteilen mit weniger Energieaufwand hergestellt werden.
Exkurs: CO2-neutral mit MES HYDRA
Auch dem aktuellen Trendthema der CO2-Reduzierung kann ein MES wie HYDRA von MPDV etwas entgegensetzen. Da der CO2-Ausstoß mehr oder weniger direkt mit dem Verbrauch von Energie zusammenhängt, entspricht eine Senkung des Energieverbrauchs der Reduzierung von CO2. Aber HYDRA geht noch einen Schritt weiter. Mittels konfigurierbarer und virtueller Zähler kann der CO2-Ausstoß direkt aus dem Energieverbrauch berechnet werden. Dafür wird ein Umrechnungsfaktor benötigt, wie viel CO2 bei der Nutzung einer bestimmten Energieform entsteht. Äquivalent zum spezifischen Energieverbrauch je produziertes Teil kann dann auch der spezifische CO2-Ausstoß je produziertes Teil berechnet werden. Dieser Wert wiederrum kann dann als Basis für Ausgleichsmaßnahmen dienen – beispielsweise für das Pflanzen von Bäumen. Somit ist dank MES HYDRA auch eine CO2-neutrale Produktion möglich.
Wirtschaftlichkeit vs. Nachhaltigkeit?
Was aber hat das nun wieder mit dem großen Ziel der Smart Factory zu tun? Ging es nicht eigentlich um Wirtschaftlichkeit, um Produktivität und in letzter Konsequenz um das liebe Geld? Bei genauem Hinsehen besteht zwischen Nachhaltigkeit und Effizienz ein Zusammenhang: Je weniger Material, Energie und Papier ich zur Herstellung einer vorgegebenen Menge von Endartikeln aufwenden muss, desto effizienter ist meine Produktion, was sich in Form von Zeitersparnis und Kosteneinsparungen darstellen lässt. Somit ist Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit kein Gegensatz, sondern ein gemeinsames Ziel – immer vorausgesetzt, man verwendet die richtigen Werkzeuge und Methoden.
Smart Factory kann beides
Um die eingehende Fragstellung zu beantworten: Die Smart Factory ist sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich. Beides zusammen stärkt die Wettbewerbsfähigkeit einzelner Unternehmen genauso wie die ganzer Wirtschaftsstandorte. Man könnte die Smart Factory folglich als „Allheilmittel“ bezeichnen, sollte dabei aber im Hinterkopf behalten, dass das nur zutrifft, wenn drei Kriterien erfüllt sind:
- Der Weg zur Smart Factory muss effizient und planvoll beschritten werden (siehe erster Beitrag der Serie zum digitalen Shopfloor Management)
- Es müssen geeignete Werkzeuge in Form von Software-Anwendungen zielgerichtet eingesetzt werden (siehe zweiter Beitrag)
- Die Motivation zum Erreichen der Smart Factory muss klar ersichtlich sein.
Erfüllt ein Fertigungsunternehmen alle drei Kriterien, so stehen alle Wege offen, von einem breiten Feld an innovativen Technologien der Industrie 4.0 zu profitieren. Das digitale Shopfloor Management ist dabei ein erster wichtiger Schritt und gleichzeitig ein sehr nützlicher.
