Vom Anlagenführer zum Flottenmanager... / Innovation Blog

Vom Anlagenführer zum Flottenmanager...

Wenn ich durch den Gang der Hannover Messe entlang laufe, fällt vor allem eins auf: Es gibt so viele technologische Möglichkeiten der Digitalisierung. Das scheint hier auch das Thema überhaupt zu sein. Auf jedem Stand und in aller Munde! Auch hier stellt sich wieder die Frage:  Wie genau eine hervorstechende Änderung in der Produktion realisiert wird?

Wie gesagt, wenn ich heute von Digitalisierung spreche, denken alle erst einmal an die unendlich vielen Technologien, die bestehen und die gefühlt, immer mehr werden. Der Clou bei der Sache besteht aber darin, Gimmicks von Game Changern zu unterscheiden und genau die Prozesse abzuleiten, die für ein bestimmtes Unternehmen sinnvoll sind. Sprich: Was ist eigentlich die Value Proposition für den Kunden? Im April habe ich bei einem Vortrag auf der Hannover Messe die einzelnen Schritte einer sinnvollen Digitalisierung einer dynamischen Fertigung aufgezeigt. Die Vermutung hatte sich bestätigt, die Audienz im Raum war begeistert.
Wie erfolgt also eine erfolgreiche Integration der Technologien in eine dynamische Fertigung?
Ein zentrales Problem ist aus meiner Sicht die Standardisierung der Anlagenanbindung. Und hier muss ich dazu sagen, dass sie sehr stark aus der Prozesssicht und weniger aus der Technologiesicht getrieben ist. OPC-UA hat sich zwar als Standard ziemlich gut durchgesetzt, ist aber nur eine Schnittstellendefinition, sie sagt nichts über deren Inhalte aus. Sind die Ziele des Unternehmens klar, können die Inhalte standardisiert werden und den Anlagenherstellern als Lastenheft zur Verfügung gestellt werden. Damit sinken die Integrationsaufwände und stabilisieren die Digitalisierungsprojekte der Produktion.


In den letzten Jahren hat sich aber mehr verändert. Wir haben immer mehr autonome Maschinen und das Maß an Autonomie, das wir diesen Maschinen gewähren, ist tatsächlich auch branchenabhängig. Wichtig ist aber, dass es ein Einbettungsprinzip gibt, was bedeutet, dass die Maschinen zwar autonom agieren können, aber in eine gewisse Oberfläche eingebettet werden müssen.
Auch die Serviceorientierung spielt eine wichtige Rolle. Wir schauen uns die Maschinen an und fragen uns: Welche Fähigkeiten hat diese Maschine? Aus dieser Prozessebene gehe ich einen Schritt weiter und schaue, wie ich diese Maschine zu konfigurieren und welche Befehle für das gewünschte Output sorgen. So können die Anlagen angeordnet werden, dass sie gemäß ihren Services in die Produktion eingebunden werden.
Naja, und wenn eine dynamische Fertigung geschaffen worden ist, können nun auch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) eingebunden werden. Das können Sie sich beispielsweise so vorstellen, dass gewisse Teile vollständig über ein FTF durch die Produktion geführt werden, oder alternativ zum Eingang der Anlage auf einem Werkstückträger der Station übergeben werden. Sie fragen sich jetzt vermutlich, wie diese FTFe gesteuert werden? In der Regel erfolgt das über einen Flotten Manger, der die Fahraufträge entgegennimmt und die einzelnen FTFe koordiniert. Die Verwendung der FTFe erlaubt eine enge Kopplung der Produktionsdurchführung mit logistischen Prozessen der Materialversorgung, wenn das FTF zwischen zwei Anlagen zum Supermarkt fährt und dort Teile abholt.
Die logischen Prozesse manuell zu durchdenken nimmt dabei nicht nur sehr viel Zeit in Anspruch, nein, Sie werden auch wohl kaum jede Möglichkeit selber durchdenken können, ohne dabei einen Pfad der FTFe zu vergessen. Dies führt zu einem integrierten Steuerungsalgorithmus, der die Produktionsdurchführung und den Materialtransport ereignisbasiert überwacht und koordiniert – dies ist der Übergang zu einer algorithmischen Produktion. Ein solch komplexes System lässt sich nicht mehr von Hand steuern. Kein Mensch kann die optimale Entscheidung (welche Anlage, welches FTF als nächstes) einfach fällen. Hier ist also „künstliche Intelligenz“ erforderlich!
Das ganze läuft aber dummerweise nicht in luftleeren Räumen ab, denn diese Systeme sind wiederum eingebettet in andere Systeme. Im Wesentlichen lassen sich die erforderlichen Systeme in 3 Sektoren gliedern. Im Produktlebenszyklus wird mit den PLM- oder PDM-Systemen begonnen, in denen aus Ingenieurs-Sicht die Definition der Produkte und die Planung der Anlagen und Maschinen erfolgt. Im Übergang zur eigentlichen Produktions-Planung und –Durchführung ist der nächste Sektor das ERP-System, das darüber hinaus auch die logistischen Prozesse koordiniert und die Kosten bestimmt. Richtung Shop-Floor ist dann das MES das Bindeglied in Richtung Flottenmanager, Anlagenanbindung und Steuerungslogik. Und wenn diese Sektoren integrativ mit einander wechselwirken können die Prozesse durchgängig realisiert werden. Die Flexibilisierung der Produktion erfolgt nicht durch eine möglichst starke Entkopplung, sondern in einer klaren Trennung von Zuständigkeiten und der Übergänge zwischen den verschiedenen Bereichen. Im Idealfall entstehen auf diesem Kreis geschlossene Kreisläufe, die es erlauben, auf Änderungen von Anforderungen flexibel zu reagieren – Stichwort „Closed Loop Manufacturing“.
Der  Übergang zu einer algorithmischen Produktion stellt grundlegende Änderung dar. Ich habe ja bereits erwähnt, dass kein Mensch so eine dynamische Fertigung von Hand planen und durchführen kann, wie die algorithmische Produktion. Das heißt auch, sich von einer solchen Vorstellung zu verabschieden! Auf der anderen Seite muss aber klar sein, dass eine derartige Integration bedeutet, dass der Ausfall der Systeme einen Ausfall der Produktion bedeutet. Hier stellt sich die Frage, wie ein Mensch in einen so automatisierten Prozess eingebunden werden kann, denn die fehlende Transparenz wird bei den Werkern in der Produktion zu Problemen führen. Und um hier den Kulturschock im Rahmen von Industrie 4.0 zu vermeiden oder jedenfalls gering zu halten, könnten Sie einige Schritte weglassen, in die noch Werker und Facharbeiter eingebunden werden.
Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass die Digitalisierung der Fertigung sich im Wesentlichen in vier Phasen gliedert:
1.    Standardisierung der Anlagen
2.    Der Schritt zur Serviceorientierung
3.    Tiefe Integration
4.    Algorithmische Produktion


Generell muss erwähnt werden, dass nicht jede dieser insbesondere ersten drei Phasen sequenziell durchgehen, sondern, dass Sie in diesen Phasen erst einmal einen Mindestreifegrad erreicht haben müssen, bevor eine algorithmische Produktion angegangen werden kann. Es soll aber nicht unerwähnt bleiben, dass Sie schon in jeder einzelnen dieser Phasen einen Nutzen realisieren können.
Falls ich mit diesem Post Ihr Interesse geweckt haben sollte, kommen Sie gerne auf mich zu. Wir bieten, in unserem MHPLab in Berlin, Design Thinking Workshops an, wo wir gerne über so ein innovatives Thema reden – und nicht nur das, sondern es auch machen!

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