Industrie 4.0 – Digitalisierung in kleinen Schritten

Das Konzept von Industrie 4.0 gewinnt in der heutigen Fertigungsbranche stetig an Popularität. Bei dem Stichwort "digitalisierte Produktionsanlage" entstehen bei vielen sofort Bilder von vollautomatisierten Fabriken, in denen hoch spezialisierte Roboter und innovative Geräte nahtlos zusammenarbeiten, und der Informationsfluss sowie die Dokumentenverwaltung digital ablaufen. Doch was vielen vielleicht nicht bewusst ist: Der erfolgversprechendste Ansatz zur Umsetzung von Industrie 4.0 basiert oft auf kleinen, gut durchdachten Schritten.

Wenn Leiter von Produktionsanlagen die Digitalisierung einer Fabrik planen, denken sie oft fälschlicherweise und recht idealistisch an all die Änderungen, die eine Einführung von Lösungen aus dem Bereich Industrie 4.0 verspricht. Bevor Sie jedoch mit der Digitalisierung nach Ihrer Traumvorstellung beginnen, sollten Sie sich zunächst folgende wichtige Frage stellen: Warum alle Mühen auf dieses Vorhaben ausrichten und nicht auf andere Ziele?

Seit 2014 überwacht die Europäische Kommission den Digitalisierungsstand in den Mitgliedstaaten, wobei die Fortschritte in den jährlich publizierten Berichten zum Index für die digitale Wirtschaft und Gesellschaft (DESI) festgehalten werden. Deutschland steht im DESI 2021 unter den 27 Mitgliedstaaten an elfter Stelle. Während Deutschland im Bereich Breitbandkonnektivität und 5G-Bereitschaft relativ gute Ergebnisse erzielte, gibt es in weiteren Bereichen extremen Aufholbedarf. Zum Beispiel tauschen weniger als ein Drittel der Unternehmen (29 %) Informationen auf elektronischem Wege aus, und nur 18 % der KMU stellen elektronische Rechnungen aus. In diesen beiden Bereichen wurden in den letzten Jahren kaum Verbesserungen erzielt, dabei wird der Digitalisierungsbedarf in den kommenden Jahren weiter steigen.¹

Trotz alledem sollte man weder der Zukunftsvision von einer idealen intelligenten Fabrik erliegen, die sofort verfügbar ist, noch sollte man eine rasante Vollautomatisierung der Produktionsprozesse anstreben. Vielmehr empfiehlt sich die Wahl eines strategischen Vorgehens. 

Industrie 4.0 Funktionen und Vorteile – Schritt für Schritt

Probleme bestimmen und deren Ausmaß beurteilen

Der erste Schritt auf dem Weg zur Digitalisierung einer Fabrik sollte stets die Darstellung der bestehenden Probleme in der Anlage sein. Zu beachten sind dabei vor allem maßgebliche Prozesse und Aufgaben, die einer Verbesserung bedürfen. Anschließend ist das Ausmaß eines jeden identifizierten Problems zu beurteilen, um abzuschätzen, welcher Grad an Optimierung tatsächlich erforderlich ist. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für mögliche Probleme und entsprechende Vorschläge für Beurteilungsmethoden.

•  Ist der Verwaltungsaufwand im Betrieb zu hoch (insbesondere Schreibarbeit)? Stellen Sie fest, wer alles Daten aus analogen Produktionsberichten erneut manuell in einem ERP-System erfasst und wie viel Zeit dafür pro Tag benötigt wird.
• Kommen häufig Fehler in Dokumenten vor? Prüfen Sie, in welchen Dokumenten Fehler auftreten, wie oft diese vorkommen, von wem deren Korrektur übernommen wird und wie viel Zeit dafür gebraucht wird.
• Ist es schon vorgekommen, dass Material verschwunden ist? Finden Sie heraus, wie viel Material wöchentlich, monatlich und jährlich verloren geht und wie hoch der Materialwert jeweils ist. 

Durch die Abschätzung des Ausmaßes jedes täglichen Problems lässt sich leichter feststellen, bei welchen es sich um wirkliche Probleme handelt und welche so sporadisch vorkommen, dass kein sofortiges Eingreifen erforderlich ist. Die gesammelten Informationen werden sich bei der Festlegung konkreter Ziele als hilfreich erweisen.

Beobachten und abbilden

Bei der Verwaltung einer Fabrikanlage ist oft völlig unklar, wie viel Zeit eigentlich für das Datenmanagement – einschließlich scheinbar simpler Aufgaben wie das fortlaufende Pflegen von Dokumenten – benötigt wird. Bevor Sie mit der Festlegung von Zielen für den Digitalisierungsprozess beginnen, ist es daher wichtig, bestehende Prozeduren zu beobachten und abzubilden. Auf dieser Grundlage lässt sich dann viel einfacher ableiten, wie die identifizierten Probleme am besten gelöst werden können. 

Zweck der Modellierung von Geschäftsprozessen ist es, die aktuelle Funktionsweise einer Anlage aufzuzeigen und demgegenüber die gewünschte Funktionsweise herauszustellen. Die Modellierung gibt Ihnen einen umfassenden Überblick über den Ablauf und die Abfolge von Aufgaben während eines gegebenen Prozesses, sodass sich Fehler oder zu optimierende Aspekte einfacher erfassen lassen.

Mithilfe eines Modells bzw. der Abbildung eines bestimmten Prozesses können Sie ermitteln, wie viel Zeit tatsächlich für eine gewisse Tätigkeit aufgewendet wird und wem sie zugewiesen ist. 

Leistung mit einer dedizierten Anwendung kontrollieren

Sollte eines der Probleme Ihrer Anlage die geringe Effizienz einer Maschine sein, lohnt sich der Einsatz einer entsprechenden Industrie-4.0-Lösung (z.B. Comarch IoT MES). Mit ihrer Hilfe können Sie jederzeit prüfen, ob die Maschine funktioniert, die Produktionsgeschwindigkeit messen u.v.m. Die von der Anwendung erfassten Daten liefern zudem spezifische Informationen zu Produktionsunterbrechungen und deren Dauer. Indem die Daten einer entsprechenden Analyse unterzogen werden, lässt sich einfach ermitteln, welche Verluste durch den Einsatz einer gegebenen Maschine entstanden sind.

Das Gleiche gilt für den Fall, dass ein Stillstand der Produktion vorliegt, Sie aber die Ursache dafür nicht kennen. In einer solchen Situation kann die Installation einer speziellen Ansicht für den Maschinenbediener Abhilfe schaffen (als Teil der Industrie-4.0-Anwendung verfügbar), über die der Produktionsmitarbeiter umgehend den Grund für die Unterbrechung herausfinden kann. Sie können auch hier mehr von Industrie 4.0 im Maschinenbau lesen.

Ziele setzen und Lösungen implementieren

Erst nachdem Probleme präzise identifiziert, deren Ausmaß beurteilt und betreffende Prozesse beobachtet wurden, können Ziele formuliert werden. Hier empfiehlt sich die Anwendung der universellen SMART-Methode, mit der Sie ganz einfach die von Ihnen angestrebten spezifischen, messbaren, angemessenen, relevanten und terminierten Ziele definieren können.

Entsteht der größte Verlust in Ihrer Anlage durch das manuelle Ausfüllen von Produktionsberichten, führen Sie zunächst ein MES (Manufacturing Execution System; dt.: Produktionsleitsystem) ein, das die Produktionsaufträge automatisch aus dem ERP-System (z.B. Comarch ERP Enterprise) herunterlädt. Die entsprechende Industrie-4.0-Anwendung von Comarch bietet hier die Möglichkeit, dem Ausführenden eines Prozesses relevante Informationen direkt anzuzeigen (also welche Aufgabe auszuführen, wie viele Wiederholungen zu durchlaufen und welche Prozedur zu befolgen ist). Der Bearbeitungsfortschritt wiederum kann manuell vom jeweiligen Produktionsmitarbeiter über einen intuitiven Touchscreen oder automatisch durch die Maschine gemeldet werden. Sämtliche Daten werden dann unverzüglich an das ERP-System übertragen. Dadurch hat der Produktionsleiter den Status einer Aufgabe, die produzierte Menge sowie wesentliche Produktionskennzahlen fortlaufend im Blick.

Um dem Problem des Materialverlusts zu begegnen, beinhaltet die Comarch-Anwendung eine Funktion zur Erfassung des Materialverbrauchs. Auf einem Bildschirm neben der Maschine, die für einen bestimmten Arbeitsschritt zuständig ist, wird dem Produktionsmitarbeiter eine Auflistung der benötigten Materialien mit Angabe der zu verwendenden Mengen angezeigt. Der Mitarbeiter erfasst das tatsächlich verbrauchte Material, indem er das Label der betreffenden Charge scannt und anschließend weitere Daten (wie die eingesetzte Menge) in der Anwendung eingibt. Diese Daten werden in einer Datenbank gespeichert sowie unmittelbar an das ERP-System übertragen. Somit kann jederzeit nachvollzogen werden, welches Material wann wo und in welcher Menge verbraucht wurde.

Haben Sie Probleme bei der Qualitätskontrolle festgestellt, empfiehlt sich im nächsten Schritt die Einführung des Prüflistenmoduls. Dieses weist einem zuständigen Mitarbeiter regelmäßig Aufgaben zu, wie die Messung spezifischer Werte oder Eigenschaften eines Produkts oder Materials. Die entsprechenden Messdaten können direkt gespeichert und an ein externes Qualitätsmanagementsystem übermittelt werden, was die fortlaufende Kontrolle deutlich verbessert. 

Indem Sie so nacheinander alle Probleme in Angriff nehmen, die Sie zuvor ermittelt und genau benannt haben, und dabei Ihrer festgelegten Strategie folgen, können Sie – Schritt für Schritt – Ihre intelligente Fabrik der Zukunft errichten. 

Datengestützte Digitalisierung der Fertigung

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¹ Europäische Kommission, Index für die digitale Wirtschaft und Gesellschaft (DESI) 2021, Deutschland, https://ec.europa.eu/newsroom/dae/redirection/document/80587