Produktion

Dr.-Ing. Olaf Sauer, stv. Institutsleiter

Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

76131 Karlsruhe

Welche Rolle spielt die Informationstechnik für die Produktion?

"Die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) ist eine 'enabling technology' für die Produktion. Damit ist sie für die Produktion ein Werkzeug, kein Selbstzweck. Informationstechnik in der Fabrik der Zukunft muss die bekannten Ziele unterstützen, z.B. - vom Kunden geforderte Qualität mit Auswirkungen auf robuste Produktionsprozesse, - Geschwindigkeit und Zeit bezogen auf Innovationen, Durchlaufzeiten und Anlauf von Anlagen sowie - wettbewerbsfähige Herstellkosten mit Auswirkungen auf Investitionen in Anlagen und IT. Diese Ziele sind auch als Restriktionen bei der Gestaltung von IT-Architekturen und –Systemen in Produktionsunternehmen zu verstehen. Aus diesen Restriktionen erklärt sich u.a., warum viele moderne Technologien, die sich im Konsumgütermarkt längst durchgesetzt haben, in der Produktion erst langsam Einzug halten, z.B. die Nutzung von ‚smart phones‘ oder 3D-Visualisierungen. Neben dem bekannten Dreiklang aus Qualität, Zeit und Kosten ergeben sich neue Erfolgsfaktoren für die zukünftige Produktion, z.B. aufgrund von - Wandlungsfähigkeit für viele neue Produktvarianten mit Auswirkungen auf Integration und Interoperabilität in der produktionsnahen IT, - Echtzeitfähigkeit mit Auswirkungen auf die schnelle Bereitstellung benötigter Informationen an die berechtigten Nutzer, - Netzwerkfähigkeit und damit die Erweiterung des Blickfeldes von einem Unternehmen auf Verbünde von Standorten oder Firmen. Aufgrund ihrer Position am Schnittpunkt der Unternehmensprozesse ergeben sich außerdem Forderungen nach IT-Unterstützung über den kompletten Lebenszyklus von Produkt und Produktion sowie an die Integration der Produktions-IT in die Gesamt-IT-Architektur eines Unternehmens. "

Gibt es Modernisierungstrends in der Produktion? Wenn ja, welche?

"1. Produkte, Produktionsanlagen und –prozesse, deren Steuerungen und überlagerte Anwendungen sind heute mit IT durchzogen - allerdings entwickeln sie sich unabhängig voneinander - insofern benötigt die produzierende Industrie für morgen und übermorgen Methoden, Werkzeuge und Softwarekomponenten zur Synchronisierung dieser drei essentiellen Bereiche von Produktionsunternehmen und der sie unterstützenden IT-Systeme PLM, Digitale Fabrik und MES. 2. MES-Anbieter sollten ihre Systeme in Richtung der angrenzenden IT-Systeme, z.B. Digitale Fabrik-Tools, Tools der Automatisierungsebene, für die Fabrik der Zukunft erweitern. MES spielen eine weitergehende Rolle als lediglich Funktionalitäten zum Fertigungsmanagement zur Verfügung zu stellen. 3. Bislang erfolgt die Integration verschiedener IT-Systeme unter einer einheitlichen Oberfläche manuell als Ingenieurleistung. Offene Schnittstellen, Datenaustauschformate oder weitergehende Mechanismen semantischer Interoperabilität sind erforderlich, um die manuellen Aufwände zu reduzieren und damit übergreifenden Visualisierungen zur weiteren Verbreitung zu verhelfen. Damit nicht jeder Nutzer mit allen Informationen der einzelnen Systeme ‚überschüttet‘ wird, müssen die Informationen rollenbasiert und verteilt bereitgestellt werden können. Jeder Nutzer erhält dann die Informationen, die er benötigt, um seine Aufgabe vollständig erfüllen zu können. Weiteren Bedarf sehen wir darin, dass jede Fachdisziplin mit der ihr zugeordneten Rolle ihre eigene Sicht erzeugen kann, die jedoch konsistent zu denjenigen der anderen Disziplinen visualisiert und verändert werden kann. 4. Bislang sind Digitale Fabrik und Produktion weitgehend voneinander getrennt. Ein Trend liegt darin, ihre Kopplung z.B. durch ein durchgängiges Datenmanagement voranzutreiben und zwar in beide Richtungen, indem: • Daten aus der Planung in operative IT-Systeme übernommen und permanent miteinander abgeglichen werden und • reale Produktionsdaten für neue Planungsprojekte genutzt werden, so dass die Planer nicht mit ‚Daumenwerten‘, sondern mit tatsächlichen Vorgaben arbeiten können. 5. Insgesamt kann die Informationstechnik für die Fabrik der Zukunft nicht mehr von einer Forschungseinrichtung oder einem Unternehmen allein entwickelt werden, vor allem wenn es sich um offene statt um proprietäre Lösungen handelt. Partner aus Forschung und Industrie müssen gemeinsam Innovationen entwickeln und erproben. Um das bekannte ‚Tal des Todes‘ neuer Technologien zu überwinden, sind Kooperationen zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen in Form von Science-to-business-Einrichtungen zu schaffen und die Ergebnisse in 'Living Labs' verständlich zu präsentieren. "

Wie können Produktionsschwankungen frühzeitig erkannt und gemanaged werden?

"Produktionsschwankungen können nur dann beherrscht werden, wenn die Produktionstechnik und ihr Automatisierungsgrad darauf ausgelegt sind, und zwar schon in der Fabrikplanung. Spätere Korrekturen sind kaum mehr möglich. Das richtige Verhältnis zwischen variablen und fixen Kosten wird in der Fabrikplanung eingestellt. "

Hans-Georg Scheibe, Vorstand

ROI Management Consulting AG

80797 München

Welche Rolle spielt die Informationstechnik für die Produktion?

"Eine ganz nach der Lean Philosophie gestaltete Produktion ist einfach und fehlerfrei aufgebaut und braucht theoretisch keine IT-Unterstützung. Die Rede war ursprünglich sogar von der „IT-freien Zone“. Allerdings ist diese Sichtweise etwas kurzsichtig, denn aus der systemseitigen Einbindung der Produktion in das Gesamtsystem zur Planung und Steuerung von Wertschöpfungsketten entstehen erhebliche Vorteile. Wenn die Wertschöpfungsprozesse in der Produktion effizient aufgebaut sind, kann die IT als intelligentes Steuerungsinstrument mittels Leistungskennzahlen für Auslastungs- und Reihenfolgeplanung, Qualitätsmanagement, u.a., einen wertvollen Beitrag leisten. Auch das Controlling ist auf Daten aus der Produktion angewiesen. "

Gibt es Modernisierungstrends in der Produktion? Wenn ja, welche?

"Modernisierungstrends sind insbesondere in Richtung Maschinen-Informationen erkennbar. Dank modernen Schnittstellen zur Maschine-Maschine-Kommunikation können gezielt Anlagendaten ausgewertet werden, die wertvolle Informationen über die Produktivität generieren. Bestimmende Themen sind hier MES, Effizienzsteigerung, Auslastungsoptimierung, zustandsabhängige Wartungsintervalle, etc. Diese Themen werden sich weiterentwickeln zur stärkeren Vernetzung von Fabriken und können bis hin zur Taktung von einzelnen (Produktions-)Logistikprozessen führen. "

Wie können Produktionsschwankungen frühzeitig erkannt und gemanaged werden?

"Wenn die Schwankungen marktbedingt sind, sollten diese so früh wie möglich (am POS) erkannt werden und die Informationen innerhalb der Wertschöpfungskette schnell weitergegeben werden. Idealerweise kann versucht werden – durch Marktbeeinflussung – die Schwankungen zu vermeiden oder zumindest zu antizipieren. Adaptive Produktionsnetzwerke, Heijunka-Konzepte und Auslastungsoptimierung helfen beim Abfangen dieser Schwankungen. Ziel ist es, die Bestände gleichzeitig möglichst niedrig zu halten. Sollten die Schwankungen Produktions-indiziert sein, müssen die Produktionsprozesse überprüft und stabilisiert werden. "

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Götz-Andreas Kemmner, Geschäftsführender Gesellschafter

Abels & Kemmner Gesellschaft für Unternehmensberatung mbH

52134 Herzogenrath (Aachen)

Welche Rolle spielt die Informationstechnik für die Produktion?

"Die Fortschritte der IT-Technologie stellen – neben Lean Management und Toyota Production System – den wohl wichtigsten Treiber für die Weiterentwicklung der Produktionsplanung- und steuerung dar. Die Informationstechnik unterstützt bei der Planung und Steuerung der Produktion ausgehend vom ERP-oder PPS-System über MES-Systeme oder Leitstandsysteme bis zur Maschinensteuerung und über BDE/MDE Software zurück zum PPS-/ERP-System. Auch der Weg aus Entwicklung und Konstruktion bis zur Produktion von Teilen auf der Maschine erfolgt heute in vielen Unternehmen längst IT-unterstützt via CAD-System, CAE-/CAP-System und DNC-System bis zur Maschinensteuerung. In vielen Unternehmen sind die Möglichkeiten der IT-Unterstützung in der Produktion noch lange nicht ausgereizt, maximale IT-Unterstützung bedeutet aber nicht zwangsläufig beste Produktivität. Unternehmen sollten für sich sachlich klären, wie viel IT in der Produktion wirklich sinnvoll ist und effizienzsteigernd wirkt. Software- und hardwaretechnisch sind wir nicht mehr so weit davon entfernt, Produktions- und Beschaffungsprozesse ohne menschliches Zutun „selbstoptimierend, -diagnostizierend und adaptierend“ zu planen und zu steuern."

Gibt es Modernisierungstrends in der Produktion? Wenn ja, welche?

"Hinter dem Schlagworten „Industrie 4.0“, „Smart Factory“ und „Cyber-Physical Production Systems“ zeichnen sich neue Entwicklungen ab, die zu einer hochflexiblen, sich selbst steuernden Serienfertigung führen sollen. Mass Customization, die Großserienproduktion kundenindividueller Produkte soll durch geeignete Selbststeuerungsmechanismen auf der Fertigungsebene deutlich vereinfacht werden. Wohin der Weg führen soll, zeigt folgendes Zitat: „Die Produkte sind eindeutig identifizierbar, jederzeit lokalisierbar und kennen ihre Historie, den aktuellen Zustand sowie alternative Wege zum Zielzustand. Die eingebetteten Produktionssysteme sind vertikal mit betriebswirtschaftlichen Prozessen in Fabriken und Unternehmen vernetzt und horizontal zu verteilten, in Echtzeit steuerbaren Wertschöpfungsnetzwerken verknüpft – von der Bestellung bis zur Lieferung. Gleichzeitig ermöglichen und erfordern sie ein durchgängiges Engineering über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts einschließlich seines Produktionssystems hinweg“ (Quelle: Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0. Zitiert nach http://www.bmbf.de/pubRD/Umsetzungsempfehlungen_Industrie_4.0_final_2012-10-02.pdf). Die Industrie 4.0 fordert allerdings auch den Menschen 4.0.; unsere Mentalität und unsere Denkweisen haben jedoch mit den Entwicklungen in der IT und der PPS nicht Schritt gehalten. Die Smart Factory soll sich selbst steuern und benötigt dafür klare konsistente Zielvorgaben. Daran fehlt es heute noch allzuoft. Welches Unternehmen verfügt schon über eine klare logistische Positionierung seiner Produktion?! "

Wie können Produktionsschwankungen frühzeitig erkannt und gemanaged werden?

"Im Grunde lässt sich die gesamte Optimierung des Wertstroms und der Wertschöpfungskette eines Unternehmens auf die Frage zurückführen, in welchem Maße Produktionsschwankungen durch Bestände in der Wertschöpfungskette gedämpft werden sollen. Hohe Bestände puffern die Produktion gegen Bedarfs- und Versorgungsschwankungen ab, kosten aber beträchtliches Geld (20%-30% Lagerhaltungskosten pro Jahr). Verringert man den Bestandspuffer, verlangt man der Produktion eine höhere Auslastungsschwankung ab. Diese verursacht im allgemeinen Flexibilitätskosten, z,B., für Überstunden, Zusatzschichten oder Kapazitätsreserven. Das Gesamtkostenoptimum aus Bestands- und Flexibilitätskosten gilt es zu finden, indem man die Wertschöpfungskette „ausbalanciert“! Es gibt verschiedene Mechanismen, um Produktionsschwankungen zu beruhigen. Egal, ob man von Glätten, Nivellieren oder von Bestandspuffern spricht. Im Grunde lassen sich Produktionsschwankungen nur durch Bestände verringern. Im günstigsten Fall handelt es sich dabei nicht um Warenbestände, sondern um Bestände an Kundenaufträgen, weil den Kunden Lieferfristen abverlangt werden. Dies kennen wir z.B. aus der Automobilindustrie: Wir sind gewohnt auf unsere neuen Wagen zu warten. Auch solchen „Kundenauftragsbestände“ verursachen Kosten, denn sie beinhalten das latente Risiko, dass Kunden abspringen. In einer Kunden-Lieferantenbeziehung ist ein Glätten der Produktionsschwankungen beim Lieferanten –entgegen der reinen Lehre von Lean Production und Toyota Produktionssystem - oft nur möglich, wenn sich der Lieferant vom Takt des Kunden abkoppelt. Dies kann über verschiedene Mechanismen, wie beispielsweise Sammelkanban oder VMI erfolgen. Um Produktionsschwankungen möglichst frühzeitig zu erkennen, ist es wichtig, die zu erwartenden Bedarfsschwankungen zu erkennen und zu prüfen, ob die ausbalancierte Wertschöpfungskette mit diesen Bedarfsschwankungen zurechtkommt. Gute Absatz- und Bedarfsprognosen, wie sie mit modernen Prognosesystemen ermittelt werden können, helfen häufig einen entscheidenden Schritt weiter. "