Zehn Jahre Industrie 4.0 09. Apr 2021 Von Martin Ciupek

Fokus auf Fertigung erzeugt Dateninseln


Foto: PantherMedia / fotoevent.stock

Vor zehn Jahren hat Jochen Schlick die Forschungsfabrik Smart Factory in Kaiserslautern mit aufgebaut. Anschließend setzte er die Theorie beim Antriebsspezialisten Wittenstein in die Praxis um. Als Mitbegründer der Staufen.Digital Neonex GmbH hat er inzwischen viele Unternehmen kennengelernt. In VDI nachrichten berichtet er über seine wichtigsten Erkenntnisse.

VDI nachrichten: Welche wesentlichen Lerneffekte haben Sie aus Ihrer Zeit bei der Smart Factory in Kaiserslautern und später bei Wittenstein mitgenommen?

Jochen Schlick: Als wir mit der Smart Factory in Kaiserslautern angefangen haben, stand die Technologie noch sehr im Vordergrund. Da war der Gedanke: Wenn die Technologie nur gut genug ist, wird sie angenommen und dann kommen automatisch die Optimierungen. Bei Wittenstein wurde schnell klar, dass die Technologie zwar ein notwendiges Mittel zum Zweck ist, aber nicht ausreichend. Zudem kam heraus, dass der wirtschaftliche Effekt aus der Reduzierung der klassischen und auch der digitalen Verschwendung in den Unternehmensprozessen resultiert.

Was bedeutet das?

Das heißt, die Technologie beschleunigt die Unternehmensprozesse und macht die Komplexität beherrschbar. Inzwischen, bei Neonex, haben wir viele große Projekte umgesetzt. In all diesen Projekten hatten wir nie ein technisches Problem, das unlösbar war. Es wurde höchstens mal durch individuelle Entwicklungen etwas teurer.

Durchlaufzeiten lassen sich halbieren

Ausschlaggebend sind immer die Prozesse. Wir wissen, dass wir die Durchlaufzeiten beispielsweise in der Auftragsabwicklung locker halbieren können – und zwar indem wir Prozesse optimieren, indem wir sie abkürzen und automatisieren. Wenn wir das gesamte Unternehmen betrachten, sind oft bis zu 30 % Produktivitätssteigerung möglich. Da reden wir noch nicht einmal von künstlicher Intelligenz, sondern einfach von Beschleunigung und Transparenz.

Wenn die notwendige Technik bereits vorhanden ist, auf was kommt es dann noch an?

Wir haben Dienstleistungsprodukte, mit denen wir Hersteller der benötigten Technologie schnell auswählen können. Der große Aufwand steckt vielmehr darin, die Unternehmensprozesse anzupassen. Darin liegt der Erfolgsfaktor.

Worauf kommt es bei den Prozessen für Industrie 4.0 genau an?

Für den Erfolg ist es ultrawichtig zu verstehen, dass Industrie 4.0 ein Projekt ist, das von oben über den Inhaber oder zumindest über eine starke Geschäftsführung positioniert sein muss. Wenn Sie die digitale Transformation mit Piloten und Machbarkeitsstudien aus der Fertigung heraus betreiben, laufen Sie Gefahr, Insellösungen zu erzeugen, die sich schlecht ausrollen lassen und sich nicht auf den Unternehmenserfolg auswirken. Es ist von besonderer Bedeutung, die gesammelten Erkenntnisse möglichst früh in einem strategischen Ansatz auf Unternehmensebene zur Anwendung zu bringen. Ein Beispiel ist das Erzeugen von messbaren Kundenmehrwerten durch verbesserte Durchlaufzeit, das Zulassen späterer Änderungen oder auch eine schnelle Auftragsbestätigung mit garantiertem Lieferdatum.

Was bedeutet das für das Management?

Sie brauchen im Unternehmen ein einheitliches Leitbild, quasi einen Nordstern. Wenn Sie hier mal eben einzelne Takte optimieren und dort einen halben FTE (Anm. d. Red.: Full Time Equivalent, Arbeitszeit bei Ganztagsbeschäftigung) mit einem fahrerlosen Transportsystem einsparen, dann ist das Spielerei. Das sind lokale Optimierungen, die nicht selten von anderen Effekten aufgefressen werden.

Bitte erläutern Sie das etwas genauer.

Ich war in einem Unternehmen, das fahrerlose Transportsystem ultraintelligent gemacht hat, sodass sich das Produkt quasi selbst durch die Produktion steuert. Aber Achtung: Bei einem Best-Practice-Besuch merkte ein Produktionsleiter eines anderen Unternehmens an, das sei alles nur Hokuspokus, die autonomen Transportsysteme könnten sich niemals rechnen, das sei hier nur eine Show! Er hat 100 %ig recht, wenn man das nur aus der Perspektive der Produktionsleitung sieht.

Aber jetzt kommen wir zu einem anderen Punkt: Das Unternehmen hat dadurch seine Durchlaufzeiten von einigen Wochen auf dreieinhalb Stunden reduziert – und zwar für das komplette Produktspektrum. Damit wird das Geschäftsmodell signifikant wettbewerbsfähiger und neue Kundensegmente können erschlossen werden. Doch hierzu muss das Management einheitlich und ganzheitlich denken.

Welchen Effekt hat das?

Bisher mussten Kunden sich Ersatzteile auf Lager legen, um lange Stillstände ihrer Maschinen zu vermeiden. Das ist teuer. Es ist also ein Mehrwert für Kunden, wenn das Unternehmen nun das komplette Produktprogramm innerhalb von dreieinhalb Stunden fertigen kann. Einen Teil dieser Kosten, die der Kunde spart, kann man natürlich auf die Marge draufpacken. Es steckt also ein Gesamtgeschäftsansatz dahinter. Indem ich mehr in die Produktion investiere und hier höhere Kosten in Kauf nehme, bekomme ich über die Marge viel mehr zurück. Das neue Prinzip wird nun auf alle Werke des Unternehmens übertragen.

Das ist ein gutes Beispiel, aber wie sieht es in der Praxis üblicherweise aus?

Ich sehe leider noch viele Unternehmen, die die digitale Transformation mit Personaleinsparungen gegenrechnen. Aber: Vor dem Hintergrund der notwendigen Investitionen in Software, Hardware und intelligente Automatisierung lässt sich ein einsparungsgetriebener Ansatz nur selten argumentieren.

Automatisierung zur Personaleinsparung?

Es ist zudem trivial zu sagen, dass ich in den direkten Bereichen durch Automatisierung Personal einsparen kann. Das ist natürlich wahr. Wahr ist aber auch, dass Sie dann im indirekten Bereich den Zugriff auf Personal brauchen, welches die gestiegene Komplexität auch beherrscht. Gerade im dargestellten Beispiel der intelligenten autonomen Transportfahrzeuge ist diese mit Leit- und Produktionsplanungssystemen nicht gerade gering. Zudem nutzen Sie nun IT-Systeme auf dem Shopfloor. Also muss ein fachkundiger IT-Kollege auch im Schichtmodell der Produktion verfügbar sein, was die Kosten noch mehr treibt.

Es braucht also einen umsatzgetriebenen Ansatz, der von der Unternehmensleitung konsequent über das gesamte Unternehmen umgesetzt wird. Denn sie müssen ja nicht nur die Fertigung dazu befähigen, sondern sie müssen auch den Vertrieb dazu bringen, die Leistung aktiv zu vermarkten. Sie müssen das Marketing und das Branding so ausrichten, dass Ihr Name für diese kurze Lieferzeit steht. Der Entwicklungsabteilung müssen Sie beibringen, dass Gleichteilemanagement gemacht werden muss. Sie müssen Ihren Einkauf dazu bringen, dass er diese kurzen Lieferzeiten auch durch eine entsprechende Bestandshaltung unterstützt, usw.

Wenn es nicht um Personalkürzungen geht, wie sieht dann die Rolle des Menschen in der Industrie 4.0 aus?

Sie brauchen den Menschen. Der Mensch hat kognitive Fähigkeiten. Wir sprechen hier von komplexen Fügevorgängen, Handhabungs- und Montagevorgängen, aber auch die Parametereinstellung an komplexen Anlagen. Das können sie heute und vermutlich auch noch viele Jahre nicht automatisieren. Und wenn Sie das automatisieren, wird es am Ende entweder sehr komplex oder schlimmstenfalls auch noch instabil.

Ich habe viele Firmen kennengelernt, deren Kapital auf der Kognitionsfähigkeit ihrer Mitarbeiter beruht. Die Aufgabe besteht jetzt darin, es den Menschen durch die Technologie zu ermöglichen, sich genau auf die Tätigkeiten zu konzentrieren. Das heißt, ein Mensch, der besondere Fähigkeiten bei der Montage hat, ist nicht dazu da, sich Material aus dem Lager zu holen. Das lässt sich automatisieren.

Und dann soll ein Mensch in der gewonnenen Zeit noch mehr hoch qualifizierte Arbeit leisten?

Nein, dann geben Sie dem Menschen an der Stelle lieber mal eine Pause, damit er sich anschließend wieder besser konzentrieren kann. Ich kenne keinen Menschen, der hochkomplexe Tätigkeiten 24 Stunden am Tag machen kann.

Verschwendung vermeiden

Durch intelligente Automatisierung vermeiden Sie Verschwendung durch Bewegung, Wartezeit und Suchen. Damit ermöglichen Sie es dem Menschen, sich mehr auf die Wertschöpfung, Problemlösung und Prozessverbesserung zu konzentrieren. Der klassische Lean-Ansatz wird durch die smarte Technologie gleich in mehreren Dimensionen erweitert: durch das Ermöglichen einer stärkeren Fokussierung auf die Wertschöpfung und der Beschleunigung des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses.

Wo steht die deutsche Industrie bei der Umsetzung der digitalen Transformation im internationalen Vergleich?

Natürlich haben wir hier in Deutschland viele Vorreiter in Sachen Industrie 4.0. Tatsache ist aber auch, dass wir bei Neonex inzwischen die meisten großen Projekte im Ausland umsetzen, beispielsweise in Griechenland, Kroatien oder Mexiko.

Wir sehen, dass unsere Kunden im Ausland offener sind, mal etwas Neues auszuprobieren. Die sind eher bereit dazu, eine IIoT-Plattform für eine Zykluszeiterfassung oder ein Kennzahlen-Dashboard auf Basis von Microservicestrukturen zu nutzen, anstatt eines MES. Damit brauchen Sie den meisten Managern in Deutschland nicht zu kommen.

Sie sprechen hier von der Anwenderseite. Wie sieht es auf der Seite der Lösungsanbieter aus?

Wir haben in Deutschland einige Leitanbieter, die sehr gute Arbeit leisten. Teilweise wird dabei der Bezug zu Industrie 4.0 auf den ersten Blick nicht einmal besonders hervorgehoben, wie bei TeamViewer, Forcam oder auch Wittenstein. Wir sehen hier keinen Silicon-Valley-Ansatz. Die Unternehmen denken eher langfristig und wollen nachhaltige Lösungen. So etwas braucht Zeit. Diese Zeit müssen wir auch den Plattformanbietern zugestehen. Das gilt für die Plattform von Siemens genauso wie für die Lösungen kleinerer Anbieter.

Was bedeuten die neuen Plattformkonzepte für klassische Softwarelösungen wie Manufacturing Execution Systems – MES?

Monolithische MES-Lösungen werden mittelfristig der Vergangenheit angehören. Viele Softwaremodule sind ja Stand der Technik, sie werden dann entsprechend konfiguriert. Da kommt bisher dann ein selbst geschriebenes Stück Software dazu. Wenn Sie das mit einem monolithischen System machen, dann enden Sie in einer Anpassungsentwicklung des Monolithen. Da nimmt man doch besser eine Plattform mit standardisierten Schnittstellen. Dann brauchen Sie auch keinen MES-Hersteller mehr für die Anpassung, sondern nur jemanden, der sich grundsätzlich mit den Plattformen und Schnittstellen auskennt.

Welche Rolle spielen für Sie heute Organisationen wie die Plattform Industrie 4.0 und das Industrial Internet Consortium aus den USA?

Danke für die Frage. Die Antwort lautet: gar keine! Letztlich kommt es darauf an, dass die Anwender eine tragfähige Lösung an der Hand haben. Dafür brauche ich keine Referenzarchitektur. Da brauche ich Firmen, die in einem eher innovationsfeindlichen Umfeld nutzbare und skalierungsfähige Lösungen auf den Markt bringen.

An welche Firmen denken Sie da konkret?

Ein Beispiel ist unser Partner TeamViewer aus Göppingen. Über ihre Konnektivitätsplattform haben sie sich das Vertrauen bei den IT-Abteilungen erarbeitet und bieten mittlerweile IoT- und AR-Lösungen für die Prozessdigitalisierung im Industrie-4.0-Umfeld an.

Weshalb sehen Sie die Referenzarchitektur so kritisch?

Wir brauchen praxisgerechte Lösungen. Ob eine Lösung jetzt auf einer Referenzarchitektur basiert, die vielleicht tausendfach mehr oder weniger gut implementiert wurde, ist Nebensache. Sie werden immer individuelle Anpassungen brauchen.

Auch die Demoanlagen und Use Cases betrachte ich heute anders. Wenn ich nach mehreren Jahren in einem der Schaufensterunternehmen immer noch den gleichen Demonstrator sehe, dann kann er nicht so gut gewesen sein, sonst hätte man das Konzept längst in der Breite ausgerollt. Sie können in einem Demolabor zwar die Technik ausprobieren, aber nicht die Prozesse, die Sie umstellen wollen. Das ist nicht selten eine Kulturfrage.

Trotzdem gelten eine einheitliche Kommunikationsebene und eine gemeinsame Semantik als Schlüssel für Industrie 4.0. Wie sieht es damit aus?

Ich war lange auch ein Verfechter der Semantik. Mit meiner Erfahrung aus der Praxis muss ich sagen, dass es meist eine überschaubare Zahl an Geräten gibt. Am Ende gibt es dann an verschiedenen Stellen Anpassungsentwicklungen und Geräte müssen an ein übergeordnetes IT-System angeschlossen werden. Eine Schnittstelle lässt sich mit etwas mehr oder weniger Aufwand eigentlich immer realisieren.

Entwicklung geht am Bedarf vorbei

Im Moment geht mir die Entwicklung einer einheitlichen Semantik deshalb am Bedarf vorbei. Das mag im Rahmen von Domänenmodellen – wie wir sie übrigens auch schon erstellt haben – gehen, aber beim globalen Modell ist das nicht so einfach. Vielleicht ist das ein Zukunftsthema. Aber ich kann nicht abschätzen, ob und wann das in der Breite nutzbar sein wird.

Was sind für Sie nun die nächsten Schritte?

Wir kommen nun an den Punkt, wo wir die höhere künstliche Intelligenz auch wirklich nutzen können. Das sind Dinge, die über die reine Transparenz in den Prozessen hinausgehen. Lernende Systeme sind ein Beispiel dafür. Das kann dann in der Logistiksteuerung oder der Fabrikplanung umgesetzt werden. Inzwischen bekommen die Unternehmen auch die dafür nötigen Daten zusammen. Meist sind Bewegungsdaten im ERP-System ohnehin vorhanden, Stammdaten sind eher ungepflegt, aber zumindest ansatzweise vorhanden. Was meistens noch fehlt, sind saubere Prozessdaten vom Shopfloor. Ich bin aber davon überzeugt, dass sich das ändern wird, wenn mehr IIoT-Plattformen eingesetzt werden. Dann sind noch mehr Verbesserungen durch Optimierungsalgorithmen möglich.

Ich wünsche mir, dass wir irgendwann eine künstliche Prozessintelligenz bekommen. Dann kann ich einen Avatar fragen, warum der Wertstrom nicht funktioniert, und er sagt mir konkret, was ich tun muss, um Fluss und Rhythmus in der Produktion wieder herzustellen. Eine entsprechende Begründungskette ließe sich bereits heute erstellen.

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