MPDV: Sie möchten sich auf den Weg zur Smart Factory machen – aber stehen erst ganz am Anfang in der Umsetzung? Dann sind Sie hier genau richtig. Denn wir stellen Ihnen die ersten beiden Stufen des 4-Stufen-Modells zur Smart Factory vor. Ich kann mir gut vorstellen, dass Sie dabei schnell merken: "Das machen wir ja schon". Und ein andermal innerlich sagen: "Genau an der Stelle sind wir gerade."
MPDV: Herzlich willkommen zum neuen MPDV Podcast "Factory Rock – Die Zukunft der Fertigung im Takt". Unser Thema heute: Stufe 1 und Stufe 2 des 4-Stufen-Modells Smart Factory. Diesmal geht es im Schwerpunkt darum, wie Ihre Fertigung transparenter und reaktionsfähiger wird. Übrigens: Wer erst einmal einen schnellen Überblick über das 4-Stufen-Modell erhalten möchte, ist bei unserer Factory-Rock-Folge "Vom 4-Stufen-Modell zum Regelkreis der Smart Factory" genau richtig.
MPDV: Für alle anderen geht es jetzt gleich los mit: Stufe 1: die transparente Fabrik Daten schaffen Transparenz. Darum ist eine solide Datenbasis auch in der Smart Factory die Grundlage für alle weiteren Funktionen. Das Thema Transparenz ist nun wahrlich nichts, was Sie nicht schon selbst bestens kennen. Und doch wissen noch immer zu viele Unternehmen zu wenig über ihre eigenen Produktionsabläufe. Obwohl die dafür benötigten Technologien und Methoden schon seit vielen Jahren verfügbar sind. Daher können oft schon minimale Erweiterungen in der konsequenten Datenerfassung einen echten Aha-Effekt auslösen und ganz neue Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen. Doch warum scheuen viele Unternehmen eine systematische Erfassung der Daten im Shopfloor? Ein Grund ist sicherlich die Heterogenität der Maschinenparks. In den Fabrikhallen typischer Unternehmen findet man oft eine bunte Mischung aus modernen, alten und manchmal fast schon antiquierten Maschinen. Dabei machen selten die neuen Maschinen und Anlagen Probleme. Sie ermöglichen fast immer, Daten elektronisch und in Echtzeit auszulesen. Auch bei Maschinen mittleren Alters ist es in der Regel möglich, zumindest einfache Betriebs- und Taktsignale abzugreifen. Größere Probleme bereitet die Einbindung älterer Maschinen. Doch es gibt auch hierfür eine Lösung: zum Beispiel durch externe Datenerfassungsgeräte mit digitalen Echtzeitschnittstellen. Bei den Schnittstellen hilft moderne Fertigungs-IT, die Anbindung möglichst komfortabel zu machen: Dazu greift das System auf eine Datenbank bereits realisierter Schnittstellen zu, die sich einfach durch neue Treiberbausteine ersetzen lässt. Wenn wir nun die ganzen unterschiedlichen Datenquellen miteinander verbinden, entsteht ein digitales Abbild. Dieses Abbild wiederum hat zwei Zielgruppen: einmal das IT-System und zum anderen den Menschen. Während IT-Systeme von möglichst umfangreichen und detaillierten Daten profitieren, bevorzugt der Mensch die Reduktion aufs Wesentliche. Sprich: aussagekräftige Kennzahlen und Auswertungen. Die Datenerfassung und -verarbeitung muss beiden "Zielgruppen" gerecht werden.
MPDV: Ein modernes MES wie HYDRA von MPDV erfasst nicht nur die relevanten Daten aus den Maschinen, zu Materialien und Werkzeugen. Das MES schafft durch die Verbindung zum ERP ein gegenseitiges Verständnis von Shopfloor und betriebswirtschaftlich ausgerichteter Ebene. Kennzahlen und Auswertungen helfen dem Verständnis. Denn sie schaffen Transparenz im Produktionsumfeld. Eine der wichtigsten Kennzahlen ist die OEE: die Overall Equipment Effectiveness. Hierbei handelt es sich um eine ganzheitliche Kennzahl, die aus drei Faktoren besteht: Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. Jede Art von Verlust oder Verschwendung in der Produktion kann damit visualisiert werden. Bemerkt ein Fertigungsleiter zum Beispiel den Rückgang der OEE, so kann dies im Wesentlichen drei Ursachen haben: Weniger Verfügbarkeit, also häufige Maschinenstillstände und somit weniger Hauptnutzungszeit als geplant. Schlechtere Qualität, also mehr Ausschuss. Weniger Leistung, also im Schnitt längere Zykluszeiten als geplant. Damit der Fertigungsleiter die Ursache schnell herausfinden kann, stellt das MES komplexe Zusammenhänge dieser Art meist durch Diagramme summarisch und für die einzelnen Faktoren dar. Mit diesem Wissen kann er angemessen reagieren. Auch Auswertungen und Diagramme beherrscht ein MES. Dabei entscheidet der Anwender, was ihm besonders weiterhilft. Ein Auftragsprofil kann unnötige Liege- und Wartezeiten aufzeigen. Oder ein Maschinenzeitprofil die Produktivität einer Maschine. Kurzum: Das MES ist die Informationszentrale in der Fertigung, die Transparenz schafft. Und Transparenz ist die beste Voraussetzung, um reaktionsfähiger zu werden.
MPDV: Und damit sind wir auch schon mittendrin in der zweiten Stufe – der "reaktionsfähigen Fabrik". Die reaktionsfähige Fabrik ist so wichtig, weil im Produktionsalltag nicht immer alles nach Plan läuft. Wenn es ein unvorhersehbares Ereignis in der Fertigung gab. Oder wenn Kunden im Nachhinein bestimmte Wünsche äußern – dann ist Flexibilität gefragt. Und zwar möglichst schnell. Ursachen für Störungen gibt es viele: Werkzeugprobleme, ein Mitarbeiter ist erkrankt oder es wurde falsches Material geliefert. Oder der geschätzte Kunde hat es sich in letzter Minute doch noch anders überlegt und will eine Änderung im Produkt. Wer hier in der Produktion rasch reagieren kann, spart Zeit und Ressourcen. Im Vergleich zu einem ERP-System oder anderen IT-Tools hat Fertigungs-IT einen großen Vorteil: Sie überblickt die komplette Produktion. So kann sie einerseits Störungen frühzeitig erkennen und andererseits Ausweichmöglichkeiten aufzeigen. Wer kein integriertes MES hat, wird zahlreiche Telefonate, E-Mails und Meetings brauchen, um auf eine Störung oder einen Änderungswunsch des Kunden zu reagieren. Das kostet Zeit, Nerven – und verursacht doch oft genug Fehler. Klar ist: Wer wettbewerbsfähig sein will, braucht als Fertigungsunternehmen eine flexible Fertigungs-IT, die alle Funktionen eines MES abbildet. Und das inklusive der Planung. Letztere kann auch in ein Advanced Planning and Scheduling System (APS) ausgelagert sein, das dann direkt mit dem MES interagiert. Kennt das MES oder das APS den aktuellen Zustand der Fertigung, können nun Aufträge eingeplant werden. Die Aufträge kommen aus dem ERP-System. Aber das ERP-System allein kann nur grob planen, weil es zum Beispiel nicht die aktuelle Auslastung kennt. Jetzt, mit MES, kann der Fertigungssteuerer im Planungstool exakt festlegen, auf welcher Maschine und wann genau der Auftrag gefertigt werden soll. Denn er weiß jetzt, welche Aufträge bereits eingeplant sind bzw. aktuell laufen. Und auch, welcher Fertigungsfortschritt bereits erreicht wurde. Man spricht dabei auch von einer Planung gegen reale Kapazitäten.
MPDV: Neben der zeitlichen Planung erfolgt implizit auch eine Reihenfolgeplanung. Das ist insbesondere für die Optimierung von Rüstzeiten wichtig. Bereits beim Einplanen eines Auftrags zeigen moderne Planungssysteme ihre Stärken. Beispielsweise kann APS FEDRA von MPDV vorschlagen, die vom ERP vorgegebene Rüstzeit anzupassen. Das geschieht dann, wenn sich aus dem bislang gemessenen Rüstzeit-Mittelwert, ein offenbar anderer Zeitbedarf ergibt. Je näher die Vorgabezeiten an den späteren IST-Zeiten liegen, desto weniger Zeitpuffer müssen bei der Planung berücksichtigt werden. Das steigert die Produktivität, weil Zeitlücken geschlossen werden. Erweitert man die Planung zusätzlich um Echtzeitdaten aus der Fertigung, wird die Planung zur reaktionsfähigen Steuerung: Sie kann auf aktuelle Ereignisse wie einen Werkzeugbruch reagieren. Eine Maschinenstörung wird sofort erkannt und sorgt in der Feinplanung für eine Verschiebung nachfolgender Aufträge. Der Planer wird benachrichtigt und kann gezielt auf die neue Situation reagieren. So hat er die Möglichkeit, zeitkritische oder wichtige Aufträge umzuplanen, zu splitten oder zusätzliche Kapazitäten zu schaffen. Zum Beispiel durch Sonderschichten. Bei vielen Unternehmen sind die Zeiten vorbei, als es ausreichte, lediglich die Kapazität einer Maschine für einen Auftrag zu reservieren. Inzwischen braucht es immer öfter eine so genannte Mehr-Ressourcen-Planung. Die klassische Plantafel an der Wand, aber auch das selbstentwickelte Excel-Sheet wären mit der Planung überfordert. Denn komplexe Zusammenhänge von Maschinen, Werkzeugen, Vorrichtungen und anderen Hilfsmitteln müssen berücksichtigt werden. Die grafische Feinplanung in einem integrierten MES oder APS hilft: Sie kann alle benötigten Ressourcen in einem System verwalten. Und deren Verfügbarkeit in einem mehrdimensionalen Gantt-Diagramm anschaulich darstellen.
MPDV: Noch präziser wird die Feinplanung, wenn auch noch die Verbrauchsressourcen berücksichtigt werden. Neben dem Material – Rohmaterial, Halbzeuge oder Endartikel – ist in vielen Branchen auch die Energie eine wichtige Planungsgröße. Warum sollten auch Materialien und Energie in der Planung berücksichtigt werden? Nun, nur verfügbares Material kann weiterverarbeitet werden. Negative Bestände sind zwar rein theoretisch möglich, führen aber zu unnötigen Unterbrechungen der Fertigung. Bei der Ressource Energie geht es hingegen meist um die Vermeidung von Lastspitzen. Die können, je nach Vereinbarung mit dem Energieversorger, zu erhöhten Kosten führen. Auch die Nutzung temporärer Energiekontingente kann bereits bei der Feinplanung berücksichtigt werden. Darum hilft es, die benötigten Informationen wie Materialverfügbarkeit und Energiebudgets im Planungstool zu hinterlegen. Und noch ein Faktor kann für die Planung relevant sein: das Personal. Denn Werker, Maschinenbediener und andere Mitarbeitende im Shopfloor sollten ebenfalls möglichst effizient eingesetzt werden. Auch in der Personalplanung dominiert oft genug noch eine einfache Planung der Schichtstärke, sei es mit einer Stecktafel an der Wand oder mit der Excel-Tabelle.
MPDV: Im Sinne eines modernen Personalmanagements kann ein MES bzw. APS auch hier wirksam unterstützen. Das spart nicht nur Papier zum Beispiel für Urlaubsanträge, sondern verbessert auch die Verlässlichkeit. Durch die Digitalisierung in der Fertigung kann der Meister bei seiner Schichtplanung einfach auf verlässliche Daten zugreifen. Zu diesen Daten sollte idealerweise auch die Qualifikation der jeweiligen Mitarbeitenden im Shopfloor gehören. Je komplexer die Aufgaben in der Produktion werden, desto entscheidender wird die Qualifikation. In der Regel verfügen Mitarbeitende über mehr als eine relevante Qualifikation. In einem modernen Planungstool können Qualifikationen und temporäre Erlaubnisbescheinigungen hinterlegt werden. So kann schnell gesehen werden, wer einen Staplerführerschein oder eine Schweißerlaubnis hat. In Form einer Qualifikationsmatrix werden diese Informationen hinterlegt, gepflegt und priorisiert. Diese Matrix ist eine starke Grundlage für die Personaleinsatzplanung. Ganz schön viele Informationen sind das. Da stellt sich schnell die Frage: Sollte die Personaleinsatzplanung nicht einfach automatisiert werden? Wenn das System alle relevanten Daten hat, kann es doch optimal die Ressourcen zuordnen. Da ließe sich zum Beispiel sogar noch der Auftragsbestand berücksichtigen – eine Variable, die bei stark schwankender Auslastung oder saisonalen Wechseln noch mal besonders wichtig ist. So können Überkapazitäten frühzeitig erkannt und Arbeitszeiten angepasst werden.
MPDV: Aber wie viel Automatisierung ist eigentlich gut? Die automatischen Planungsalgorithmen werden immer besser. Da fürchtet mancher Planer schon um seinen Job. Doch kompetente Fachkräfte werden immer gebraucht. Sie pflegen schließlich die umfangreichen Stammdaten, auf dem das System aufsetzt. Außerdem geben sie mit ihrer Erfahrung der Planung den letzten Schliff. Sie greifen ein, wenn die Automatismen zu keinem sinnvollen Ergebnis führen. Und nicht zuletzt: Auch die Übernahme von Verantwortung ist und bleibt eine Domäne des Menschen. Am Ende wird jenes Unternehmen am effizientesten planen und steuern, das intelligente Automatismen nutzt und zugleich kompetente Planer beschäftigt, die manuell eingreifen, wo es sinnvoll ist. Bei aller Technologie: Der Mensch bleibt besser der Dirigent der Planung.
MPDV: Eine Frage bleibt zum Schluss: Was ist mit künstlicher Intelligenz? Ersetzt die den menschlichen Planer? Richtig ist, dass KI die Fertigungsplanung auf ein ganz neues Level heben kann. Sie kann die Ergebnisse der automatischen Planung weiter optimieren. Der Ressourceneinsatz wird damit noch effizienter. All das hilft einem Fertigungsunternehmen Durchlaufzeiten zu verkürzen und die Termintreue zu verbessern. Trotzdem – Stichwort Verantwortung – bleibt der Mensch unverzichtbar. Seine Produktivität steigt aber mit den neuen Möglichkeiten deutlich. Gut so.
MPDV: Haben Sie Ihr Unternehmen an der ein oder anderen Stelle wiedererkannt, doch hakt es manchmal noch in der Umsetzung? Dann melden Sie sich gerne bei uns, wir finden bestimmt gemeinsam eine Lösung. Natürlich werden wir auch die Stufen 3 und 4 des 4-Stufen-Modells Smart Factory näher betrachten. Aber das dann in einer weiteren Folge Factory Rock. Die Zukunft der Fertigung im Takt.