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Vom Lean Manufacturing zur Smart Factory

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Geschätzte Lesezeit: 4 Minuten

Die deut­sche Fer­ti­gungs­in­dus­trie steht unter hohem Wand­lungs­druck. Doch wohin soll die Rei­se gehen? Und wo lie­gen die Schwierigkeiten?

Immer kür­ze­re Pro­dukt­le­bens­zy­klen, immer mehr Vari­an­ten­viel­falt und eine wach­sen­de Zahl glo­ba­ler Wett­be­wer­ber – die deut­sche Fer­ti­gungs­in­dus­trie steht vor viel­fäl­ti­gen Her­aus­for­de­run­gen. Gleich­zei­tig wach­sen die Kun­den­an­for­de­run­gen und damit rückt die Art und Wei­se, wie Kund*innen ein Pro­dukt erle­ben, in den Mit­tel­punkt. Nach­ge­fragt wer­den neue Ver­brauchs­mo­del­le, daten­ba­sier­te Ser­vices und indi­vi­dua­li­sier­te Pro­duk­te in klei­nen Los­grö­ßen zur glei­chen Qua­li­tät und zu den glei­chen Kos­ten wie in der Mas­sen­pro­duk­ti­on. Genau das zeich­net auch die Smart Fac­to­ry aus, die auf den bewähr­ten Kon­zep­ten Sta­bi­li­tät, Schlank­heit und Effi­zi­enz des Lean Manu­fac­tu­ring auf­baut und die­se um die eben genann­ten Aspek­te erweitert.

Was also tun? Alles so belas­sen, wie es ist, ist kei­ne Opti­on. Zu hoch ist der Druck, zu hoch ist das Risi­ko. Deut­sche Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men müs­sen neue Mög­lich­kei­ten erken­nen und einen Schritt wei­ter­ge­hen – vom Lean Manu­fac­tu­ring zur Smart Fac­to­ry. Es sind vor Allem neue IT basier­te Tech­no­lo­gien wie das Inter­net der Din­ge (IoT), künst­li­che Intel­li­genz (KI) oder gene­rell Smart Ana­ly­tics sowie Edge und Cloud Com­pu­ting, die ihnen dabei hel­fen kön­nen, in einem so hoch­dy­na­mi­schen Umfeld reak­ti­ons- und damit wett­be­werbs­fä­hig zu bleiben.

Disruptive Technologien sind der Schlüssel

Obwohl nicht der ein­zi­ge Bau­stein einer Smart Fac­to­ry, sind moder­ne IT-basier­te Tech­no­lo­gien den­noch ein essen­zi­el­les Ele­ment. Sie sind ein wich­ti­ges Instru­ment, um Pro­zes­se zu opti­mie­ren und wei­ter­zu­ent­wi­ckeln – und so die Grund­la­ge für eine Smart Fac­to­ry zu bil­den. Ein Beispiel:

KI in der Produktion: Qualität als Mehrwert

Das „Auge der KI” ist bereits seit eini­gen Jah­ren dem des Men­schen über­le­gen. So lässt sich mit KI-gesteu­er­ter opti­scher Bil­d­er­ken­nung wie der von Fuji­tsu die Anzahl feh­ler­haf­ter Pro­duk­te dras­tisch redu­zie­ren. Der Grund: Statt lang­wie­ri­ge und feh­ler­an­fäl­li­ge manu­el­le Stich­pro­ben durch­zu­füh­ren, kann mit einem sol­chen Sys­tem jedes Pro­dukt auto­ma­ti­siert geprüft wer­den. Dazu wer­den Fotos, Ultra­schall­bil­der, Rönt­gen­auf­nah­men und ande­re Bild­da­ten, ana­ly­siert. Anhand von Refe­renz­bil­dern stellt die KI dann fest, ob das frag­li­che Pro­dukt feh­ler­haft ist und wel­che Art von Feh­ler vorliegt.

Die Vor­tei­le lie­gen auf der Hand. Mit KI-gesteu­er­ter opti­scher Bil­d­er­ken­nung kön­nen 100 Pro­zent der Pro­duk­te ohne das Risi­ko mensch­li­cher Feh­ler geprüft wer­den. Auch wird nur noch ein Bruch­teil der Zeit für die Qua­li­täts­kon­trol­le auf­ge­wen­det. So kann etwa die Zeit für die Inspek­ti­on eines Wind­rad­flü­gels von 6 auf nur noch 1,5 Stun­den gesenkt wer­den. Neben die­sem Geschwin­dig­keits­ge­winn spielt aber auch die nie nach­las­sen­de Qua­li­tät bei der Bil­d­er­ken­nung durch die KI eine Rol­le. So zei­gen Unter­su­chun­gen, dass Men­schen schon nach kur­zer Zeit etwa 30 Pro­zent der vor­han­de­nen Feh­ler schlicht übersehen.

Aus Smart Fac­to­ry-Per­spek­ti­ve fällt aber vor allem auf, dass in einem rein manu­el­len Pro­zess die Feh­ler­bil­der meist unklar blei­ben. Und das obwohl Men­schen die­se durch­füh­ren. Das ändert sich auto­ma­tisch bei der Ein­füh­rung einer KI-gestütz­ten Qua­li­täts­kon­trol­le. Durch die jetzt sys­te­ma­ti­sche Erfas­sung der Feh­ler­bil­der kann ein nach­hal­ti­ger Ver­bes­se­rungs­pro­zess des Pro­duk­tes selbst gestar­tet wer­den. So wird nicht nur der Ver­wurf mini­miert, son­dern die Qua­li­tät gene­rell gestei­gert. Damit wird das The­ma Qua­li­tät aus der Nische eines rei­nen Kos­ten­fak­tors her­aus in eine ech­te Mehr­wert­ar­gu­men­ta­ti­on überführt.

Das ist selbst­ver­ständ­lich nur eines von vie­len Bei­spie­len. So lie­ßen sich KI oder gene­rell Smart Ana­ly­tics Tech­ni­ken auch bei der Ursa­chen­ana­ly­se wie­der­keh­ren­der Pro­ble­me ein­set­zen oder um Pro­gno­sen über die Zukunft zu erstel­len. Damit eröff­nen sich neue Ein­bli­cke, die für einen Men­schen nicht offen­sicht­lich oder nur schwer erfass­bar sind. Immer attrak­ti­ver wird auch das Quan­ten-Com­pu­ting. Obwohl die­se Tech­no­lo­gie noch in einer sehr frü­hen Pha­se steckt, hat Fuji­tsu mit dem soge­nann­ten Digi­tal Annea­ler eine Brü­cken­tech­no­lo­gie auf klas­si­scher Basis geschaf­fen, die es ermög­licht, inner­halb kür­zes­ter Zeit Lösun­gen für ansons­ten zu kom­ple­xe kom­bi­na­to­ri­sche Pro­ble­me zu fin­den. So konn­te Fuji­tsu zusam­men mit dem Insti­tut für Fer­ti­gungs­tech­nik und Werk­zeug­ma­schi­nen an der Uni­ver­si­tät Han­no­ver die Pro­duk­ti­ons­zeit für eine bestimm­te Fer­ti­gungs­men­ge inner­halb einer Minu­te von etwa 300 Stun­den auf 200 Stun­den reduzieren.

Im Dienste des Menschen

Die Trans­for­ma­ti­on in Rich­tung einer Smart Fac­to­ry stellt auch für den Men­schen im Pro­duk­ti­ons­pro­zess eine gro­ße Her­aus­for­de­rung dar. In dem Qua­li­täts­si­che­rungs­bei­spiel haben wir exem­pla­risch gese­hen, dass der Mensch für mono­to­ne Auf­ga­ben nur bedingt geeig­net ist, hier aber die KI ihm unter die Arme grei­fen kann.

Aber auch die Geschwin­dig­keit, mit der sich Unter­neh­men wan­deln, ver­langt eine enor­me Ände­rungs­be­reit­schaft bei den Mitarbeiter*innen. Hier kön­nen moder­ne Tech­no­lo­gien bei der Anpas­sung an sich ver­än­dern­de Markt­be­din­gun­gen hel­fen: digi­ta­le Begleit­sys­te­me wie die von Fuji­tsu etwa, die die Mit­ar­bei­ten­den dabei unter­stüt­zen, sich in vor­han­de­nes Know-how ein­zu­ar­bei­ten und die schnell fort­schrei­ten­de Digi­ta­li­sie­rung mitzugehen.

Digitalisierung als Herausforderung

Die Vor­tei­le lie­gen auf der Hand. Was hin­dert deut­sche Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men also dar­an, die not­wen­di­gen Schrit­te hin zur Smart Fac­to­ry zu gehen?

Das Kern­stück der deut­schen Fer­ti­gungs­in­dus­trie bil­den mit­tel­stän­di­sche Tra­di­ti­ons­un­ter­neh­men. Vie­le von ihnen sind „Hid­den Cham­pions”, die in ihrem Bereich welt­weit füh­rend sind. So erfolg­reich die­se Unter­neh­men in ihrem spe­zi­fi­schen Sek­tor auch sein mögen, auf­grund ihrer gerin­gen Grö­ße fällt es ihnen jedoch häu­fig schwer, moder­ne Tech­no­lo­gie ein­zu­set­zen und die damit ver­bun­de­nen Chan­cen zu nutzen.

Oft­mals fehlt es zudem schlicht am not­wen­di­gen Digi­ta­li­sie­rungs­grad, der erfor­der­lich ist, um dis­rup­ti­ve Tech­no­lo­gien aus dem Smart Ana­ly­tics-Umfeld nutz­bar zu machen. Die Schwie­rig­keit: Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men begin­nen ihre Trans­for­ma­ti­ons­rei­se hin zur Smart Fac­to­ry in der Regel von einer bereits exis­tie­ren­den pro­duk­ti­ven Umge­bung aus, die, um das lau­fen­de Geschäft nicht zu beein­träch­ti­gen, äußerst behut­sam ange­passt wer­den muss. Aber es gibt noch wei­te­re Hemmnisse.

Einer der zen­tra­len Aus­gangs­punk­te der Digi­ta­li­sie­rungs­be­mü­hun­gen in Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men dürf­te die Anbin­dung der oft­mals iso­lier­ten Maschi­nen­um­ge­bung (Ope­ra­tio­nal Tech­no­lo­gy, OT) an die bestehen­de IT‑Infrastruktur sein. Das bringt zwar grund­sätz­lich vie­le Vor­tei­le, aber auch neue Her­aus­for­de­run­gen. So kön­nen neue Sicher­heits­pro­ble­me ent­ste­hen, weil die bestehen­den Sys­te­me plötz­lich nicht mehr iso­liert sind, son­dern mit dem Inter­net ver­bun­den werden.

Eine wei­te­re Fra­ge, der sich Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men auf ihrer Digi­ta­li­sie­rungs­rei­se hin zur Smart Fac­to­ry stel­len müs­sen, ist die nach dem Umgang mit den neu erfass­ten Daten. Sol­len sie in der Cloud oder maschi­nen­nah an der Edge aus­ge­wer­tet wer­den? Oder bie­tet sich viel­leicht ein Hybrid­mo­dell an? Zudem gilt es alte Tech­no­lo­gien nach­zu­rüs­ten, zum Bei­spiel durch die Inte­gra­ti­on von Sensoren.

Gemeinsam zum Erfolg

Die Her­aus­for­de­run­gen für Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men sind groß, letzt­end­lich über­wie­gen aber die Vor­tei­le einer erhöh­ten Kon­nek­ti­vi­tät. Schließ­lich sind es die Digi­ta­li­sie­rung und dis­rup­ti­ve Tech­no­lo­gien, die es Ent­schei­dern ermög­li­chen, zu sehen, was geschieht, wann es geschieht, wie es geschieht und wel­che Pro­ble­me dar­aus resul­tie­ren kön­nen – und das in Echt­zeit. So ver­mei­den sie Pro­dukt­feh­ler, ver­rin­gern Maschi­nen­leer­lauf­zei­ten und spa­ren Kos­ten. Gleich­zei­tig stei­gern sie ihr Entscheidungs‑ und Hand­lungs­ver­mö­gen enorm.

Her­stel­ler müs­sen die­se Chan­ce jetzt ergrei­fen und sich dar­auf vor­be­rei­ten. Dazu müs­sen sie einen Weg fin­den, dis­rup­ti­ve Tech­no­lo­gien so in ihre Orga­ni­sa­ti­on ein­zu­brin­gen, dass sie dem Unter­neh­men und sei­nen Zie­len eben­so die­nen wie ihren Mitarbeiter*innen und den Kund*innen. Ein agi­les Vor­ge­hen ist für Fer­ti­gungs­un­ter­neh­men der bes­te Weg, um dies zu errei­chen. Denn sie ermög­licht es, klei­ne Ver­än­de­run­gen inter­ak­tiv vor­zu­neh­men. So behal­ten sie auch die Aus­wir­kun­gen und die Kos­ten stets im Blick und kön­nen schnell auf sich ändern­de Rah­men­be­din­gun­gen reagieren.

Hel­fen kann dabei ein erfah­re­ner Part­ner wie Fuji­tsu. Mit unse­rem bewähr­ten Co-crea­ti­on-Ansatz brin­gen wir alle rele­van­ten Exper­ten inner­halb und außer­halb Ihres Unter­neh­mens zusam­men an einen Tisch. Gemein­sam ent­wi­ckeln wir dann neue Ideen, loten Zukunfts­vi­sio­nen für Ihre Smart Fac­to­ry aus und hel­fen Ihnen dabei, die digi­ta­le Trans­for­ma­ti­on zu meis­tern. Besu­chen Sie dazu unser FUJITSU Digi­tal Trans­for­ma­ti­on Cen­ter in Mün­chen.

Sie möch­ten mehr zum The­ma erfah­ren? Dann wer­fen Sie einen Blick in unser E‑Book „Die deut­sche Fer­ti­gungs­in­dus­trie und die Smart Fac­to­ry”.

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