Industrie-4.0-Enabler

Die digitale Transformation läutet den Paradigmenwechsel zu einer neuen Form der industriellen Produktion ein – Industrie 4.0. Deutsche Industrieunternehmen versprechen sich davon eine Produktivitätssteigerung von im Schnitt 3,5 Prozent pro Jahr in den nächsten fünf Jahren, wie eine Studie der PwC-Tochter Strategy& feststellt.

Eine „vollautomatisierte, selbststeuernde Fabrik“, die Smart Factory, schafft dabei die Grundlage für Innovationen und ganz neue, disruptive Dienstleistungs- und Geschäftsmodelle.

Man denke nur an die Losgröße-1-Fertigung, also von genau einem Produkt nach Kundenwunsch zu Kosten gleich der Serienfertigung, an die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) oder an verbrauchsorientierte On-Demand-Bezahlmodelle für Anlagen und Geräte.

Technologien intelligent vernetzen

Die Technologie dafür ist vorhanden. Automatisierungslösungen, Steuerungs-, Waagen- und Printsysteme tauschen heute über Schnittstellen und via Internet Daten mit Maschinen oder anderen IT-Anwendungen aus. Auch Auto-ID-Komponenten, wie Barcodes und RFID, sind weitgehend ausgereift, ebenso Sensoren und Aktoren.

Die Kunst besteht darin, die einzelnen Technologien intelligent mit den kaufmännischen und logistischen Prozessen des ERP-Systems zu verknüpfen – durch eine horizontale wie auch eine bidirektionale vertikale „Echtzeitintegration“.

Auf diese Weise entsteht ein Indus­trie-4.0-konformes Wertschöpfungsnetzwerk mit durchgängig digitalem Datenfluss. Gleichzeitig schwillt die Menge an strukturierten wie unstrukturierten Daten exponentiell an.

Diese Datenflut (Big Data) kann auf Basis von vordefinierten Algorithmen ausgewertet und intelligente Folgeprozesse können in „Echtzeit“ angestoßen werden. Als Herzstück einer Smart Factory eignen sich ERP-Systeme wie SAP ERP.

Um Big-Data-Analysen optimal zu unterstützen, kann SAP ERP zusätzlich mit leistungsfähiger In-Memory-Technologie, wie beispielsweise der auf dieser Technologie basierenden Plattform Hana, arbeiten.

Prozesse bidirektional integrieren

Für Unternehmen, deren IT-Strategie auf SAP ERP basiert, eignet sich als Indus­trie-4.0-Enabler eine smarte Technik-Plattform, die zu hundert Prozent in SAP integriert ist: Die Plattform MPS schafft die Basis für eine komplett automatisierte Fabrik.

MPS trägt dazu bei, Daten und Prozesse in der Produktion und Intralogistik transparent und in „Echtzeit“ zu dialogisieren, zu vernetzen und zu visualisieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Geräte, Sensoren und Subsysteme direkt und ohne zusätzliche Middleware an SAP ERP angebunden werden und die Daten aus den Systemen unterschiedlicher Hersteller standardisiert mit immer derselben Logik verarbeitet werden können.

Prozessdaten von Maschinen, indus­triellen Steuerungen, Waagen, PCs an den Fertigungslinien, OPC-Servern sowie Auto-ID-Komponenten stehen den Prozessen im SAP-ERP-System in „Echtzeit“ zur Verfügung.

So entsteht eine durchgängig integrierte Prozesskette, deren einzelne Elemente sich wechselseitig beeinflussen und eine „Echtzeitsicht“ auf das tatsächliche Geschehen in der Fabrik ermöglichen, an der sich dann unter anderem die operativen Planungs- und Steuerungsprozesse ausrichten.

Aufgaben einfach und schnell erledigen

Auch den Anforderungen nach Anwenderfreundlichkeit, immer eine Forderung der verschiedenen Anwendergruppen und Spezialisten in der Produktion, vom Shop-Floor-Worker bis zum Manager, ist Rechnung zu tragen.

Werden SAP-Transaktionen und Daten sowie Abläufe und Informationen aus dem Shop-Floor auf einer intuitiven, industrietauglichen Oberfläche übersichtlich und in „Echtzeit“ visualisiert, können die Nutzer Aufgaben noch schneller und effizienter als bisher erledigen, egal ob am Desktop oder mobil per Smartphone, Tablet oder Notebook.

Änderungen am Layout der Bedienoberfläche können mit wenig Aufwand vom Nutzer durchgeführt werden – falls dieser dazu berechtigt ist. Die Technologien der Multi-Process Suite sind zum einen der Enabler für SAP-basierte Industrie-4.0-Prozesse und zum anderen die Entwicklungsgrundlage für ein modulares Manufacturing Execution System (MES), das nahtlos und releasesicher in SAP ERP integriert ist.

Zusammenspiel ERP und MES

Orbis MES verknüpft und synchronisiert Abläufe sowie Daten aus dem Shop-Floor mit den ERP-Prozessen. Eine webbasierte, intuitive Oberfläche visualisiert übersichtlich die Daten und Kennzahlen aus der Fertigung in „Echtzeit“.

Sie lassen sich per Knopfdruck jederzeit auf jedem beliebigen Endgerät abrufen. So wird die Wertschöpfung in der Produktion wirklich transparent und Probleme, wie zu hoher Ausschuss, zu lange Rüstzeiten sowie falsche oder fehlende Betriebsmittel, werden sofort identifiziert.

Auf diese Weise lassen sich Maßnahmen, wie die Umplanung eines Fertigungsauftrags auf eine andere Maschine, postwendend einleiten und teure Stillstandzeiten werden vermieden.

Jede Bewegung in Echtzeit verfolgen

Als Enabler unterstützt MPS durch Integration von Barcodes und RFID effizient die SAP-basierte Intralogistik. So lassen sich die Abläufe vom Wareneingang über die Lagerhaltung und den innerbetrieblichen Transport bis hin zur Kommissionierung und Versandabwicklung lückenlos in „Echtzeit“ verfolgen und steuern.

Ebenso wird auf Basis dieser aktuellen Informationen mithilfe von automatisierten Regelkreisen die Bestandssicherheit der Lager durch entsprechende Nachversorgungsstrategien sichergestellt.

Sind Komponenten und Halbfabrikate mit einem Barcode oder RFID ausgestattet, kann jede Bewegung zwischen den Bearbeitungsschritten mobil und dialoggestützt erfasst und im SAP-System quasi in „Echtzeit“ verfolgt und visualisiert werden.

Jedes Teil ist eindeutig identifizierbar und jederzeit lokalisierbar. So kann zum Beispiel ein digitales Werkzeugmanagement realisiert werden, mit dem sich der Standort jedes einzelnen Werkzeugs eindeutig identifizieren und der Werkzeugbestand optimieren lässt – mit positivem Effekt auf die Kosten.

Die im Zuge des digitalen Werkzeugmanagements erfassten Daten können außerdem für eine vorausschauende Wartung der Werkzeuge wie auch zur Optimierung der Prozesse in der Produktion genutzt werden.

RFID- und Barcode-Technologien ermöglichen auch die Rückverfolgbarkeit (Traceability) von Produkten entlang ihres gesamten Produktlebenszyklus. Informationen über die Herkunft, Lagerung und den Zustand von Produkten werden so jederzeit abrufbar. Diese lückenlose Dokumentation hilft beispielsweise dabei, bei eventuellen Reklamationen Fehlerquellen stark eingrenzen zu können.

Diese Beispiele zeigen:

• Die intelligente Verknüpfung und die „Echtzeitintegration“ der Prozesse entlang der Wertschöpfungskette bereiten den Weg zur Smart Factory
• Dieser Weg kann in kleinen Schritten in Form von Pilotprojekten gegangen werden

Industrie 4.0 Schritt für Schritt

Bei vielen Unternehmen vor allem im Mittelstand fehlt eine Industrie-4.0-Road­map. Viele schrecken hier noch vor Investitionen zurück, weil ihnen die übergeordnete 4.0-Strategie fehlt. Laut einer McKinsey-Studie sind 40 Prozent der Unternehmen in puncto Strategie und Know-how nur unzureichend auf Industrie 4.0 vorbereitet.

Das sollte aber nicht dazu führen, sich ohne Roadmap nicht an das Thema Industrie 4.0 heranzuwagen. Für diese Unternehmen empfiehlt sich eine Strategie der kleinen Schritte in Form von Teilprojekten, durch die sie Elemente von Industrie 4.0 in ihren Fa­briken einführen können.

Die hierzu notwendigen Investitionen sind überschaubar, da die bestehende Infrastruktur genutzt wird und keine neue Hardware angeschafft werden muss. Es werden die bestehenden SAP-Systeme und -Prozesse verbessert, indem sie mit Maschinen und Menschen verbunden und automatisiert werden – von der einzelnen Maschine über die Produktionslinie bis hin zur gesamten Fabrik. Das erleichtert insbesondere mittelständischen Firmen den Einstieg in die Smart Factory.

Bei der Planung und Realisierung von Industrie-4.0-Vorhaben kann ein erfahrener Partner helfen, der Unternehmen kompetent dabei unterstützt, bestehende Technologien und Lösungen wie SAP ERP durch Integration zum Bestandteil der Industrie-4.0-Prozesse zu machen.

Den Ausgangspunkt für jedes Projekt bildet dabei ein Workshop. Experten nehmen die Anforderungen auf, um daraus ein konkretes Konzept über das weitere Vorgehen auf dem Weg zur Smart Factory zu erarbeiten.