Wandlungsbefähiger: Das sind die Parameter für die Produktion der Zukunft

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Gesellschaftliche, politische und wirtschaftliche Entwicklungen nehmen auf die Produktionsprozesse kontinuierlich Einfluss. Die zunehmende Individualisierung von Produkten, also vom Massenmarkt zum Mikromarkt, ein anhaltender Kosten- und Qualitätsdruck sowie neue Technologien sind Auslöser, um die Produktionssysteme und -abläufe neu zu denken.

In vielen Bereichen entwickelt sich die Serienproduktion hin zu einer Produktion mit Losgröße 1. Damit sich die Produktionsziele nicht ausschließen, bedarf es einer kontinuierlichen Anpassung von Produkt und Produktion, um die Wettbewerbsfähigkeit aufrecht zu erhalten und auszubauen. Die Produktion muss daher anhand langfristiger Ziele strategisch ausgerichtet werden. Gleichzeitig muss die Produktion „atmen“ können und situativ steuerbar sein, um auf eine kurzfristig unterschiedliche Auslastung reagieren zu können. Als Lösung wird an dieser Stelle gern häufig die smarte Fabrik angeführt. Eine Fabrik, die dank Wandlungsbefähiger agil, intelligent und nachhaltig arbeitet.

Smart ist weit weg von Patentrezepten

Doch „smart“ ist nicht gleich „smart“ und weit weg von generischen Patentrezepten. „Smart“ bedeutet auch keine 100-prozentige Automatisierung. Jede Fabrik erreicht ihr individuelles Optimum, abhängig von dem Produkt, den Prozessen, der Philosophie und den Menschen. Falsch konzipiert und umgesetzt kann „smart“ viel Geld kosten und wenig relevante Ergebnisse bringen.

Die Smart Factory entsteht vielmehr in einem strukturierten und durchdachten Prozess, beginnend mit einem Vision-Workshop. Entscheidend ist hierbei, dass eine möglichst heterogene, aber ganzheitlich zusammengesetzte Gruppe diese Vision erarbeitet, um alle Facetten abzudecken. Damit die Potenziale der einzelnen Stellschrauben in der Produktion gemeinsam identifiziert und im Rahmen einer smarten Fabrik voll ausgeschöpft werden, hat die EDAG Production Solution GmbH das Workshop-Programm „Smart Vision“ entwickelt. Am Beispiel eines deutschen Industrieunternehmens wird Indeed Innovation nachfolgend der Ablauf des Workshops im B2B-Geschäft dargestellt. Über den hier skizzierten Frontloading-Ansatz werden frühzeitig Energie, Zeit und Intelligenz in die Vision und die Konzepte der Fabrik gesteckt, sodass am Ende eine intelligente (smarte) Fabrik entsteht.

Wandlungstreiber und -befähiger im Produktionsprozess

Branchenunabhängig stehen alle produzierenden Unternehmen nahezu vor den selben Herausforderungen und „Wandlungstreibern“: Individualisierung, Flexibilisierung, Kostendruck, neue Technologien, Klimawandel und Globalisierung. Um die Faktoren in die Produktionspraxis zu überführen, sind in der Theorie sogenannte Befähiger zu definieren, die ein produzierendes Unternehmen in die Lage versetzen, die aufgeführten Herausforderungen zu überwinden.

In der Fachliteratur werden fünf befähigende Eigenschaften genannt:

• Modularität: Beschreibt das Prinzip der Austauschbarkeit von Fertigungsanlagen durch Baukastensysteme. Daraus entsteht die Möglichkeit, auf Änderungen des Produkts einfach zu reagieren. Die jeweiligen Fertigungszellen können über den Austausch einzelner Module individuell und flexibel eingesetzt werden. (1)
  

• Mobilität: Ermöglicht eine flexible Anordnung der Maschinen. Dies beinhaltet einen nahezu uneingeschränkten Transport der Ressourcen innerhalb der Produktionsumgebung. (2)
  

• Kompatibilität: Die Vernetzung von Fabrikelementen in Bezug auf Materialien, Medien und Informationen umfasst den Prozess der Vereinheitlichung einer Fabrik. Standardisierte Schnittstellen ermöglichen eine Freiheit der räumlichen Anordnung. (2)
  

• Universalität: Beschreibt die Ausrichtung des Einsatzes der gleichen Ressourcen und Mittel zur Herstellung von möglichst vielen Produkten unabhängig von deren unterschiedlichen Charakteristika. (1)
  

• Skalierbarkeit: Fähigkeit, auf verschiedenste durch den Markt bedingte Anforderungen, wie die Erweiterung oder Reduzierung der Produktionskapazitäten, reagieren zu können. (3)

Fokus auf die relevanten Wandlungsbefähiger

Ob allerdings eine Fabrik tatsächlich alle genannten Befähiger gleichzeitig benötigt und umsetzen kann, ist fraglich. In frühen Phasen der Projekte kommt es darauf an, sich auf die relevanten Wandlungsbefähiger zu fokussieren und diese gegeneinander abzugleichen. Bei den „Smart Vision“-Workshops werden die abstrakten Parameter in 20 konkrete Unterpunkte gegliedert, die sogenannten Wandlungstreiber. In einem nachfolgenden Schritt werden diese mit jeweils den aus der Theorie überführten Wandlungsbefähigern verknüpft. So entsteht eine allgemeine Basis für die Planungsaufgabe Smarte Fabrik.

Dieses Verfahren ermöglicht es, bei einem zwei- bis dreitägigen Workshop die Fokussierung ohne großen Aufwand zu ermitteln. Die relevanten Beteiligten, wie Produktion, Logistik, Einkauf und IT, verdichten die smarte Fabrik auf ihre relevanten Befähiger, durch die Auswahl der priorisierten Herausforderungen und Trends. Eine kundenindividuelle Priorisierung führt dann zu einer Aussage darüber, wie stark der Beitrag einzelner Wandlungsbefähiger zur smarten Fabrik dieses Kunden beitragen wird.

Wandlungsbefähiger am realen Objekt

Am Beispiel wie im Bild 2 dargestellt soll die Aufstellung der Vision einer smarten Fabrik dargestellt werden. Das Projekt beschäftigte sich mit der Reorganisation der Produktion. Die Abbildung zeigt die Priorisierung auf die Universalität bei gleichzeitiger Nachrangigkeit der Modularität. Die Befähiger Kompatibilität und Mobilität haben zwar nicht die Ausprägung wie Universalität sind jedoch diesem Kunden immer noch wichtiger als die Skalierbarkeit.

Eigentlich erstaunlich, da der Befähiger Modularität eine Reorganisation der Produktion und Umgestaltung der
Systematik deutlich vereinfachen würde. Die kundenspezifische Gewichtung (ABC) der Herausforderungen führte zur oben beschriebenen Einstufung. So wurden hier beispielsweise die Herausforderungen „Ausfall- und Folgekosten“, „Alterung der Produktionsausstattung“, „Standar­disierung von Prozessen“ und „Interna­tionalisierung“ nur niedrig gewichtet (C). Ein weiterer wichtiger Grund dafür, individuell auf den Kunden sowie das Produkt und die Prozesse einzugehen.

Smart ist nicht gleich smart. Das Opti­mum für eine smarte Fabrik kann nur durch eine kundenindividuelle Betrachtung erreicht werden. Eine Voraussetzung, dass die richtigen Schritte auf dem Weg zu einer smarten Fabrik eingeleitet werden, ist eine frühzeitige Auseinandersetzung mit den richtigen Wandlungsbefähigern und deren Umsetzung. Die Auswahl geschieht über einen nachvollziehbaren Algorithmus, der die Bedürfnisse und die Herausforderungen für den Auftraggebenden bei der Realisierung einer smarten Fabrik konsequent in den Fokus nimmt. Je besser die Anforderungen beschrieben und mit messbaren Größen versehen werden, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die beteiligten Mitarbeiter auf Basis eines gemeinsamen Verständnisses zu einer smarten
Fabrik hinarbeiten.

Der Autor Nicolai Rimmler ist Projektleiter Fabrik und Logistikplanung, EDAG Production Solution GmbH.

(1) E. Westkämper und C. Löffler: Strategien der Produktion. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2016.
(2) K. Erlach: Wertstromdesign, Kapitel 4, Die schlanke und wandlungsfähige Fabrik, VDI-Buch. Springer-Verlag GmbH Deutschland, 2020
(3) Nyhuis P., Reinhart G., Abele E. (Hrsg.): Wandlungs­fähige Produktionssysteme – heute die Industrie von morgen gestalten. Garbsen: PZH Produktionstechnisches Zentrum, 2008.

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