Industrie 4.0

Andreas Mühlbauer,

Nutzen der Digitalisierung für kleine und mittlere Unternehmen

Viele kleine und mittlere Unternehmen in der metallverarbeitenden Industrie sehen sich mit einem sich stetig wandelnden Marktumfeld konfrontiert. Das Marketing preist dabei oft neue oder gar disruptive Technologien an, unter Begriffen wie „Digitale Transformation“ oder „Industrie 4.0“. Sie sollen ganze Wirtschaftszweige von Grund auf revolutionieren – doch was steckt wirklich hinter dem Hype „Industrie 4.0“?

Auch per Smartphone lässt sich mit Jellix jederzeit auf Maschinendaten zugreifen und sogar die Maschine damit steuern. © Brütsch/Rüegger Tools

Vor allem: Wie können auch kleine und mittlere Unternehmen neben der starken Auslastung im Tagesgeschäft und begrenztem Knowhow im Bereich der Informationstechnologien Nutzen aus diesem Trend ziehen und sich für die Zukunft rüsten? Ein Anwenderbeispiel findet sich im Unternehmen Tectri SA aus dem Schweizer Kanton Bern, ein Hersteller von Präzisionsteilen, der seine Produktionsabläufe mit Hilfe von Brütsch/Rüegger Tools digitalisiert hat.

Die Globalisierung und ihre Kostentransparenz zwingen selbst hochspezialisierte Unternehmen zunehmend dazu, im Sinne der Wettbewerbsfähigkeit ihre Preise zu reduzieren. Sinkende Verkaufspreise erfordern mittelfristig, interne Prozesse zu rationalisieren und so Einsparungen bei den Herstellungskosten zu erzielen. Auch Tectri hat sich mit Prozessoptimierung auseinandergesetzt und durch kontinuierliche Verbesserungen und automatisierte Teilprozesse eine hohe Prozessreife und Stammdatenqualität als Ausgangslage vorgefunden. Dies kam Tectri bei der stufenweisen Digitalisierung durch zu Gute.

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Mit rund 50 Mitarbeitern ist Tectri ein typisches KMU, das sich auf die Fertigung mittelgroßer Serien anspruchsvoller Dreh- und Frästeile spezialisiert hat. Da seine Kunden größtenteils in den High-Tech-Industriezweigen wie der Medizin- oder Messtechnik angesiedelt sind, muss das Unternehmen flexibel auf höchste Qualitätsanforderungen bei verschiedensten Werkstoffvorgaben reagieren. Zusätzlich fertigt Tectri bei harten und spröden Materialen sowie bei weichen und elastischen Kunststoffen komplexe Geometrien. Auch die mittelgroßen Stückzahlen erfordern einen äußerst hohen Koordinationsaufwand in der Produktionsplanung. Die verschiedenen abzudeckenden Kundenbedürfnisse bringen eine äußerst hohe Maschinenvielfalt und einen sehr heterogenen Maschinenpark mit sich. Welche Vorteile birgt also die Digitalisierung für ein hochspezialisiertes Unternehmen, das durch das Tagesgeschäft weitestgehend ausgelastet ist und rentabel geführt wird?

Step-by-Step zur intelligenten Fabrik

In einer ersten Phase haben computergestützte Lagersysteme die Werkzeug- und Messmittelverwaltung ersetzt. Ziel war es, die Kosten zur Werkzeugbereitstellung zu senken. Außerdem galt es, alle nicht wertschöpfenden Prozessanteile bei der Werkzeugbewirtschaftung zu automatisieren, um bei einem bestehenden Personalbestand weitere personelle Kapazitäten für Kundenaufträge zu gewinnen. Mit der bei Tectri gegebenen Qualität der Stammdaten war es möglich, innerhalb eines Monats die komplette Werkzeugverwaltung zu digitalisieren. Dabei übernimmt das Lagersystem die Aufgaben der Bestandsverwaltung, indem es die Entnahmen und Rückgaben erfasst und auf die jeweilige Kostenstelle belastet.

Das Hinterlegen von Mindestbeständen erlaubt dem System zudem, rechtzeitig Bedarfsanforderungen an die Einkaufsabteilung zu versenden. Dadurch ist die termingerechte Versorgung mit Werkzeugen in der Werkstatt gewährleistet. Die zahlreichen neuen Suchmöglichkeiten ermöglichen es den Mitarbeitern, sowohl nach konkreten Bezeichnungen wie Artikelnummer, Lieferant, Werkzeugspezifikation, etc. zu suchen, genauso wie den Weg über die jeweiligen Werkzeugkategorien.

Bei sich ständig ändernden Aufträgen mit neuen Werkzeugen sind so erhebliche Zeiteinsparungen möglich. Mittelfristig lassen sich dann Lagerbestände und das gebundene Kapital wie auch die Lagerhaltungskosten senken, abhängig von Unternehmen und Lagerumschlagshäufigkeit ab zwei bis sechs Monate nach Inbetriebnahme. Tectri konnte seine Werkzeugbereitstellungskosten um rund 30 Prozent reduzieren. Insbesondere die Zunahme der Verfügbarkeit der Werkzeuge und somit der Wegfall von Verzögerungen oder Stillständen in der Fertigung von Kundenaufträgen leistete einen großen Beitrag zu den genannten Einsparungen.

Herstellerunabhängig kommunizieren für Prozessoptimierung

In der zweiten Projektphase folgte die Anbindung der vorhandenen Maschinen verschiedener Hersteller, Steuerungstypen und Baujahre an eine „Industrial Internet of Things“-Plattform – im Falle von Tectri das „Jellix“ von Brütsch/Rüegger Tools. Sie verknüpft alle an der Produktion beteiligten Maschinen und Programme für eine Darstellung der Daten in Echtzeit. Damit sollten die bisher regelmäßig durchgeführten Shopfloor-Meetings im Unternehmen digital erfasst werden, um verlässlichere Daten zu generieren. Diverse Maschinen- oder Maschinensteuerungshersteller hatten Tectri bereits entsprechende Software-Lösungen angeboten. Bei diesen handelt es sich aber stets um Insellösungen, die nur bedingt mit den Systemen anderer Hersteller kommunizieren können. Da Jellix eine herstellerunabhängige Plattform ist, war es nun möglich, den tatsächlich an der Maschine gelebten Prozess zu unterstützen. Die Daten, die zu Optimierungszwecken von höchstem Nutzen sind, ließen sich so gezielt erfassen.

Jellix vernetzt als Datenbrücke Maschine und Mensch. © Brütsch/Rüegger Tools

Die jeweils hinterlegte Softwarelogik erlaubt es, aufgrund der erfassten Daten Informationen zu generieren und diese für alle Mitarbeiter transparent darzustellen. Diese praktisch in Echtzeit abrufbare Transparenz erkennt und behebt direkt Schwachpunkte im Prozess ohne langwierige, arbeitsintensive Datenerhebungen. Schon nach wenigen Tagen zeigt sich die Wirksamkeit der Maßnahmen. Dies unter dem übergeordneten Ziel, die kostenintensiven Maschinenstunden so effizient wie möglich zu nutzen und die Auslastung der Maschinen zu erhöhen. Im Fall von Tectri ließ sich der Auslastungsgrad der Produktionsanlagen im Schnitt über den gesamten Maschinenpark um 9 Prozent erhöhen. Bei ursprünglich 30 eingesetzten Maschinen bedeutet dies, dass Tectri ohne eine zusätzliche Anschaffung neue Kapazitäten im Wert von 2,7 Maschinen erzeugt hat.

Offener Fehlerumgang und größere Motivation

Neben dem rein betriebswirtschaftlichen Mehrwert ließen sich im Sinne des Lean-Managements positive Effekte beobachten. Der Umgang mit Fehlern und Problemstellungen ist nun offener und positiver, sie werden im Team hinsichtlich ihrer Ursachen direkt analysiert. Auch Wirkungen von Gegenmaßnahmen sind direkt ersichtlich und motivieren zusätzlich. Tagesziele und Visionen lassen sich seitens der Führungskräfte einfacher kommunizieren. Dadurch, dass der Mitarbeiter immer Zugriff auf die relevanten Angaben hat, kann er sich an quantitativen Werten orientieren und motivieren. Schnittstellen zum Enterprise-Ressource-Planning bringen die Auftragsdaten direkt an die Maschine. Abgleiche von Soll- und Ist-Planung sind auf einen Blick möglich, um bei Engpässen sofort zu reagieren. Dies vereinfacht die Koordination der Produktionsplanung und erlaubt den Mitarbeitern gleichzeitig einen höheren Selbstorganisationsgrad.

Herrschen chaotische Umstände im Unternehmen, so werden die Prozesse massiv optimiert und die Prozesskosten reduziert. Die Amortisation gelingt in solchen Fällen in weniger als 12 Monaten. Sind die kritischen Prozesse hingegen bereits standardisiert und die Eigendisziplin der Mitarbeiter vorhanden, so kann die Amortisation auch länger dauern. Fixkosten der Produktionsanlage können auf mehr produzierte Werkstücke verteilt werden, dadurch steigt entweder die Marge, oder der Verkaufspreis kann bei gleichbleibender Marge reduziert werden. Sprich: Gleichbleibende Fixkosten, geringe Zunahme variabler Kosten (Bauteilbedingt) und 10 Prozent höherer Output führen zu einer zunehmenden Marge und dies zu einer zunehmenden Profitabilität. Diese hängt auch von internen Faktoren ab.

Da vor einer Digitalisierung im Unternehmen nur in den seltensten Fällen Daten erhoben werden, lassen sich nur bedingt Aussagen zu belegbaren quantitativen Mehrwerten machen. Beachtet man jedoch, dass sich das größte Potenzial erst durch den Zugriff auf Erfahrungsdaten und das Ableiten von Zukunftsszenarien ergibt, so erkennt man das große Potenzial, das „Industrie 4.0“ den Unternehmen bietet. So ist die Vorhersagbarkeit von Ereignissen beziehungsweise die Adaption der Fertigungsanlagen auf bestimmte erfasste Betriebsdaten auch die Endvision, die mittelfristig erreicht werden soll. Für belastbare Zukunftsprognosen ist es aber unerlässlich, auf eine möglichst lange Erfahrungsdatenbank zurückzugreifen. Diese ersten wichtigen Schritte hat Tectri bereits erfolgreich bewältigt.

Raphaël Müller, Head of Industrial Solutions, Brütsch/Rüegger Tools

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