Digitalisierter Anlagenbau

Der Anlagenbau zeichnet sich durch seine individuelle Fertigung mit vielen Einzelkomponenten und Zulieferern aus. Die Digitalisierung im Sinn einer Industrie 4.0 wird hier zu branchenspezifischen Änderungen führen. Das betrifft häufig in erster Linie die Konstruktion, die noch bis kurz vor dem Liefertermin Änderungen umsetzen muss. Dabei sollte jedoch nicht der Beitrag passgenauer Shop-Floor-IT außer Acht gelassen werden, den sie etwa zur Pflege des Lieferantennetzwerkes leisten kann.

Bild: Freudenberg IT GmbH

Beim Thema Industrie 4.0 steht die Individualisierung der Serienproduktion bis hin zu Losgröße Eins im Mittelpunkt der Diskussion. Im projektbezogenen Anlagenbau wird hingegen schon immer in einem hohen Anteil Losgröße Eins produziert, denn nahezu jede Anlage ist ein Unikat. Vor dem Hintergrund des zunehmenden Budget- und Wettbewerbsdrucks müssen sich Unternehmen aber die Frage stellen, wie Produktivitätssteigerungen in Verbindung mit innovativen Technologien und engen Projektlaufzeiten erzielt werden können.

Änderungen schnell umsetzen

Eine Herausforderung stellt dabei die zeitnahe und effiziente Berücksichtigung von neuen Kundenwünschen dar. Je höher die digitale Durchdringung der Prozesse ist, desto leichter lässt sich auf solche Anforderungen reagieren. CAD-Zeichnungen sowie Daten und Modelle können mit aktueller Technologie in einer gemeinsam genutzten Online-Plattform unkompliziert bearbeitet werden. Jeder Berechtigte kann Änderungen vornehmen und diese stehen dann allen Beteiligten sofort zur Verfügung.

Das erleichtert deutlich die gemeinsame Entwicklung von neuen Anlagen in geographisch verteilten Teams. Auch über die gesamte Wertschöpfungskette von Entwicklung über Prototyping und Lieferung von Einzelkomponenten bis zur Produktion steht damit ein einheitlicher Datensatz als Single Point of Truth zur Verfügung. So können die Teams schnell entscheiden, ob bei einem Änderungswunsch nur eine kleine Anpassung oder eine Neuentwicklung von untergeordneten Komponenten nötig ist. Bestehende Zusammenarbeitsmodelle und -Plattformen müssen auf den Prüfstand und man kann hier viel von sozialen Netzwerken lernen.

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Durchgängige Digitalisierung

Einen großen Vorteil der Digitalisierung im Anlagenbau zeigt sich in der Möglichkeit zur Simulation. Um neue Lösungen zu testen, müssen nicht erst aufwendig Prototypen hergestellt werden – stattdessen können deren Verhaltensweisen am Computer berechnet und überprüft werden. Auf diese Weise lassen sich viele Ansätze schon verwerfen, bevor ein realer Prototyp dafür erstellt wird. Auch sollten diese Daten Produktionsverantwortlichen und Werkern ohne Veränderung zur Verfügung gestellt werden.

Maschinell erzeugte Montageanleitungen und aktuelle Zeichnungen, die online in der Fertigungshalle angezeigt werden, reduzieren zudem Fehler und können die Produktivität erheblich verbessern. Eine durchgängige Digitalisierung und Vernetzung der Informationen kann auch zu einer deutlich effizienteren Kapazitäts- und Auslastungssteuerung bei der Erstellung der Anlage führen. Wenn alle Informationen des Produktionsprozesses und der angrenzenden Abläufe verfügbar sind, lassen sich kritische Phasen oder Abweichungen meist zügig in den Griff bekommen.

Für den internen Produktionsprozess kann dies ein Manufacturing Execution System als Kommunikationsplattform mit zeitnaher Integration zwischen Planung und Ausführung der aktuellen Produktionsprozesse leisten. Dadurch sind ereignisgesteuerte Meldungen von Abweichungen möglich, die innerhalb von Minuten den richtigen Bearbeiter von Gegenmaßnahmen adressieren und unterstützen. Derzeit wird jedoch das Potential einer MES-Anwendung noch häufig verkannt: Wie die Untersuchung ‚IT Innovation Readiness Index 2015‘ der Freundberg IT zeigt, setzt sich der Einsatz von MES-Anwendungen in der Praxis bisher nur langsam durch, obwohl das einen großen Schritt in Richtung Industrie 4.0 darstellt.

Auch in Hinblick auf den internationalen Wettbewerb versprechen Projekte zur Digitalisierung und Vernetzung im Anlagenbau häufig messbare Vorteile. Mit einem weitreichenden System auf Basis eines MES können Anlagenbauer die gesamte Wertschöpfungskette effektiv verwalten.

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Lieferantennetzwerk steuern

Auch das im Anlagenbau sehr komplexe Lieferanten-Management lässt sich mit IT-Einsatz deutlich einfacher gestalten. Anlagen bestehen aus zahlreichen Einzelkomponenten und Baugruppen. Entsprechend viele Lieferanten sind bei der Produktion eingebunden. Das kann die Liefertreue direkt beeinflussen, wenn etwa Verzögerungen die termingerechte Fertigstellung gefährden. Die zeitnahe Visualisierung des gesamten Liefernetzwerks unter Einbeziehung der zweiten und dritten Stufe der Lieferanten könnte hier eine Lösungsalternative bieten.

Als OEM ist es meist sinnvoll, die gesamte Bedarfskette zu sehen, Abweichungen in vorgelagerten Prozessen zu erkennen. So lässt sich oft rechtzeitig entgegen steuern, um Terminabweichungen und Vertragsstrafen zu vermeiden. In aktuellen IT-Lösungen stehen Informationen bereits während des Transports zur Verfügung, etwa dass ein LKW im Stau oder ein Container am Flughafenzoll steckengeblieben ist. Derart komplexe Lösungen lassen sich immer häufiger nicht mehr wirtschaftlich durch einzelne Fertigungsunternehmen realisieren, da die Kosten für Infrastruktur und Betrieb erzielbare Kostenreduktionen ausgleichen oder übersteigen würden. Hier könnte der Griff zu einem Tracking und Tracing-System als Software-as-a-Service auf Basis von Cloud-Technologie lohnen.

Schrittweise einführen

Bei der Einführung eines übergreifenden Systems, in das auch Partner eingebunden sind, bildet der Datenschutz die wohl höchste Hürde. Anlagenbauer müssen in jedem Einzelfall festlegen, auf welche Informationen welche Lieferanten zugreifen dürfen. Sie müssen sorgfältig abwägen, wie viele Daten sie von Zulieferern einfordern und wie viel Einblick sie in die eigenen Zahlen geben – ein wichtiger Aspekt zum Thema Vertrauen zwischen Partnern. Hier können sich Anlagenbauer durch eine schrittweise Anforderung und Freigabe von Daten an den richtigen Grad der Transparenz herantasten. Nicht nur in der Tiefe, auch in der Breite lässt sich eine entsprechende Lösung schrittweise einführen. Anfangs etwa nur mit den Lieferanten für eine wichtige Baugruppe oder Komponente.

Nach Optimierung des Multi-level-tracking-and-tracing-Systems lässt es sich sukzessive ausbauen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Lieferanten zahlreiche unterschiedliche Anwendungen im Einsatz haben. Die gemeinsame Lösung sollte daher kompatibel sowie einfach zu integrieren und zu nutzen sein. Als verbindende Plattform bieten sich Internet-basierte Infrastrukturen an. Die Daten liegen dann in der Regel in einer Public Cloud, die für den Unternehmenseinsatz abgesichert ist, da eine Private Cloud für viele Lieferanten zu komplex und teuer sein dürfte. Doch auch auf diesem Feld gibt es nach wie vor viele Bedenken im deutschen Mittelstand, wie der jährlich erhobene IT Innovation Readiness Index zeigt: 82 Prozent der Befragten bezeichnen die Datensicherheit derzeit als größte Hürde – sieben Prozent mehr als im vergangenen Jahr.

Ohne Cloud Computing können Fertigungsunternehmen die wachsenden Datenmengen in vernetzten Produktionsumgebungen jedoch immer schwerer verarbeiten und profitieren vielfach auch nicht von erzielbaren Effizienz- und Produktivitätsverbesserungen. Hinzu kommt, dass viele aktuelle Cloud-Lösungen höhere Sicherheitsstandards einhalten, als die Rechenzentren in den Unternehmen.