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Produktionsmanagement und Industrie 4.0

Die Grenzen der Autonomie

Höhere Effizienz und vielleicht auch den Zugriff auf Fördermittel erhoffen sich Unternehmen von der Entwicklung hin zur 'Industrie 4.0'. Doch im Zusammenspiel mit effizienten, IT-gestützten Fertigungen setzen sowohl bestehende Optimierungsmechanismen als auch betriebswirtschaftliches Kalkül der Autonomie von Regelsystemen Grenzen.

Bild: VDMA

Industrie 4.0 wird, insbesondere bei Wissenschaftlern, Lösungsanbietern und Verantwortlichen im Bereich Produktion, im Augenblick intensiv diskutiert. Das Zusammenwachsen von Produktionswelt und Informationswelt verheißt Rationalisierungseffekte durch Dezentralisierung, Autonomie und Vernetzung. In der Welt der ‚Cyber-Physical Systems‘ werden ehemals passive Objekte nun zu kommunikationsfähigen Informationsträgern mit dem Potenzial, sich selbstständig zu vernetzten und zu organisieren.

Dazu können Produkte und ihre Vorstufen genauso zählen wie Werkzeuge und andere Bearbeitsungskompontenten. Die traditionelle Fertigungsorganisation wird geradezu auf den Kopf gestellt: Nicht ‚Top Down‘ sondern ‚Bottom Up‘ sollen in Zukunft die Fertigungsschritte von diesen ‚Smart Objects‘ organisiert und optimiert werden. Beim Blick auf Aussagen und Veröffentlichungen in diesem Kontext fällt auf, dass eine große Euphorie angesichts der technischen Möglichkeiten herrscht und die Aussicht, mit großzügigen öffentlichen Forschungsmitteln die Weltspitze bei diesem Thema zu erringen.

Diejenigen, die dieses Thema streng unter dem Aspekt des betriebswirtschaftlichen Nutzens beurteilen, halten sich in der gegenwärtigen Diskussion noch auffällig zurück. Produktionsverantwortliche stehen jedoch vor der Herausforderung, genau diesen Gesichtspunkt zu hinterfragen und zu klären, wo neue Organisationsmethoden im Fertigungsumfeld sinnvoll sind und wo es bei den bewährten Methoden bleiben sollte.

Bewährte Fokussierung auf betriebswirtschaftlichen

Nutzen In den vergangenen zehn Jahren drehte sich im Produktionsumfeld vieles um Prozessorientierung und Prozessoptimierung. Die ganzheitliche Sicht auf die Wertschöpfungsprozesse und die Vermeidung von Verschwendung waren die Paradigmen, denen die Weiterentwicklung der Produktionsorganisation gefolgt ist.

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Insbesondere in Deutschland hat das, bei allen Schwierigkeiten und Verwerfungen, insgesamt dazu geführt, dass die Industrie die letzte Wirtschaftskrise relativ gut überstanden hat und rascher als von vielen erwartet auch wieder auf das Vorkrisenniveau gewachsen ist. Man hatte seine ‚Hausaufgaben‘ gemacht. Das hieß für viele Unternehmen, die Organisation vom Verrichtungsprinzip in der Fertigung zu einer prozessorientierten Vorgehensweise zu entwickeln, welche die innerbetrieblichen Abteilungsgrenzen abbaute und der Suboptimierung in einzelnen Bereichen entgegen trat.

Durchsatzoptimierung statt Fertigungskostenoptimierung war die Prämisse, vielfach mit positiven Auswirkungen im Hinblick auf Cash-Flow Management und wachsende Eigenkapitalquote. Im Zusammenhang mit den Erkenntnissen die zur guten Positionierung der Unternehmen führten, wurden Fertigungsmanagementlösungen wie Advanced Planning & Scheduling-Software (APS) und Manufacturing Execution-Systeme (MES) zur Durchsetzung und Verstetigung einer agilen Fertigungssteuerung populär.

Im Gegensatz zu traditionellen Produktionsplanungssystemen (PPS) kann MES nicht nur gegen die begrenzten Fertigungsressourcen planen, sondern diese auch in Echtzeit überwachen und alternative Fertigungsszenarien simulieren. Dies ist nicht nur in Bezug auf das spezifische Fertigungsmittel oder die einzelne Fertigungsstelle möglich, sondern in Bezug auf das gesamte, synchronisierte Fertigungsnetz, welches eigene Ressourcen und auch Fremdressourcen umfassen kann. In Abstimmung mit heute verfügbaren, ebenfalls echtzeitfähigen Lösungen für die Beschaffung verfügt die Fertigungsorganisation so über leistungsfähige und komfortable Instrumente, ihre Aufgaben nach betriebswirtschaftlichen Grundsätzen optimal zum Nutzen der Unternehmen zu erfüllen.

Autonome Systeme zielgerichtet einsetzen

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, welchen nützlichen Beitrag eine Entwicklung hin zu Industrie 4.0 in diesem Zusammenhang bringen kann und soll. Sicherlich kann es nicht um den Ansatz gehen, dass sich ein intelligentes Werkstück ‚eigenmächtig‘ die gerade freie Fertigungsressource aussucht. Genau das wäre wieder der Rückfall in die Suboptimierung, der gerade in den Köpfen und in der Organisation überwunden scheint. Eine derartige Steuerung zuzulassen hieße, das mühsam aufgebaute und synchronisierte Fertigungsplanungsnetz willkürlich zu zerreißen – um an einigen wenigen Punkten vielleicht erfolgreicher zu sein. Auch würde bei einer derartigen Fertigungsorganisation jegliche Kostenkalkulation obsolet.

Wenn das Werkstück ’nach eigenem Willen‘ heute auf Maschine A, morgen auf Maschine B und übermorgen auf Maschine C produziert wird, wird eine seriöse Kalkulation der Fertigungskosten erschwert bis unmöglich gemacht. Es ist also abzusehen, dass autonome, von Fertigungsstück und Fertigungsstelle ausgehende Fertigungssteuerungsszenarien auch in Zukunft eher die exotische Ausnahme bleiben werden. Das gilt ganz sicher in der Serienproduktion, aber mindestens bis zu einem gewissen Grad wohl auch in der Einzel- und Einmalfertigung.

Dass jedoch als Folge mehrerer technologischer Entwicklungen Smart Objects Informationen mit sich führen und diese mit den Fertigungsmitteln und den Fertigungsorganisationssystemen austauschen und teilen, das ist wiederum sehr wahrscheinlich und mit Sicherheit auch nützlich. Vor allem dort, wo es auf eine lückenlose Dokumentation der Produktentstehung ankommt, dort wo Qualitätsparameter volatil reguliert werden müssen, um eine optimale Ausbringung zu erreichen, dort wo im Produktionsprozess wichtige Informationen entstehen, die für Folgeprozesse relevant oder gar erfolgskritisch sind, dort werden die Cyber-Physical Systems der Industrie 4.0 ihre Potenziale ausspielen können.

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