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Vertikale Integration

Der lange Weg zur Smart Factory

Industrie 4.0 lässt sich charakterisieren durch die horizontale und vertikale Integration von Produktionssystemen und Produktionsressourcen. Das Ziel: eine flexiblere, kostenoptimierte und globale Fertigung für eine kundenindividuelle Produktion. Die Beiersdorf AG hat sich bereits vor Jahren auf den Weg gemacht, die Grundlagen für eine smarte Fabrik auf Basis von ‚Simplicity‘ und ‚Agility‘ zu legen. Ein Reisebericht.

Vertikale Integration, Industrie 4.0 bei der Beiersdorf AG

Bild: Beiersdorf AG

Cem Dedeoglu erinnert sich: „Anfangs war es ein Konsolidierungs-Projekt, um die Anzahl der Enterprise Resource Planning (ERP)-Systemeinführungen und Manufacturing Execution System (MES)-Eigenentwicklungen zu reduzieren und Prozesse für alle Produktionsstandorte zu standardisieren.“ Dedeoglu ist Head of Global Processes & Application Solutions Supply Chain bei Beiersdorf Shared Services GmbH, dem IT-Partner des Markenartiklers Beiersdorf. Was daraus entstand, war eine langjährige Beziehung mit vielen Ideen auf dem Weg zu einer Industrie 4.0.

2009 war die Anbindung von Produktionsstätten mit einem selbst entwickelten Manufacturing Execution System  sehr standortspezifisch und somit waren die Wartungs- und Entwicklungskosten sehr hoch. Mehrere Mitarbeiter kümmerten sich pro Standort um den Betrieb der unterschiedlichen MES-Applikationen. Eine Skalierung auf andere Standorte war nicht möglich. Daher sollte ein Template für einen Produktionsstandort entwickelt werden, der für alle Fabriken weltweit eingesetzt werden kann.

Zu dieser Zeit war bereits SAP ERP als führende Unternehmenssoftware gesetzt und so sahen sich die Verantwortlichen nach Manufacturing-Lösungen aus dem Hause SAP um. Das einige Jahre zuvor ins Portfolio aufgenommene SAP Manufacturing and Intelligence (SAP MII) bot alle nötigen Voraussetzungen, um als Standardinformationsschnittstelle zu dienen.

Lighthammer als Vorgänger

Als die SAP im Jahre 2005 die amerikanische Firma Lighthammer übernommen hat, war das Ziel klar: Die ERP-Unternehmenssoftware sollte neben den existierenden Bereichen wie Finanzen, Marketing, Vertrieb, Einkauf, Qualitätsmanagement et cetera nun auch eine direkte Verknüpfung in den Produktionsbetrieb erhalten. Als Experte für Produktionsdatenintegration und Vorreiter für webbasierte Visualisierung hatte Lighthammer mit ihrem Produkt eine der ersten Datendrehscheiben für Produktionsdaten entwickelt. Daraus entstand die SAP MII-Technologie (Manufacturing Integration and Intelligence).

Trebing + Himstedt war bereits vom Jahr 2000 an der exklusive Lighthammer Partner in der Dach-Region und somit einer der SAP MII-Anbieter der ersten Stunde. Auf Basis dieser langjährigen Projekterfahrung und Referenzen in der Pharma- und Chemieindustrie hat sich die Beiersdorf daher 2010 für die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen entschieden.

Von ISO zum IoT

In anfänglichen Workshops wurden die notwendigen Kriterien und Anforderungen festgelegt. Im ersten Schritt entschied man sich, den Projektschwerpunkt zunächst nur auf die vertikale Integration zu legen, um alle Stammdaten wie Arbeitsplätze und Materialstamm, Bewegungsdaten wie Aufträge und Stücklisten sowie auftragsrelevante Rückmeldungen auszutauschen.

Für die Technik wurde sich als internationaler Standard auf Webservices verständigt und Business to Manufacturing Markup Language (B2MML) als Beschreibungssprache eingesetzt. B2MML ist eine XML-Implementierung der Ansi/ISA 95 Standard-Familie (ISA-95), international auch unter der Bezeichnung ISO/IEC 62264 bekannt. Wie richtig die Entscheidung damals war, zeigt die heutige Weiterentwicklung Richtung ‚Internet der Dinge (IoT)‘, die mit dieser Standardarchitektur problemlos fortgeführt werden kann.

Um den validierten Ansprüchen von Beiersdorf bezüglich der US-amerikanischen Behörde für Lebensmittel- und Arzneimittelsicherheit (FDA) gerecht zu werden, wurde bei dem Implementierungspartner gleich zu Beginn eine Auditierung insbesondere mit dem Schwerpunkt auf elektronisches Datenmanagement nach 21 CFR Part 11 (Electronic Records, Electronic Signature) durchgeführt.

Rollout nach drei Jahren

Drei Jahre nach dem Kick-off wurde das Rollout des entwickelten Templates in alle sechs europäischen Gesellschaften von Beiersdorf abgeschlossen, darunter Polen, Spanien und die Stammwerke in Deutschland. Einige Standorte erhielten mit dem S95 Integration Layer auf Basis von SAP MII erstmalig eine Echtzeit-Verbindung mit SAP ERP. In anderen Werken wurden die bestehenden MES-Eigenentwicklungen vollständig abgelöst.

Auch wenn die Phase des Rollouts kurz gehalten werden konnte, wurden hier viele Erfahrungen für die Weiterentwicklung der Templates eingearbeitet. Beim europäischen Rollout hatte man zunächst die Höhe der Anforderungsänderungen pro Standort unterschätzt. Daraufhin wurde die Entscheidung getroffen, die Änderungen in ‚Template-Anpassung‘ und ‚Lokale-Anpassung‘ zu unterscheiden. Waren Änderungen für mehrere Standorte sinnvoll, wurde es direkt in das Template übernommen.

Aus der Erfahrung würde man heute das initiale Produktions-Template anders aufsetzen, nicht als Template für ein Werk auf ‚grüner Wiese‘ sondern, typisch einem agilen Prozess, mit einem kleinen Werk als Piloten starten und daraus die Vorlage für weitere Standorte entwickeln. Insgesamt konnten dennoch die Betriebskosten im Vergleich zu den ehemaligen Eigenentwicklungen drastisch gesenkt werden.

Vertikale Integration

Unter vertikaler Integration versteht man in der Produktions- und Automatisierungstechnik sowie IT die Integration der verschiedenen IT-Systeme auf den unterschiedlichen Hierarchieebenen (beispielsweise die Faktor- und Sensorebene, Steuerungsebene, Produktionsleitebene, Manufacturing and Execution Ebene, Unternehmensplanungsebene) zu einer durchgängigen Lösung.

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