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Effizienzgewinne durch datengetriebene Produktion

Effizienzgewinne durch datengetriebene Produktion

MIT FORTSCHREITENDER DIGITALISIERUNG WERDEN DATENBASIERTE ENTSCHEIDUNGEN ZUR PRODUKTIONSOPTIMIERUNG IMMER WICHTIGER von Dr. Jörg Herrmann und Dr. Cedric Schultz, TMG CONSULTANTS

In modernen Produktionsumgebungen fällt mit fortschreitender Digitalisierung eine schier unerschöpfliche Menge an Daten unterschiedlichster Herkunft an. Der weitaus größte Teil davon bleibt bislang ungenutzt: Viele der erfassten Daten werden nicht gespeichert, auf andere gibt es keinen direkten Zugriff, weil sie aus einer proprietären Insellösung stammen und nur lokal genutzt und abgelegt werden. Systematisch erfasst und professionell ausgewertet können Produktionsdaten ein wertvoller Hebel sein, um den wirklichen Ursachen von Ineffizienzen und Schwachstellen auf dem Shopfloor auf die Spur zu kommen und latente Effizienzpotenziale zu heben. Die technischen Möglichkeiten für eine datenbasierte Produktionsoptimierung sind mittlerweile so weit gediehen, dass es sich für Unternehmen mit komplexen Fertigungsstrukturen in jedem Fall lohnen dürfte, Überlegungen anzustellen, wie anfallende Produktionsdaten noch besser genutzt werden können, um daraus zielführende Rückschlüsse im Hinblick auf Effizienz- und Qualitätsverbesserungen zu ziehen. Erfolgsrezepte, die sich 1:1 übernehmen lassen, gibt es bei der Etablierung einer datengetriebenen Produktion allerdings nicht.

In Unternehmen der produzierenden Industrie gehört es praktisch zur DNA, kontinuierlich an einer Verbesserung der Produktionseffizienz zu arbeiten. Mit KVP, Lean, Six Sigma und ähnlichen Ansätzen ist der Werkzeugkasten hierfür ausgesprochen gut gefüllt. Fakt ist allerdings dennoch: Die wirklichen Ursachen für zu lange Durchlaufzeiten, mangelnde Termintreue, hohe Maschinenausfallzeiten und weitere Defizite kommen oftmals nicht ans Licht:

  • Aussagekräftige KPI, aus denen Rückschlüsse auf die Mängelursachen gezogen werden könnten, sind „ad hoc“ nicht verfügbar.
  • Informationsregelkreise, beispielsweise zwischen der Entwicklung, der Produktion und dem Qualitätsmanagement, sind oftmals nicht geschlossen.
  • Über das, was in der Produktion und auf dem Shopfloor wirklich passiert, herrscht in vielen Unternehmen häufig nur bedingt Klarheit.

Mittlerweile sind allerdings Technologien und moderne IT-Lösungen auf dem Vormarsch, die Industrieunternehmen gezielt einsetzen können, um die gewünschte Transparenz über bestimmte Vorgänge in der Produktion herzustellen und darauf basierend bessere Entscheidungen zur Beseitigung erkannter Schwachstellen zu treffen. Die klassischen Ansätze zur Problembeseitigung und zur Verbesserung der Effizienz in der Produktion werden dadurch natürlich nicht obsolet. Mit der fortschreitenden Digitalisierung der Produktion und der steigenden Verfügbarkeit von Daten erhalten die neuen IT-Lösungen zur Datenanalyse und -bewertung als Element des Werkzeugkastens zur Produktionsoptimierung allerdings einen immer größeren Stellenwert. Im Gegensatz zu den altbekannten Methoden ist das Potenzial dieser Instrumente bei weitem noch nicht ausgereizt. Hinzu kommt: Die Menge an Daten, die heutzutage aus den unterschiedlichsten Systemen im Produktionsprozess generiert werden, ist gigantisch groß. Bisher angewandte Methoden und Systeme zur Datenverarbeitung, -auswertung und -analyse stoßen schnell an ihre Grenzen, denn oftmals geschieht dies handschriftlich oder auf Excel-Basis. Daher bleibt ein Großteil der Daten ungenutzt und nur ein kleiner Teil wird lokal verwendet.

Bis zu einem gewissen Grad lassen sich entsprechende Aufgaben durchaus mit einfachen Werkzeugen erledigen. Bei komplexen Zusammenhängen funktioniert dies allerdings nicht mehr. Um hier die wirklichen Ursachen ans Licht zu bringen, bedarf es einer anforderungsgerechten technischen Unterstützung. Moderne IT- bzw. „Business Intelligence“-Systeme sollten daher zumindest in Unternehmen mit einer komplexen Produktion fester Bestandteil des Instrumentariums zur Produktionsoptimierung sein.

Jedes Industrieunternehmen, das sich mit den jetzt bestehenden Möglichkeiten einer datengetriebenen Produktion intensiv auseinandersetzt und dies auch praktiziert, wird nach unserer Einschätzung seine Chancen enorm verbessern, latente Effizienzpotenziale zu heben. Möglicherweise wird es ihm dadurch sogar gelingen, einen Effizienzvorsprung gegenüber Wettbewerbern herauszuarbeiten. Denn: Hierzulande steckt das Thema noch weitgehend in den Kinderschuhen. Aktuell ist das Potenzial daher noch riesengroß. Teilweise lassen sich durch recht einfache Maßnahmen schnell Erfolge erzielen – ganz einfach, weil in den Unternehmen derzeit noch eine so ungeheuer große Menge an Daten vorhanden ist, die weder in strukturierter Form vorliegen, noch vernünftig miteinander verknüpft sind. In vielen Fällen wird man hier mit relativ wenig Aufwand „Quick Wins“ erzielen können.

Wir sind überzeugt: produktionsunterstützende IT-Systeme werden einen immer größeren Stellenwert erhalten. Hierzu zählen beispielsweise SAP Business Warehouse, Tableau, Qlik. Der große Vorteil solcher Lösungen besteht zum einen darin, dass Produktionsverantwortliche mit ihrer Hilfe sehr viel schneller zu Erkenntnissen kommen, wie sie Mängel in der Produktion beseitigen bzw. Effizienzgewinne erzielen können. Dadurch wird es möglich, wesentlich zeitnäher als ohne diese Tool-Unterstützung zielführende Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Vorteile können zum Beispiel allein schon durch die Digitalisierung von Werkzeuglisten, Maschineneinstellungen oder Ablaufplänen entstehen. Dies ermöglicht eine raschere Auftragsbearbeitung durch die Werker, weil zeitraubende Wege zu den Archiven oder die notwendige Arbeitsvorbereitung entfallen. Durch die Beseitigung solcher Systembrüche sind Fehleingaben oder -übernahmen faktisch ausgeschlossen und auch eine manuelle Dokumentation durch den Werker kann entfallen. Von der Bündelung der Produktionsdaten, beispielsweise in einem Manufacturing Execution oder Qualitätssicherungs-System, profitieren auch andere Unternehmensbereiche, wie bei der Reklamationsbearbeitung oder der Verfahrensentwicklung. Anstelle aufwändiger manueller Dokumentenprüfungen können die Datensätze automatisiert durchsucht und gefiltert werden.

Weitere Vorteile liegen beispielsweise in der Verwendung von Business-Intelligence (BI)-Systemen, mit deren Hilfe Muster und Zusammenhänge erkennbar werden, auf die man mit normalen Auswertungs-Tools oder manuell niemals stoßen würde. In der Praxis bedeutet dies zum Beispiel, dass ein Produktionsleiter auf einmal Zusammenhänge zwischen Maschinenparameter und Produktqualität aufgezeigt bekommt, die von seinen bisherigen Erkenntnissen weit abweichen. Salopp formuliert liefern die BI-Systeme die Grundlage, um zu erkennen, warum die Produktionsprozesse so sind wie sie sind und wie sie sich verbessern lassen. Möglich ist zudem, datenbasierte, realistische Vorhersagen über Ereignisse in der Zukunft zu treffen (Predictive Analytics), die neben Maschinenausfällen auch Kundenbedarfe oder die Ausschussrate betreffen können.

Großunternehmen haben die Möglichkeiten und die Vorzüge einer datengetriebenen Produktion schon vor einiger Zeit erkannt und die dafür erforderlichen Maßnahmen ergriffen. Die Mehrheit mittelständischer Industrieunternehmen hinkt auf diesem Feld dagegen noch weit hinterher. Auch sie haben sich im Zuge der Industrie-4.0-Diskussionen natürlich Gedanken darüber gemacht, wie sie die anfallenden Daten verwenden und welchen zusätzlichen Nutzen sie daraus ziehen könnten. Realisiert wurde davon bis dato allerdings zu wenig, denn vielen Unternehmen fehlen ganz einfach die dazu notwendigen Ressourcen und das erforderliche Know-how. Die IT ist meist voll und ganz mit der Administration der Windows- und SAP-Welten beschäftigt. Was zu tun ist, um die ungeheure Menge an Daten aus einer Vielzahl unterschiedlicher Systeme auf verschiedenen Ebenen in der Produktion systematisch erfassen und auswerten zu können – dieses Wissen ist in vielen IT-Abteilungen oft nur ansatzweise vorhanden.

Erfolgsfaktoren beim Aufbau einer datengetriebenen Produktion

Wer den Aufbau einer datengetriebenen Produktion in Erwägung zieht, muss sicherstellen, dass die oberste Management-Ebene mit voller Überzeugung hinter diesem Thema steht und erkannt hat, wie wichtig mittlerweile intelligente IT als „Enabler“ für Effizienzverbesserungen in der Produktion ist. Um dieser Aufgabe gerecht werden zu können, braucht es in den Unternehmen eine Person, die sich speziell um Systeme, die darin enthaltenen Daten und deren Verknüpfung kümmert. Jemanden, der den Gesamtüberblick hat, der in Prozessen denken kann, der fachlich versiert ist und dann auch über den Freiraum verfügt, Überlegungen anzustellen, wie sich die Daten aus den unterschiedlichsten Bereichen zielführend zusammenführen lassen. Im Augenblick passiert dies noch viel zu wenig. Eine Konsolidierung der Produktionsdaten wird allerdings auch dadurch erschwert, dass sich auf der Maschinenebene noch kein echter Standard für den Datenaustausch durchgesetzt hat. Mittlerweile gibt es aber genügend software-technische Lösungen, um unterschiedlichste Daten auf eine gemeinsame Plattform zu bringen. So sind zwischenzeitlich nachrüstbare Komplettsysteme mit Cloud- und Mobile-Device-Anbindung verfügbar, mit denen die wichtigsten Kennzahlen, zum Beispiel die OEE, ermittelt werden können. Rein technisch betrachtet ist das Problem der Produktionsdaten-Konsolidierung also auch jetzt schon lösbar.

Um aus den konsolidierten Daten die richtigen Rückschlüsse ziehen zu können, bedarf es allerdings weit mehr als einer technischen Konsolidierung. Entscheidend ist, dass die Spezialisten auf dem Shopfloor mit ihrem Prozess- und Maschinen-Know-how die tool-gestützte Datenauswertung als zusätzliches Werkzeug begreifen, das ihnen hilft, ergänzende Erkenntnisse zur Verbesserung der Performance und der Qualität in der Produktion zu gewinnen. Nur so kann damit begonnen werden, sich mit den eigenen Prozessen kritisch auseinanderzusetzen und über sinnvolle Prozessanpassungen nachzudenken.

Reine IT-Fachleute mit wenig Produktions-Know-how stoßen bei produktionsunterstützenden Systemen recht schnell an ihre Grenzen. Besonders hinsichtlich der Fragen, ob ein IT-System zur Problembehandlung überhaupt notwendig ist und zu den unternehmenseigenen Prozessen, zur Produktorganisation und dem Maschinenpark passt. Momentan sind viele IT-Abteilungen sehr stark mit Aufgaben in der „alten“ Welt gebunden, und verfügen einfach nicht über die Kapazitäten für diese zusätzliche Aufgabe.

Ein in diesen Fragen erfahrener externer Berater kann in einer solchen Situation von großem Nutzen sein. Inzwischen gibt es eine Vielzahl von Anbietern und Anwendungsmöglichkeiten – Fehlentscheidungen sind da schnell getroffen, vor allem, wenn es an der Zeit oder den personellen Ressourcen fehlt, um sich im Vorfeld der Auswahl selbstkritisch mit den eigenen Produktionsprozessen auseinandersetzen zu können.

Ein produktionserfahrener, objektiv urteilender Berater dürfte in vielen Fällen auch eher als die unternehmenseigene IT-Abteilung in der Lage sein, zu beurteilen, ob wirklich eine hochgradig individuelle Lösung notwendig ist – zum Beispiel um sich ausreichend zu differenzieren – oder ob das betreffende Unternehmen alles in allem mit einer Standard-Lösung nicht sogar besser bedient wäre. Effizienzgewinne lassen sich in vielen Fällen allein schon dadurch erzielen, dass der eigene Prozess auf den Standardprozess der Software angepasst wird. Dazu braucht es allerdings profundes Prozessoptimierungs-Know-how. Zudem muss man wissen, was die Standard-Lösungen im Hinblick auf die unternehmensspezifischen Produktionsprozesse wirklich leisten. Sich ausschließlich auf die Aussagen und Versprechungen des Software-Anbieters zu verlassen, halten wir für ausgesprochen leichtfertig.

Ebenfalls nicht zu unterschätzen ist die Rolle des externen Beraters als objektiv-neutraler Moderator, der es versteht, zwischen der IT-Abteilung auf der einen Seite und der Produktion auf der anderen zielführend zu vermitteln. In der Praxis zeigt sich immer wieder, dass beide Parteien unter den gleichen Fachbegriffen Unterschiedliches verstehen und im Prinzip aneinander vorbeireden. Nicht selten stellt sich dann am Ende heraus, dass die IT nur zum Teil verstanden hatte, worauf es in der Produktion besonders ankam.

Digitale Lösungen und maschinelle Hilfsmittel, die darauf abzielen, Effizienz und Qualität in der Produktion zu verbessern, sind grundsätzlich auf die jeweilige Produktionssituation angepasst auszugestalten und einzuführen. Der objektiv-neutrale Blick des Beraters kann hier eine wertvolle Hilfe sein, um zunächst eine zielführende Standortbestimmung vorzunehmen. Strukturierte Werksrundgänge, Interviews und Workshops tragen dazu bei, die aktuelle Situation vorurteilsfrei zu beschreiben und erste Möglichkeiten zur Beseitigung erkannter Schwachstellen zu eruieren. Auch bei der Ausarbeitung eines detaillierten Maßnahmenplanes zur Beseitigung der Problemursachen kann es sinnvoll sein, sich der Unterstützung eines in diesen Themen erfahrenen Beraters zu versichern.

Ob nun mit oder ohne Hinzuziehen externer Spezialisten: Die Möglichkeit, zusätzliche Erkenntnisse über den Zustand der Produktion zu gewinnen und Entscheidungen zur Produktionsoptimierung datenbasiert zu treffen, sollten Industrieunternehmen unbedingt nutzen. Im Zweifel wird irgendwann der Wettbewerb zum Aufbau einer datengetriebenen Produktion zwingen.

TMG-INSIGHTS Ausgabe 19 erschienen: "Digitale Transformation"

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