Wie Unternehmen maximale Effektivität durch Innovation in der Produktion realisieren

• Produzierende Unternehmen sind im Rahmen der Digitalisierung in der Industrie mit einer anhaltenden Kluft zwischen Absicht und Ergebnis ihrer Innovationsprojekte konfrontiert. 

• Um diese Lücke, den sogenannten Innovation Orchestration Gap, in der Produktion zu schließen, sind Veränderungen nötig, die das gesamte Unternehmen betreffen.

• Schaffen es Unternehmen, die Hindernisse aus dem Weg zu räumen und den Gap zu schließen, realisieren sie vernetzte und datengetriebene Produktionslandschaften und kreieren somit neue Möglichkeiten für Innovation.

Die Digitalisierung in der Produktion eröffnet den Verantwortlichen eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Innovation. Teilweise sind diese so umfassend, dass Unternehmen den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sehen. Wie Sie Ihre Innovations- und Digitalisierungsprojekte in der Produktion dennoch zum Erfolg machen, beschreibt dieser Blog.

Egal, für welchen Weg der digitalen Transformation sich die Produktionsverantwortlichen entscheiden, sie werden zwangsläufig auf eine große Hürde stoßen, die Innovation verhindert: Die Diskrepanz zwischen der eigentlichen Absicht und dem tatsächlichen Ergebnis der Digitalisierung ihrer Produktion. Diese Kluft, die zwischen Ihren Ideen und Innovationsausgaben und Ihren neuen, innovativen Prozessen und Lösungen steht, wird als Innovation Orchestration Gap (IOG) bezeichnet. 

Dieser Blog beleuchtet die Herausforderungen auf dem Weg zur Digitalisierung in der Produktion und zeigt, welche Möglichkeiten sich Ihnen eröffnen, wenn Sie den Innovation Orchestration Gap schließen.

Hürden erkennen, die der Innovation in der Produktion im Weg stehen

Produktionsprozesse sind mit der größte Faktor für Geschäftsergebnisse produzierender Unternehmen: Ob Produktionsleistung, Liefertreue, Produktqualität, Kosteneffizienz oder Nachhaltigkeit – die Produktionsprozesse schaffen Realitäten.

Produktionsumgebungen sind zumeist nicht auf der grünen Wiese entstanden und ursprünglich nicht für die Ergebnisse ausgelegt, an denen sie heute im Rahmen der digitalen Transformation gemessen werden. Stattdessen haben sie sich im Laufe der Zeit inkrementell Stück für Stück entwickelt. Das bedeutet, die kritischen Geschäftsziele werden von einem fragmentierten Flickenteppich an Systemen und Prozessen bestimmt.

Als Innovationsdienstleister begegnet Zühlke in Kundenprojekten immer wieder denselben Hürden, die Innovation in Produktionslandschaften verhindern. Hier kurz zusammengefasst.

• Das Brownfield-Problem: Silodenken und die Koexistenz von Maschinen aus vielen Jahrzehnten sowie unterschiedlicher Hersteller erschweren die effektive und schlagartige Umsetzung von datengetriebenen Innovationen. Proprietäre Protokolle, die geringe vor- und nachgelagerte Datenkommunikation oder das generelle Fehlen von Daten muss überwunden werden, um vernetzte Produktionen zu realisieren.
• Kluft zwischen OT und IT: Datengetriebene Produktionslösungen erfordern einen optimierten Datenfluss zwischen den Quellressourcen – in der Regel betreut von der Betriebstechnologie (OT) – und der umgebenden IT-Infrastruktur – betreut von der Informationstechnologie (IT). Der Status quo aber sieht anders aus: Eine Menge wertvoller Daten sind in verschiedenen Systemen eingeschlossen und können nur schwer extrahiert und in anderen Zusammenhängen wiederverwendet werden.
• Fehlendes Datenanalyse-Knowhow und Fehlen einer „Single Source of Truth“: Sind die relevanten Daten extrahiert, fehlt es oft an Analysespezialisten und einer zentralen Datenplattform, auf Basis derer sie gemeinsam mit den Prozessspezialisten ergebnisorientiert zusammenarbeiten können, um Probleme iterativ zu identifizieren und zu lösen. Stattdessen wird an einzelnen Stellschrauben gedreht, es fehlt an ganzheitlichen Lösungsansätzen. 

Sollten Sie tiefer in die Ursachen des Innovation Orchestration Gap im Feld Production Innovation eintauchen wollen, lesen Sie unseren Blog „Innovation in der Produktion: Die Hürden der Digitalisierung, die erfolgreiche Innovation verhindern“.

Hürden überwinden und das volle Potenzial vernetzter Produktion nutzen

Die schlechte Nachricht zuerst: Es existiert keine Musterlösung, um den Innovation Orchestration Gap in der Produktion zu schließen. Die gute Nachricht jedoch lautet: Es gibt einige Lösungsansätze, die Industrieunternehmen im Rahmen der Digitalisierung helfen können, die oben genannten Hürden zu überwinden:

Schaffen Sie Ihre “Quelle der Wahrheit“

Seit Jahrzehnten versuchen Industrieunternehmen, ihre physischen Produktionsprozesse zu automatisieren und damit zu optimieren. Von elementarer Bedeutung ist dabei die Tatsache, dass parallel zu jedem physischen Prozess ein Informationsprozess läuft, der die physischen Elemente Ihrer Produktion steuert. Oft werden dabei lokale Optima erreicht, doch der Blick aufs Ganze fällt schwer.

Ein Mangel an Daten ist nicht das Problem – Produktionsanlagen können jeden Tag Terabytes an Daten produzieren. Die Herausforderung besteht darin, diese Daten zu integrieren, übergreifend zu vernetzen und globalen Mehrwert daraus zu generieren. Für das datengetriebene Heben von Potenzialen ist der Aufbau einer soliden Datengrundlage in Ihrer Produktion entscheidend. Mit dieser können Sie den Informationsfluss standardisieren und automatisieren, um ihn transparent, reaktionsfähig und echtzeitnah zu machen.
 

Der erste Schritt zur vernetzten Produktion

Würden Sie Ihre Produktion von Grund auf neu bauen, so hätte jedes gesammelte Byte an Daten einen klaren Zweck – von der einfachen Messung eines Prozessstatus bis hin zur Optimierung von Verfügbarkeit, Produktivität und Qualität.

Die Realität aber sieht anders aus: Unternehmen arbeiten mit Maschinen, die Jahrzehnte alt sind, bei denen Steuereinheiten von Drittherstellern nachgerüstet wurden und die von unterschiedlichen Abteilungen betrieben und gewartet werden. Es ist daher wichtig, dass Sie Ihre Datengrundlage Schritt für Schritt für einen Prozess bzw. ein System nach dem anderen aufbauen, um nicht von der Komplexität überrollt zu werden. 

Starten Sie den Weg zur vernetzten Produktion mit einer „Datenlandkarte“: Im ersten Schritt legen Sie in dieser Ihre Datenquellen wie Maschinensteuerungen, Sensordaten und IT-Systeme fest. Gleichzeitig identifizieren Sie die wichtigen Informationen, die nur analog zur Verfügung stehen.

Im zweiten Schritt wählen Sie eine Produktionseinheit, die Ihrer Meinung das meiste Potenzial für die Schaffung einer Datengrundlage bietet und starten mit dieser den technologischen Durchstich: In einem Datenlabor bzw. in einer Analyseplattform werden die Maschinen- und Sensordaten aus dieser einzelnen Produktionseinheit gesammelt und mit Daten aus dem ERP-System, dem Manufacturing Execution System (MES), dem Instandhaltungssystem, dem Qualitätsmanagementsystem und dem Input Ihres Personals angereichert. Diese Datenbasis analysieren Ihre Fachleute gemeinsam mit DatenspezialistenInnen unter Verwendung zur Verfügung stehender Datenwerkzeuge. Ist das von Ihnen erarbeitete Konzept zur Digitalisierung bzw. zur Schaffung einer Datengrundlage mittels dieses Durchstichs verifiziert, können Sie es Schritt für Schritt auf Ihren gesamten Betrieb ausrollen. Gleichzeitig können Sie eine Roadmap entwickeln, um Ihre nicht vernetzen bzw. analogen Daten in eine nutzbare Form zu transformieren. So entsteht systematisch eine Datengrundlage für die digitalisierte und vernetzte Produktion.

Agieren Sie datengetrieben und steigern Sie so Verfügbarkeit, Leistung und Qualität Ihrer Engpassmaschinen:

Die Gesamtanlageneffektivität (GAE, oder OEE für Overall Equipment Effectiveness) ist ein Standard zur Effektivitätsmessung von Produktionsanlagen. Ihr kommt daher auch im Rahmen von Digitalisierung bzw. Innovation in der Produktion eine wesentliche Rolle zu. Sie gibt drei entscheidende Aspekte wieder:
•    Verfügbarkeit: Wie viel Betriebszeit steht Ihnen zur Verfügung? Wie hoch ist der Anteil geplanter und ungeplanter Ausfallzeit?
•    Leistung: Wie viele Produkte werden produziert? Wie effizient läuft ein Produktionsprozess ab?
•    Qualität: Wie hoch ist die Fehlerquote bei den erzeugten Produkten?

Die OEE kann – abhängig von der genauen Produktionsform – sehr stark variieren. Zühlke erlebt in Projekten OEE‘s zwischen 30 % und 70 %. Im Umkehrschluss bedeutet dies: Es gibt ein Optimierungspotenzial zwischen 70 % bis 30 %, das es zu heben gilt.

Radikale Verbesserungen bei der Digitalisierung Ihrer Produktion sind zumeist nicht mehr mit rein physikalischen Methoden oder durch Automatisierung realisierbar. Innerhalb bestimmter Grenzen ist dies aber mit einem datengetriebenen Ansatz möglich. 

Ein datengetriebener Ansatz in der Produktion ist der Schlüssel, um die Trennung zwischen Organisationseinheiten zu überwinden, die jeweils ihre eigenen Kompetenzen, Systeme und Arbeitsweisen haben. Solange Teams in ihren eigenen „Silos“ arbeiten, wird der Informationsfluss immer verzögert, ungenau und langsam sein. 
 

Der erste Schritt zu mehr Performance in der Produktion

Viele Unternehmen messen ihre OEE oft nur sehr rudimentär und schon gar nicht echtzeitnahe. Legen Sie den Fokus daher im ersten Schritt auf Ihre Engpassmaschinen und bauen Sie für diese eine datengetriebene OEE, soweit möglich aus Maschinen- und Sensordaten auf, die um den Input Ihres Personals ergänzt wird. Aus diesen Informationen werden parallel Verbesserungspotenziale abgeleitet und die Datenbasis schrittweise verbessert.

Hier ein Beispiel für wertschaffende Innovation in der Produktion: Einer meiner Kunde nutzt in seiner Produktion ein Gurtförderband-System. Immer wieder kam es zur Verstopfung der Bänder. Unerkannt führten diese Vorfälle zu einer Ausfallzeit des Systems von bis zu zwei Schichten bzw. 16 Stunden, was die gesamte Produktion zum Stillstand brachte. Das Problem wurde mit einem datengetriebenen Lösungsansatz behoben: Auf Basis der Maschinendaten implementierte das Projektteam eine Lösung, bei der auf Basis der Leistungsaufnahme der Förderbandmotoren eine Verringerung der Leistung im Sinne der OEE erkannt wurde. Ein Visioning-System mit 2D-Kameras erkennt die drohende Verstopfung und stoppt das Förderband. Das Unternehmen kann nun bevorstehende Stillstände erkennen und das Förderband automatisiert bis zu einen Meter zurücklaufen lassen, um mögliche Blockaden zu beseitigen.

Modernisieren und harmonisieren Sie Ihre IT/OT-Architektur

Produktionslandschaften entstehen schrittweise. Deshalb ist es schwierig, über Jahrzehnte wechselnder Strategien und Investitionen eine einheitliche Vision und einen ganzheitlichen Ansatz aufrechtzuerhalten. 

In Kundenprojekten trifft Zühlke immer wieder auf monolithische Großanwendungen – entwickelt, um bestimmte geschäftskritische Aufgaben zu lösen, aber ohne die Vernetzung zu berücksichtigen. Dadurch erhalten Unternehmen viele Daten, die in verschiedenen Systemen eingeschlossen sind, die schwer herauszubekommen und in anderen Kontexten wiederzuverwenden sind. Darüber hinaus sehen sie sich proprietären Systemen und Kommunikationsprotokollen von Maschinen gegenüber.
Der daraus resultierende Flickenteppich von „Legacy-Technologien“, die oft von mehreren Anbietern stammen, weist in der Regel geringe Konnektivität zwischen den verschiedenen Elementen auf. Zumal diese aus Sicherheitsgründen oft bewusst getrennt voneinander gepflegt werden. 

Der Idealzustand einer vernetzten Produktion ist eine gemeinsame Architektur, die OT und IT umfasst und verknüpft – mit einer gemeinsamen, beispielweise auf einer Cloud-basierenden Daten- und Analyseplattform als Integrationsschicht. Um dieses Ziel zu erreichen, werden technologische Silos und die Grenzen zwischen Organisationseinheiten und Systemen aufgebrochen. One-to-One-Datenverbindungen werden durch eine Any-to-Any-Kommunikation ersetzt. Das ultimative Ziel lautet: Die datengetriebene Produktion. Mehr zur erfolgreichen Verknüpfung von IT und OT erfahren Sie in unserem Blog „Product Innovation heißt Business Transformation“.

Radikale Produktionsinnovation geht weit über die Produktion hinaus

Das Drehen an einzelnen Stellschrauben wird nie zu radikaler Innovation in der Produktion führen. Wenn Sie jedoch systematisch daran arbeiten, den Innovation Orchestration Gap in Ihrer Produktion zu schließen, ergeben sich große Potenziale. Sie können Ihren Fokus auf den gesamten Produktionsprozess oder sogar auf die gesamte Wertschöpfungskette ausweiten. Und damit große Veränderungen anstreben, die das Potenzial haben, Ihr gesamtes Unternehmen zu verändern.