Warum Digitale Produktion für Unternehmen unerlässlich ist

Interne Prozesse automatisieren, digitalisieren und damit höchste Effizienz erreichen - das ist eine der Kernbotschaften exzellenter IT, für die adesso steht. Dazu gehört zweifelsohne auch die Digitale Produktion. Seit Jahren sprechen wir über Megatrends wie Digitale Produktion, Industrial Internet of Things (IIoT), Industrial Metaverse und AI. Vieles davon ist bereits im Alltag einiger weniger Unternehmen angekommen. Die meisten tun sich aber oft schwer mit der konkreten Umsetzung. In dieser Blog-Reihe zur Digitalen Produktion zeigen wir, wie das Konzept in Branchen wie Maschinenbau, Automotive, Prozessindustrie oder Life Sciences erfolgreich umgesetzt werden kann.

In diesem ersten Blog-Beitrag widme ich mich zunächst der Frage: Warum brauchen wir die Digitale Produktion? Welchen konkreten Mehrwert bietet sie? Und warum ist es so schwierig, dieses Konzept in der Produktion umzusetzen, während andere Teile der Wertschöpfungskette schon weiter sind?

Planung und Steuerung – der Schlüssel zu mehr Flexibilität

Ein Blick auf die Life Sciences Industrie zeigt einen klaren Trend zur personalisierten Medizin:

Wir sehen immer mehr Produkte für sehr spezifische und damit kleinere Patientenpopulationen. Für die Produktion bedeutet dies, dass die Anzahl der Varianten beziehungsweise Produkte stetig steigt und die durchschnittliche Stückzahl pro Variante sinkt. Das heißt: Die Produktion muss heute viel flexibler sein - und das bei anhaltend hohem Kostendruck. Hinzu kommt, dass Kundinnen und Kunden kurze Lieferzeiten erwarten und möglichst spät bestellen. Ziel ist es, bei schwankender Nachfrage die Lagerbestände gering zu halten. Auch hier ist Flexibilität gefordert.

Um diese geforderte Flexibilität bei möglichst hoher Produktivität zu gewährleisten, muss die Produktion gezielt gesteuert werden. Dies ist oft aus zwei Gründen schwierig: Zum einen fehlt ein zeitnahes Bild über den aktuellen Stand der Produktion, zum anderen sind die Systeme entlang der Automatisierungspyramide oft noch nicht durchgängig integriert. Solche manuellen Schnittstellen kosten wertvolle Zeit und erhöhen die Durchlaufzeit.

Nicht zu vernachlässigen sind externe Störungen wie Nachfrageschwankungen oder Unterbrechungen der Lieferkette, die in den letzten Jahren häufiger als früher aufgetreten sind. Damit steigt der Bedarf an kurzfristigen Steuerungsmaßnahmen in der Produktion. Diese können jedoch nur dann zielgerichtet erfolgen, wenn der aktuelle Produktionsstatus sowie die Ursache-Wirkungsbeziehungen von Problemen in der Produktion bekannt sind. Nur dann kann auch die Wirksamkeit von Eingriffen abgeschätzt werden. Hier ist ein entsprechender Digitalisierungsgrad erforderlich, der die Arbeit mit Papier und Bleistift endgültig ablöst.

Was muss die digitale Produktion also leisten? Sie muss eine weitgehende Integration der verschiedenen IT- und OT-Systeme in der Produktion sicherstellen. Dazu gehört eine umfassende und interpretierbare Datenbasis. Ziel ist es, dass Produktionsmitarbeitende jederzeit einen aktuellen Überblick über den Stand der Produktion haben, besser planen und ihre Produktion gezielter steuern können. Intelligente Algorithmen verbessern zudem kontinuierlich die Planungsergebnisse. Je nach Zielsystem der eigenen Produktion ergeben sich daraus zahlreiche positive Effekte: höhere Flexibilität, kürzere Durchlaufzeiten, geringere Bestände, höhere Liefertreue und sinkende Produktionskosten.

Daten für bessere Analysen und schnellere Optimierung

Optimierungsprojekte wie Wertstrom- oder REFA-Analysen wurden bisher mit Stift und Papier durchgeführt. Diese Potenziale sind jedoch weitgehend erkannt und ausgeschöpft. Weitere Optimierungspotenziale können nur mit Hilfe von Daten und intelligenten Algorithmen erschlossen werden.

Im Gegensatz zu anderen Branchen zeichnet sich die Produktion durch eine hohe Heterogenität der Hard- und Softwaresysteme aus. Daten liegen daher dezentral vor, sei es in der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), in lokalen Shopfloor-Applikationen oder in Softwaresystemen wie Enterprise Resource Planning (ERP), Manufacturing Execution System (MES) oder Product Lifecycle Management (PLM). Um diese Daten punktuell zu erfassen und zu analysieren, sind oft unterschiedliche Experten für diese Systeme erforderlich. Das macht Analysen insgesamt sehr aufwändig und teuer. Der Return of Invest (ROI) einzelner Projekte ist daher in der Realität oft enttäuschend gering.

In der digitalen Produktion werden Daten einheitlich semantisch beschrieben und zentral strukturiert. Damit stehen sie allen Beteiligten zur Analyse und Optimierung ihrer jeweiligen Prozesse zur Verfügung. Dies erfordert zwar Anfangsinvestitionen in die notwendigen Technologien, wie beispielsweise eine IoT-Datenplattform - insgesamt lassen sich nachfolgende Optimierungsprojekte aber deutlich einfacher und schneller umsetzen.

IT und OT müssen zusammenarbeiten können

Historisch gesehen sind Produktionssysteme organisch gewachsen. In den meisten Fabriken gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Hardware, IT- und OT-Systeme, wobei jede Fabrik oft eine einzigartige Konfiguration aufweist. In den meisten Fällen gibt es nicht einmal ein einheitliches MES innerhalb einer Fabrik, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Shopfloor-Applikationen.

Hinzu kommt, dass Unternehmen in der Vergangenheit IT und Produktion getrennt organisiert haben. Die IT war häufig organisatorisch dem Chief Financial Officer (CFO) zugeordnet und konzentrierte sich auf klassische IT-Systeme wie ERP oder Customer Relationship Management (CRM). Die OT hingegen wurde meist vom Chief Operations Officer (COO) oder Chief Technology Officer (CTO) verantwortet. Sie hatte daher in der Regel nicht die Möglichkeit, eigene Softwareingenieure zu beschäftigen. Stattdessen entwickelten IT-affine Produktionsingenieure sogenannte Schatten-IT-Systeme, um spezifische Probleme zu lösen. Dies führte im Laufe der Jahre zu einer Vielzahl von Anwendungen und Systemen, die für die Unternehmen oft unsicher und schwer zu verwalten und zu warten waren.

Diese Herausforderungen können nur bewältigt werden, wenn IT und OT enger zusammenwachsen. Man spricht in diesem Zusammenhang von IT-OT-Konvergenz. Und damit ist nicht nur die technische Seite gemeint, sondern vor allem auch die organisatorische: IT- und OT-Expertinnen und -Experten müssen eine gemeinsame Sprache finden und besser zusammenarbeiten. Denn nur gemeinsam ist es möglich, unterschiedliche Systeme zu integrieren, Sicherheit, Verwaltbarkeit und Wartbarkeit zu gewährleisten - und schlicht die eigenen Prozesse über alle Produktionsstandorte hinweg sinnvoll zu standardisieren und zu harmonisieren.

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