Der Erfolg einer Industrie 4.0-Produktion basiert im Wesentlichen auf der Quantität und Qualität der Daten, die den digitalen Steuerungs- und Planungs-Systemen zur Verfügung stehen. Lange Zeit kamen diese fast ausschließlich aus der Produktion. Mittlerweile können aber auch Daten aus dem Ein- und Verkauf genutzt werden, um Produktions-Prozesse zu optimieren. Hierbei kommt eine Industrie-4.0-konforme E-Commerce-Plattform zum Einsatz.
Der Autor Pavlos Tsulfaidis ist CEO der SmartStore AG
Effizienz und Effektivität der Industrie 4.0 beruhen im Wesentlichen auf der Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen, Prozessen und Produkten, genauer: auf dem kontinuierlichen Austausch hochqualitativer Daten, der die automatische Planung und Steuerung einer Produktion überhaupt erst ermöglicht.
Bislang kommen die meisten dieser Daten noch aus der Produktion. Fertigungsmaschinen einer Industrie 4.0 sind in aller Regel digitalisiert, mit unterschiedlichen Sensoren ausgestattet und mit den zentralen Planungs- und Steuerungs-Einheiten der Produktion vernetzt.
Daten zur Prozessgeschwindigkeit, Wärmeentwicklung, Geräusch- und Schwingungs-Entwicklung können so erhoben werden. Auf dieser Basis können die Steuersysteme dann automatisiert die Fertigungsanlagen betreiben und koordinieren, Produktionsprozesse optimieren, Störungen frühzeitig erkennen und rechtzeitig Wartungsarbeiten einleiten.
Zusätzlich ist der gesamte Fertigungsweg einer Industrie 4.0 für gewöhnlich mit Kameras und Lichtanlagen ausgestattet, die den zentralen Planungs- und Steuerungs-Einheiten die visuelle Überwachung eines jeden Produkts erlauben.
Zu Beginn des Fertigungsprozesses werden diese mit einem Code versehen. Mit diesem können im Unternehmensnetzwerk alle Daten zur spezifischen Produkthistorie eingesehen werden. Über Code und Kamerabild kann die automatische Steuerung dann jedes Einzelprodukt in Echtzeit lokalisieren, Fertigungsstand und Produktqualität bestimmen und im Bedarfsfall nachbearbeiten lassen.
Werden beide Datenquellen nun miteinander kombiniert, können Maschinenpark und Produktions- sowie Wartungsprozesse eines Unternehmens noch einmal zusätzlich optimiert werden. Das Ergebnis: geringere Produktionskosten, höherer Umsatz, mehr Gewinn.
ERP-Systeme – die oberste Instanz der PPS-Systeme
Gesteuert werden all diese Prozesse automatisiert über digitale Produktionsplanungs- und -steuerungs-Systeme, kurz PPS.
PPS-Systeme bestehen in der Regel aus zwei Instanzen. Für die übergeordnete, langfristige, strategische Planung und Steuerung sind Enterprise Resource Planning-Systeme (ERP-Systeme) zuständig. Sie bündeln, verwalten und analysieren Stamm- und Bewegungsdaten aus praktisch allen Unternehmensbereichen – vom Human Recources Management, bis hin zum Product Lifecycle Management.
Allerdings haben diese langfristig arbeitenden Systeme eine Schwachstelle: auf spontane Ereignisse im Produktionsbereich – etwa kurzfristige Auftrags-Änderungen oder Ausfall einer Maschine – können sie nur schwerlich reagieren. Denn dort sind im Regelfall unterstützender IT-Anwendungen aktiv, die meist nur unzureichend im ERP-System integriert sind. Für das Tagesgeschäft und kurze Zeithorizonte in der Produktion wird deshalb eine zweite, eine zwischengelagerte Instanz benötigt: ein Manufacturing Execution System.
Manufacturing Execution Systeme – die PPS-Zwischeninstanz
Das Manufacturing Execution System (MES) sitzt zwischen ERP-System und Produktion. Es dient der reaktionsschnellen, integrierten Informationsverarbeitung im Produktionsbereich. Die Ist-Betrachtung von Maschinen, Schichten, Bedienern und Produkten in Echtzeit ist seine Aufgabe. Die von ihm gesammelten Daten spiegeln dabei praktisch ein Live-Abbild der gesamten Fertigung wider.
Hierzu ist das MES auch mit den unterstützenden Anwendungen auf der Produktionsebene vernetzt. Aus allen eingehenden Informationsquellen erstellt es für das ERP-System übersichtliche Auswertungen und Analysen und leitet sie diesem kontinuierlich zu. Parallel dazu bereitet das MES eingehende strategische Vorgaben aus dem ERP-System fertigungsgerecht auf und leitet diese dann an den Produktionsapparat und die angeschlossenen Anwendungen weiter.
Einkauf und Vertrieb – die unterschätzten Datenlieferanten
Je mehr hochqualitative Daten nun in das PPS einfließen, desto besser kann die Produktion optimiert werden und desto mehr können alle Unternehmensbereiche von der Digitalisierung und Vernetzung profitieren.
Mittlerweile werden zu diesem Zweck auch verstärkt Daten aus dem Einkauf und Vertrieb in MES- und ERP-Systeme eingespeist. Denn: neben einer effizienteren und effektiveren Produktion lässt sich mit ihnen auch noch etwas anderes erreichen – eine marktkonformere Produktion.
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Hierzu bedarf es jedoch einer passenden technischen Lösung. Digitale Kanäle unterschiedlichster Art werden im Einkauf und Vertrieb schon länger genutzt. Doch lassen sich Electronic Data Interchange-Systeme und herkömmliche Einkaufs- und Vertriebsportale nur unzureichend in eine Industrie 4.0 überführen. Mit den in der Industrie 4.0-Produktion möglichen – und häufig vom Kunden gewünschten – flexiblen Produktangeboten und kleinen Losgrößen kommen sie nur in den seltensten Fällen zurecht. Ganz im Gegensatz zu E-Commerce-Plattformen.
E-Commerce-Plattformen – Datenbeschaffungslösungen für I 4.0
Auf E-Commerce-Plattformen können Produkte den Kunden flexibel angeboten werden. Wird eine Plattform direkt mit dem MES vernetzt, kann der Kunde ein Produkt gänzlich nach eigenen Wünschen kreieren. Grenzen setzt dabei allein die Fertigungskapazität des Unternehmens. Eine Plattform ist also das Ende der standardisierten Produktpalette und der Beginn einer am Kundenwunsch orientierten individuellen Produktion.
Gelangt eine Kundenanfrage über eine E-Commerce-Plattform ins MES, kann dieses über einen virtuellen Zwilling des Maschinenparks – über Simulationen und virtuelle Modelle – die Möglichkeit einer Produktion ermitteln und deren Kosten berechnen.
Diese Informationen gehen dann an die Plattform zurück, wo der potenzielle Kunde sie einsehen kann. Ist dieser mit den automatisch ermittelten Konditionen einverstanden und gibt seine Bestellung auf, kann diese direkt über das MES in die laufende Produktion eingereiht werden.
Die Plattformen ermöglichen es MES und ERP dann auch, die benötigte Qualität der zur Produktion erforderlichen Vorprodukte bereits im Vorfeld der Fertigung sicherstellen. Und dank des individuellen Produktcodes kann das MES dann Produktion und Vertrieb – selbst bei kleinsten Bestellmengen – initiieren, überwachen und vollautomatisch abzuwickeln.
Drei Vorteile, die sich aus der Vernetzung des PPS ergeben
Darüber hinaus hält die Vernetzung des PPS mit einer E-Commerce-Plattform für Industrie 4.0-Unternehmen aber noch drei weitere Vorteile bereit, deren betriebswirtschaftliche Bedeutung nicht zu unterschätzen ist:
- Mehr Effizienz und Effektivität: Zum einen können Rückrufaktionen und Reparaturen mit minimalem Aufwand und geringstmöglichem Imageverlust umgesetzt werden. Sollte es einmal zur Anfertigung einer fehlerhaften Charge kommen, können die fehlerhaften Produkte – selbst nach ihrer Auslieferung – dank vernetzter E-Commerce-Plattform und digitaler Produktcodes punktgenau aufgespürt und zurückbeordert werden.
- Erhöhte Nutzerfreundlichkeit: Zum anderen bieten E-Commerce-Plattformen Kunden eine erhöhte Nutzerfreundlichkeit. Sie ermöglichen nicht nur die rasche Abwicklung einer individuellen Produktbestellung und die unkomplizierte und schnelle Abgabe von Feedback, sie ermöglichen auch die visuelle Ansicht eines individuell vom Kunden definierten Produkts. So können die Plattformen dem Kunden beispielsweise ein 3D-Modell des Produkts erstellen und präsentieren, welches dieser dann eingehend im Hinblick auf dessen Design prüfen kann – bevor er es zur Produktion freigibt.
- Mehr Planungssicherheit: Schließlich können die hochqualitativen Daten, welche eine E-Commerce-Plattform erzeugt, auch in die operative und strategische Planung eines Unternehmens einfließen. Trends und Muster bei Anbietern und Käufern kommen in den Analysen von MES und ERP deutlich zum Vorschein. Der Einkauf von Rohstoffen und Vorprodukten kann so effektiver und effizienter geplant und gestaltet, Produktion, Vertrieb und Logistik können optimaler umgesetzt werden. Wahrscheinliche Anstiege oder Rückgänge der Nachfrage können kurz-, mittel- und langfristig prognostiziert, Geschäftsbereiche bis hin zum Marketing entsprechend vorbereitet werden. So werden die Daten aus dem An- und Verkauf zu einem echten Asset für das gesamte Unternehmen.
Fazit: E-Commerce-Plattform sollte ans PPS angeschlossen werden
Der Wert digitaler Steuerungssysteme für die Industrie 4.0 liegt letztlich in den Daten begründet, die diesen zugeführt werden können. Daten aus dem An- und Verkauf bilden eine wertvolle Ergänzung zu den bislang in der Industrie 4.0-Steuerung vorherrschenden Produktionsdaten.
Unter Zuhilfenahme von E-Commerce-Plattformen können sie den ERP- und MES-Systemen einer Industrie 4.0-Produktion zugänglich gemacht werden. Davon profitieren Produktion, An- und Verkauf sowie operative und strategische Planung. Wer die Vorteile einer Industrie 4.0 vollumfänglich ausschöpfen will, kommt deshalb um den Anschluss einer E-Commerce-Plattform an sein PPS-System nicht herum.
Über den Autor Pavlos Tsulfaidis
Pavlos Tsulfaidis ist CEO und Gründer der SmartStore AG. Seit 1999 managt er komplexe eCommerce- und Digitalisierungsprojekte über ihren gesamten Lebenszyklus.
