Digitale Inseln in Unternehmen – digitale Transformation
Jedes Unternehmen verwendet unterschiedliche Softwarelösungen für seine Managementbedürfnisse. Die kleinsten verwenden das am weitesten verbreitete Verwaltungs- und Berichterstattungsinstrument – MS Excel. Unternehmen, die gewachsen sind, mussten jedoch Systeme implementieren, in denen sie Angebote bearbeiten, die Produktion steuern, Produktdaten verwalten, Technologien entwickeln, sich mit wirtschaftlichen Fragen befassen und so weiter. Diese Software (SW) wird in den Unternehmen meist schrittweise eingeführt (immer, wenn Bedarf entsteht, wird eine Software gekauft). Dadurch entstehen Software-Inseln in den Unternehmen.
Abb. 1: Digitale Inseln
Ein Blick in die Unternehmen zeigt in solchen Fällen, dass jede Abteilung ihre eigene Software hat, die aber mit anderer Software vernetzt ist, nicht einmal mit jener im Nachbarbüro. Und zu diesem Modell gesellen sich auch die typischen Probleme: das Überschreiben von Daten, Datenfehler, mangelndes Vertrauen in die Richtigkeit, doppelte Aktivitäten und Ähnliches. Die Mitarbeiter haben oft mehrere SWs geöffnet, die Daten werden transkribiert und in MS Excel heruntergeladen, wo sie endgültige Tabellen für die Produktion und das Personalmanagement erstellen, Prognosen darstellen oder über den Produktionsstatus berichten. Da die SWs nicht vernetzt sind, können Daten nicht auf SW-Ebene übertragen oder kombiniert werden. In dieser Situation können wir auch die Tatsache nicht außer Acht lassen, dass verschiedene Mitarbeiter in verschiedenen Positionen im Unternehmen verschiedene Daten benötigen, um effizient arbeiten zu können… in den meisten Unternehmen stellt sich unter dem Druck der erwähnten Umstände die Frage:
Und wie viel würden wir einsparen, wenn wir unsere Software vernetzen würden?
Aber die Frage ist falsch gestellt! Oder besser gesagt, die Situation wird durch eine andere, weitaus relevantere besser getroffen:
Wie viel arbeiten wir derzeit jeden Tag nach, weil wir keine vernetzten Systeme haben?
Aus Erfahrung können wir sagen, dass das Unternehmen in solchen Fällen neben anderen negativen Auswirkungen auch 10 bis 30 % der Zeit des Führungspersonals nacharbeiten muss. Ein grundlegendes Problem ist auch, dass bei diesem Ansatz in den Unternehmen kein Know-how der Mitarbeiter entsteht und sich kein Unternehmens-Know-how bildet. Das Ergebnis sind finanzielle Verluste, der Aufbau eines ungesunden Systems schwer zu ersetzender Menschen oder auch eine fehlende Übertragung ihrer Kenntnisse an weitere Mitarbeiter.
In erster Linie muss man sich im Falle des Bedarfs eines digital vernetzten und funktionstüchtigen Managementsystems im Unternehmen bewusstwerden, dass der Schlüssel zum Erfolg einer digitalen Transformation in den Händen der Unternehmensmanagements liegt. Daher sollte ein grundlegender Schritt des Managements die Eröffnung einer Debatte mit den Mitarbeitern darüber sein, wie ihre Arbeit mit der SW aussieht. Welche Probleme und Unzulänglichkeiten sie verspüren. Wie sie sich ihre Arbeit mit den Daten vorstellen würden. Versuchen Sie, den Zeitverlust der Mitarbeiter abzuschätzen, wenn sie in mehreren SWs etwas suchen, kombinieren oder transkribieren. In dieser Phase ist es notwendig, sich von negativen Beobachtungen zu lösen und sie analytisch und ohne Emotionen anzugehen.
Nach der Auswertung der Antworten sollte ein Fahrplan für die digitale Transformation entstehen. In einigen Fällen können es kleine Verbesserungen sein, die die Zufriedenheit der Mitarbeiter fördern und ihre Effizienz steigt. In anderen Fällen kann es zu dem Schluss führen, dass die Software ausgetauscht oder ein neues System implementiert werden muss, welches bereits integrierte Verbindungen zu verschiedenen anderen Systemen besitzt.
Eine digitale Transformation muss in den kommenden Jahren jedes Unternehmen durchlaufen, welches wachsen und sich auf dem Markt halten will. Große Unternehmen haben bereits mit der Arbeit an ihren Plänen begonnen, und ihre Erfahrung zeigt, dass es etwa drei Jahre dauert, einen guten Plan für die digitale Transformation zu entwickeln. Der Wettbewerbsvorteil derjenigen, die bereits mit der Umsetzung ihrer Pläne begonnen haben, manifestiert sich in verschiedenen Geschäftsbereichen:
- durch die Senkung der Produktionskosten
- durch die Verbesserung der Arbeitseffizienz
- durch die flexiblere Reaktion auf entstandene Herausforderungen
- durch zufriedenere Mitarbeiter u. Ä.
Der Weg zur Erschließung der Vorteile der Digitalisierung in der Produktion
Mit dem Start von Industrie 4.0 wurde auch zunehmend von der Digitalisierung, der Datenerfassung, der Vernetzung von Systemen, digitalen Zwillingen, von horizontaler und vertikaler Integration und Ähnlichem gesprochen. Die Realität slowakischer kleiner und mittlerer Unternehmen sieht so aus, dass sie oftmals nicht wissen, wie sie das Thema Digitalisierung angehen sollen. Manchmal sehen sie den Sinn nicht, ein anderes Mal ist es eine Überfülle an Informationen, was sie tun sollen, aber oft ist es auch eine schlechte Erfahrung aus ersten unbewältigten Projekten.
Wenn ein Unternehmen von der Digitalisierung der Produktion profitieren will, müssen wir mehrere Stufen durchlaufen. Wie Sie unten auf Abb. 2 sehen können, beginnt es mit der Datenerfassung.
Abb. 2: Der Weg zur Erschließung des Datenwerts
Schritt 1 – Das Management, welches das Projekt leiten wird, muss entscheiden, welche Daten gesammelt werden. Dabei gibt es zwei grundlegende Ansätze. Beim ersten Ansatz werden alle Prozessdaten erfasst und vorerst nur diejenigen genutzt, die man für ein konkret festgelegtes Projektziel benötigt. Die restlichen Daten könnten in der Zukunft für die KI und andere Analysesysteme von Wert sein. Der zweite Ansatz besteht darin, nur das zu erfassen, was man jetzt zur Erreichung der Projektziele benötigt.
Beide Ansätze haben ihre Vorzüge. Wir empfehlen das Abwägen dieser drei Kriterien bei der Entscheidung für den ersten Ansatz bei der Datenerfassung aus der Produktion:
- wie lange werde ich das Produkt voraussichtlich produzieren (werden meine Daten in 5 und mehr Jahren noch relevant sein?)
- werde ich die Geräte, mit denen ich die Daten erfassen will, auch noch in 5 und mehr Jahren verwenden?
- die Kosten für die Speicherung von Daten, die ich derzeit nicht verwende.
Schritt 2 – Der zweite Schritt auf dem Weg zu den Vorteilen der Digitalisierung besteht darin, die Datenverarbeitung richtig einzurichten. Das Management muss entscheiden, wo die Daten gespeichert und verarbeitet werden sollen. Dabei gibt es erneut zwei grundlegende Ansätze. Eine eigene IT-Infrastruktur oder eine Cloud-Lösung. Meistens entscheiden die Unternehmen nach den folgenden Kriterien:
- wir haben eine eigene IT-Struktur, die ich nutzen kann (Server, Speicherplatz in der DB (Datenbank), Leistung, …)
- Preis einer Cloud-Lösung versus Preis des Aufbaus einer IT-Struktur (Preis für die Datenübertragung, Preis für den Speicherplatz, Preis für die Erstellung von Anwendungen auf der Grundlage der Daten vs. ein eigener virtueller Server, Erweiterung der Zugänge zur DB)
- Verfügbarkeit einer hochwertigen Internetverbindung
- ich werde die erhobenen Daten mit Daten in anderen Systemen kombinieren, die sich nicht in der Cloud befinden
- IT-Politik im Sicherheitsbereich.
Wenn ein Unternehmen den Nutzen der Datenerfassung maximieren will, besteht der nächste Schritt darin, Informationen zu erstellen, die eindeutig und in der Form, in der sie der Endnutzer benötigt, personalisiert werden. Die erstellten Informationen, die durch eine Kombination aus den erfassten Daten und Informationen aus den Systemen entstehen, können für verschiedene Zwecke genutzt werden. Blicke in die Vergangenheit, um zu sehen, was passiert ist. Ein Blick auf den Onlinestatus, damit wir auf die entstandene Situation reagieren können, und ein Blick in die Zukunft. Zum Beispiel zur besseren Erstellung der TPV (technische Produktionsvorbereitung) oder des Produktionsplans.
Informationen werden oftmals zum Zielzustand von Projekten. Der wirklich schwierigste Teil für ein Unternehmen, dass mit der Datenerfassung begonnen und aus ihnen nutzbare Informationen geschaffen hat, steht jedoch erst noch bevor. Anhand der Informationen müssen die Manager Kenntnisse darüber erlangen, warum Dinge geschehen und wie sie geschehen. Warum sich die Produktion anders verhält als gedacht, wo die Reserven liegen und so weiter.
Auf der Abb. 3 ist schrittweise dargestellt, wie das Unternehmen in der Hierarchie des Wissenserwerbs voranschreitet.
Abb. 3: Der Weg der Digitalisierung (als Quelle die RWTH Aachen angeben)
Schritt 3 – Unter diesem Schritt können Sie sich eine Visualisierung in der Werkstatt vorstellen, die überfällige Aufträge signalisiert oder auf Anlagen mit einer Störung aufmerksam macht. Visualisierungen richtig ausgewählter Informationen bringen oftmals eine Produktivitätssteigerung um 5 bis 10 % aufgrund der psychologischen Auswirkung auf die Mitarbeiter.
Schritt 4 – Dieser Schritt steht für die Weisheit, die ein Unternehmen durch die Analyse von Informationen erlangt. So kommt es beispielsweise häufig vor, dass die Produktion meldet: „Wir haben nicht die verlangte Menge hergestellt, weil die Anlage diese Woche neunmal eine Störung hatte, was insgesamt 6,5 Stunden waren“. Diese Information sagt jedoch nichts darüber aus, warum Sie die verlangte Menge nicht hergestellt haben. Wenn sich das Unternehmen in diesem Stadium der Digitalisierung befindet, würde es feststellen, dass an der Maschine schon zweimal nicht die geplanten Servicearbeiten erfolgt sind und die Anlage schon vor drei Wochen mindere Qualität aufwies. Die Verantwortlichen haben sich nicht darum gekümmert, weil…
Schritt 5 – Der Schritt, der das Unternehmen in einen Zustand versetzt, in dem das System mögliche Szenarien vorhersagt. Nehmen wir das vorherige Beispiel. Systeme, die den Maschinenzustand, die Wartungsaufzeichnungen und die Produktqualität überprüfen, werten aus und warnen, wenn eine Maschine problematisch ist, und melden dies dem zuständigen Personal. Ein weiteres Beispiel für diese Phase kann die operative Planung sein. Das System führt auf der Grundlage von Informationen über die Mitarbeiter, die Verfügbarkeit von Anlagen, den Produktionsplan, die laufenden Arbeiten und andere Daten Dutzende Simulationen möglichere Szenarien aus. Das Ergebnis ist eine Empfehlung für den Meister (Planer), was im jeweiligen Moment optimal zu tun wäre. Die Entscheidung bleibt dem Menschen überlassen.
Schritt 6 – Er steht für Systeme, die auf der Grundlage von Daten selbst so entscheiden können, damit sich die Produktion bestmöglich an die entstandene Situation anpasst. Die Entscheidung wird vom System getroffen.
Vorteile der Digitalisierung kann das Unternehmen in allen genannten Schritten (3-6) finden. Die Datenerfassung in Produktion und Logistik sowie die Erstellung von Informationen allein reichen nicht aus, damit das Unternehmen das volle Potenzial der Vorteile aus der Digitalisierung nutzen kann, sofern keine konkreten Entscheidungen getroffen werden.
Höhere Auslastung der Anlagen in der Produktion
Damit Unternehmen die Nutzung ihrer Anlagen in der Produktion erhöhen können , ist es notwendig, den tatsächlichen Stand ihrer Auslastung zu kennen. Wenn die Anlagen nicht durch eine automatische Datenerfassung überwacht werden, kommt es vor, dass das Management Entscheidungen auf der Grundlage der Arbeitsberichte der Mitarbeiter oder manueller Arbeitsaufzeichnungen der Maschine trifft. Die Praxis zeigt, dass diese Berichte oftmals verzerrt und fehlerhaft oder unvollständig sind. Eine Möglichkeit, sich einen besseren Überblick über den aktuellen Status zu verschaffen, besteht darin, eine automatische Erfassung der Daten von den Anlagen zu implementieren. Auf diese Weise werden die Daten vereinheitlicht und für den Vergleich und die Auswertung vorbereitet.
Die automatische Datenerfassung kann auf mehreren Ebenen implementiert werden.
- Wenn die Maschinen nicht über eine Steuerung (PC, SPS) verfügen, können die Daten der Anlage mittels einer Überwachung des Stromverbrauchs erfasst werden. Die Zustände einer Anlage, die erkannt werden können, sind individuell. Die häufigsten Zustände sind: Aus, Standby und Betrieb. Gelegentlich kann auch ein Fehlerzustand erkannt werden.
- Die zweite Kategorie bilden Anlagen, die eine Steuerung haben, aber aus verschiedenen Gründen nicht ans Firmennetz angeschlossen werden können. In diesem Fall kann eine Datenerfassungstechnologie namens IoT (Internet der Dinge) eingesetzt werden. Es handelt sich um eine drahtlose Lösung, die verschiedene Zustände der Maschine über ein IoT-Netzwerk (z. B. LoRaWAN) übertragen kann. An die Anlage wird ein Gerät (IoT HUB / Chester – Abb. 4) angeschlossen, das galvanisch von den Signalen der Anlage getrennt ist und zur Datenübertragung dient.
Abb. 4: Installation des IoT HUB an der Maschinenschalttafel
Zur Wahl stehen zwei Optionen der Datenübertragung:
- eine Cloud-Lösung oder die Einrichtung eines lokalen IoT-Netzes (die Daten verlassen das Unternehmen nicht)
- Datenerfassung aus der Anlage über ein Kabel mittels Netzwerkkommunikation. Eine solche Datenerfassung bietet die Übertragung von Prozessdaten (Achslasten, Temperaturen, Vorschubgeschwindigkeiten…), Anlagenzuständen (Störung an der Pumpe, fehlendes Kühlmittel, Warten auf Entladung…) bis hin zu Produktinformationen (was produziert wird, welches Programm läuft, Vorgangsnummer…).
Die Daten allein reichen für eine intensivere Nutzung der Anlagen nicht aus, sie müssen in Informationen transformiert werden. Für eine sofortige Entscheidungen transformieren wir die Daten in Onlineinformationen in Form eines Dispatchings und Visualisierungen. Diese Informationen helfen, Probleme zu lösen, wenn sie auftreten. Allein die Visualisierung der richtigen Informationen in der Produktion bringt eine Produktivitätssteigerung um 5 bis 10 %, auch ohne einen Eingriff der Führungskräfte.
Abb. 5: Onlinevisualisierung
Für die Analyse und die Suche von Möglichkeiten zur Verbesserung des Produktionsprozesses (Nutzung der Anlage, der Mitarbeiter, Planung) werden Tools genutzt, die mit den gespeicherten Informationen aus verschiedenen Quellen arbeiten und sie untereinander kombinieren. Anhand der Datensynergie können ein Produktivitätsrückgang in der Zeit, Probleme bei den Arbeitsberichten von Menschen und bei der Arbeit der Maschinen (Abb. 7), ein Leerlauf der Maschinen (Abb. 6) usw. aufgedeckt werden. Durch den ausführlichen Blick (Abb. 8) auf die Nutzung der Anlagen können wir Reserven in der Vorbereitungszeit, in der Logistik oder bei der Arbeitsplanung identifizieren. Durch das Verknüpfen der Daten von der Anlage und der eigentlichen Produktion eines Auftrags kann das Risiko verringert werden, dass das Unternehmen Produkte unter dem Gewinnniveau produziert.
Abb. 6: Identifikation des „LEERLAUFS“
Abb. 7: Monatlicher Vergleich der Berichte von Mitarbeitern mit der automatischen Datenerfassung mittels IoT-Technologie
Abb. 8: Ein detaillierter Überblick über die Nutzung der Anlage in der Zeit.
Hochwertige Daten aus dem Produktionsprozess können auch für Expertensysteme wie KI, maschinelles Lernen oder digitale Zwillinge verwendet werden. Solche Systeme können Daten besser und schneller kombinieren als der Mensch. Bei richtiger Anwendung und Integration in den Unternehmensprozess wissen die Arbeitnehmer (Benutzer) möglicherweise nicht, dass sie von einem solchen System geführt (geleitet) werden. In diesem Fall schlägt sich die Leistungssteigerung in einer besseren Ressourcenplanung nieder.
Stellen Sie sich beispielsweise eine Auftragsproduktion vor, bei welcher der Werkstattmeister jeden Morgen klären muss, wer an welchem Auftrag arbeiten wird. In seinen Entscheidungsprozess fließen Faktoren ein wie: welche Arbeiter heute zur Arbeit gekommen sind, die Erfahrung der Arbeiter und ihre Qualifikationen, der Produktionsplan für die nächsten Tage, die Abmessungen des Produkts, die Abmessungen der Arbeitsplätze, die Arbeitsbelastung vom Vortag… Alle aufgeführten Faktoren muss der Meister berücksichtigen und die Arbeit zuteilen. Seine Entscheidung ist das Ergebnis seiner Erfahrung und seiner Fähigkeit, die Auswirkungen seiner Entscheidungen abzuwägen. Expertensysteme können ihm genau dabei helfen, indem sie ein Szenario empfehlen, bei dem alle Parameter berücksichtigt werden, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen. Der Meister erhält damit die Unterstützung eines leistungsfähigen Systems, das alle Eingaben schnell und präzise kombiniert und auswertet.
Abbildung 9 zeigt ein Diagramm der Einbindung eines digitalen Zwillings in den Prozess eines Planentwurfs für den Meister. Das Unternehmen erhält durch die Anwendung von Expertensystemen auch die Integration eines Teils des Wissens seiner Mitarbeiter in SW-Lösungen, was das Risiko einer „Unersetzbarkeit“ von Mitarbeitern minimiert.
Abbildung 9 zeigt ein Diagramm der Einbindung eines digitalen Zwillings in den Prozess eines
Planentwurfs für den Meister. Das Unternehmen erhält durch die Anwendung von Expertensystemen auch die Integration eines Teils des Wissens seiner Mitarbeiter in SW-Lösungen, was das Risiko einer „Unersetzbarkeit“ von Mitarbeitern minimiert.
