Digitaler Produktentstehungsprozess am Beispiel IBO und trustkey

Digitaler Produktentstehungsprozess – Herausforderungen für Maschinenbauunternehmen

Bei Unternehmen sind grundsätzlich viele Vorgabe- und Nachweisinformationen vorhanden. Ihre praktische Anwendung gestaltet sich jedoch häufig als Herausforderung. Die Informationen lassen sich nur schwer aktiv nutzen, regelmäßig aktualisieren, sinnvoll verknüpfen und effizient in bestehende Systeme einbinden. Diese Hürden behindern erheblich die Umsetzung eines durchgängigen digitalen Produktentstehungsprozess und somit die Effizienz der Produktionsabläufe.

Der Ansatz der IBO GmbH für den digitalen Produktentstehungsprozess

Die IBO GmbH hat diese Herausforderung erkannt und eine datenbasierte und digitale Grundlage für die Prozessorchestrierung und Nachweisführung geschaffen. IBO entwickelt und fertigt Rotationslösungen für komplexe und kritische Anwendungen wie Aerospace, Defense und Robotik. Diese Lagerlösungen sind in Bauform, Materialien, Wärmebehandlung, Beschichtung, Schmierung, Genauigkeit und weiteren Kriterien auf die Kundenbedürfnisse und Anwendungsbedingungen abgestimmt. Die Möglichkeit der Konfigurationen nimmt durch intelligente Komponenten und neue Fertigungsverfahren weiter zu.

Notwendigkeit der Integration

Für ein effizientes und konformes Arbeiten sind eine verständliche Aufbereitung und Rückmeldung der Informationen, ein reibungsloses Ineinandergreifen der Informationen sowie eine integrierte Kontrolle der Informationen und Fortschritte notwendig. Zu beantwortende Fragen sind zum Beispiel: Wurde die Betriebsanweisung zur Kenntnis genommen? Wurden alle Schrauben in der richtigen Reihenfolge angedreht? War der Drehmomentschlüssel kalibriert? Wieviel Zeit wurde pro Einheit benötigt? Zwar verfügen die erfahrenen Werker über die Expertise und das Bewusstsein zur Berücksichtigung und Beantwortung dieser Fragen, doch konnte das Wissen nicht umfassend für neue Mitarbeiter und andere Abteilungen zur Verfügung gestellt werden. Zudem war die Dokumentation der Ergebnisse sehr zeitaufwendig.

Zwei Hauptprobleme

Mangelnder Informationszugriff:

Auf benötigte Informationen musste aus verschiedenen Quellen zugegriffen werden, die schwer zugänglich waren. Dies führte zu einem erheblichen Verlust an Arbeitszeit und zur Gefahr, dass wichtige Informationen übersehen oder vergessen werden.

Fehlende Echtzeit-Informationen:

Es gab keine Unterstützung in Echtzeit für die zu tätigenden und getätigten Arbeitsschritte mit Fortschrittskontrolle und Dokumentation. Dies führte zu vermeidbaren Fehlern und fehlenden Daten, um Prozesse effizienter zu gestalten.

Process Execution Plattform als Integrator des digitalen Produktentstehungsprozesses

IBO hat die Kompetenz im Engineering und der Produktion durch Digitalisierung der Prozesse erhöht und die Komplexität reduziert. Eine wichtige Grundlage für eine umfassende und konsistente Digitalisierung von Prozessen ist der Aufbau einer Process Execution Plattform. Diese Plattform fungiert als zentrale Schnittstelle zwischen den Domänen und integriert verschiedene Informationen aus unterschiedlichen IT-Systemen (z.B. ERP-System, Datenbanken) zur Prozessausführung und Entscheidungsfindung. So erhalten Anwender aus unterschiedlichen Domänen die benötigten Informationen in Echtzeit zur Hand, und Prozessverantwortliche können das Geschehen im Detail wiedergeben oder die Daten zur Prozessverbesserung nutzen.

Diese zentrale Schlüsselkomponente zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, flexible Process Experiences zu bieten, die sich nahtlos in die täglichen Arbeitsabläufe integrieren lassen. Diese Flexbilität ermöglicht verschiedenste Technologien – von intuitiven Benutzeroberflächen über maschinelles Lernen bis hin zu fortschrittlichen Sensorik- und Transaktionssystemen – in einem kohärenten Rahmen zu verknüpfen. Daten und Prozesse werden basierend auf ihrem Inhalt in Aktionspakete, Ressourcen und Wissen gegliedert und strukturiert. Diese Organisation ermöglicht die Verknüpfung von Informationen sowohl intern als auch mit Systemen von Drittanbietern.

Bedeutung der Benutzerbefähigung

Die Plattform allein reicht jedoch nicht aus, um eine digitale, datengetriebene Organisation zu ermöglichen. Entscheidend ist die Befähigung der Anwender, die Applikationen zu nutzen, sowie der Prozessverantwortlichen, die Plattform eigenständig weiterzuentwickeln. Eine eng verzahnte, interdisziplinäre Arbeitsweise ist notwendig. Der Austausch von Wissen und die Abstimmung in der Entwicklung der Process Experiences finden in kurzen Zyklen statt. Prozessverantwortliche arbeiten direkt mit Ingenieuren und Arbeitern zusammen, um Hürden in der Prozessausführung abzubauen und Informationen bedarfsgerecht zu sammeln und zu nutzen.

Einführung der Process Execution Plattform

IBO hat kontinuierlich in die Digitalisierung der Prozesse investiert. Um weitere Potenziale zu heben, wurden und werden Systeme, Excel-Listen und Steuerungsdokumente cloudifiziert, digitalisiert und mit der Process Execution Plattform trustkey integriert. Die Einführung ging mit zwei parallelen Entwicklungssträngen einher: der Aufbau von Kompetenzen zur Entwicklung von Process Experiences und Nutzung der Plattform sowie die Veränderung der Organisation durch Verankerung von interdisziplinären Arbeitsweisen und eine verstärkte Process Excellence Kultur. Diese Befähigung hat zu einem wechselseitigen Feedbackprozess geführt und die Prozessausführung generell verbessert.

Weiterentwicklung und Integration der Process Execution Plattform in den Produktentstehungsprozess

IBO ist Teil des Forschungsvorhabens DiProLeA. Das Projekt DiProLeA erforscht ein ganzheitliches Assistenzsystem für den Produktentstehungsprozess vom Produktdesign bis zur Fertigung. Das Projekt wurde in der Fördermaßnahme „Beherrschung der Komplexität soziotechnischer Systeme“ eingereicht und bildet damit einen Beitrag zum Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen.

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde u.a. zusammen mit der TH Aschaffenburg eine Montagezelle für Demonstrationszwecke aufgebaut. Diese Montagezelle integriert die Process Execution Plattform trustkey als Prozessorchestrator und Benutzerschnittstelle als auch eine semantische Wissensdatenbank. Hochauflösende Kameras und moderne DeepLearning-Methoden erfassen jeden Schritt des Fertigungsprozesses. Die erfassten Daten werden in Echtzeit mit der Wissensdatenbank abgeglichen, wodurch eine lückenlose digitale Abbildung des gesamten Prozesses entsteht.

Lessons Learned

1. Befähigung der Prozessverantwortlichen: Neue, modulare Vorgehensmodelle sind notwendig, um Digitalisierung in der Breite zu ermöglichen und Daten zu nutzen.
2. Inkrementelle Einführung der Plattform: Der Austausch zwischen den Prozessumgebungsbereitstellern und den Anwendern sollte kundenzentriert und standardisiert erfolgen.
3. Kulturwandel: Die Herangehensweise muss in allen Domänen verändert werden, um den Nutzen datengetriebener Prozesse zu vermitteln und zu erarbeiten.

Fazit

IBO setzt Process Experiences für die Ausführung ihrer Prozesse sowie zur Sammlung und Nutzung von Daten ein. Die beschriebenen Maßnahmen haben die Digitalisierung und Durchgängigkeit von Prozessen erheblich beschleunigt. Dadurch können neue Technologien wie Künstliche Intelligenz und Sensorik integriert werden, was die Kompetenz zur digitalisierten Arbeitsweise und den Nutzen von Daten in der gesamten Organisation gesteigert hat und steigert. Prozesse werden kontinuierlich weiterentwickelt, und das Zusammenspiel von Prozessen, Systemen und Menschen verbessert sich kontinuierlich.