Digitalisierung von Unternehmensprozessen für mehr Produktivität

Unternehmen müssen heute immer schneller, flexibler, kosteneffizienter und qualitativ besser werden. Die Digitalisierung nimmt dabei eine zentrale Rolle ein und vielerorts wurde der Schritt von einer Best-in-Class IT-Strategie zu integrierten Applikationssystemen bereits gemacht und die Geschäftsvorgänge optimiert.

Durch Globalisierung und Industrie 4.0 entstehen für Unternehmen verschiedene Handlungsstränge, um beispielsweise dem Trend zu kundenindividuellen Produkten nachzukommen, digitale Produktinhalte anbieten zu können oder die Innovationskadenz zu erhöhen. Insbesondere für KMU ist es häufig eine Herausforderung, den Wandel von einem mechanisch geprägten Produkt mit zentraler Produktion in der Schweiz zu einem komplexen mechatronischen Produkt mit ggf. verteilten Produktions- und Entwicklungsstandorten zu vollziehen, um im globalen Wettbewerb zu bestehen.

Häufig wird durch Erweiterung des Produktportfolios versucht, einen möglichst breiten Marktbedarf abzudecken. Um den Aufwand für eine breite Produktpalette zu minimieren setzen Unternehmen vielfach auf Modularisierung, Plattformkonzepte und Wiederhohlteilstrategien auf Basis IT-gestützter Methoden. In Abhängigkeit der Produkt- und Unternehmenscharakteristik kommen oft mehrere zentrale Informationssysteme zum Einsatz:

  • Enterprise Resource Planning (ERP) für den betriebswirtschaftlichen Informationsfluss in den Geschäftsprozessen,
  • Product Lifecycle Management (PLM) für den produktbezogenen Informationsfluss über den Lebenszyklus und
  • Manufacturing Execution System (MES) für den produktionsbezogenen Informationsfluss zur Ausführung der Fertigungsaufträge.


Nicht erst seit dem Einzug von Industrie 4.0 versuchen Unternehmen, Prozesse durchgängig über Systemgrenzen mit Schnittstellen zu unterstützen. Mit zunehmender Dynamik durch grössere Variantenvielfalt, kleinere Losgrössen und kürzere Innovationszyklen wird dies jedoch immer dringlicher. Vor allem PLM-ERP Kopplungen haben eine lange Tradition mit hohem Reifegrad, indem heute neben der Materialstamm- und Produktstruktur-Synchronisation häufig auch Dokumente, Arbeitspläne, Änderungen, Projekte etc. flexibel unterstützt werden.

Grössere Dynamik benötigt integrierte Prozesse

Für den Markterfolg ist heute wichtig, Produktinnovationen zielgerichtet auf Kunden- und Marktbedürfnisse auszurichten und neue Produktfeatures möglichst schnell in den Markt zu bringen, wofür Entwicklungsprojekte parallelisiert werden müssen. Üblicherweise werden diese auf Basis eines definierten Produktentstehungsprozesses (PEP) nach dem Stage-Gate-Modell systematisch vorangetrieben und der Fortschritt im Idealfall über Workflow-Mechanismen sichergestellt.
Mit jedem Entwicklungsprojekt werden Änderungen und Neuteile eingeführt, die insbesondere bei komplexeren Produkten mit Zusammenspiel mehrerer Disziplinen (Mechanik, Elektronik, Software) und hohen Qualitätsansprüchen nach der Entwicklungsfreigabe einen Industrialisierungsprozess durchlaufen müssen. Zielsetzung dieser Qualitätsabsicherung ist die Vermeidung von Problemen in der Serienproduktion mit kostspieligen Auswirkungen. Klassisch wird dafür eine Bemusterung der Neuteile durchgeführt, die nicht nur in KMU’s häufig dokumentbasierend abläuft mit Erstmusterprüfberichten in Papierform oder MS Office, die intransparent, Ressourcen-intensiv und nur schwer über Abteilungsgrenzen koordinierbar sind. Mit zunehmender Anzahl von Entwicklungsprojekten, Neuteilen pro Projekt und erforderlichen Prüfungen pro Neuteil steigen die Aufwände stark an, woraus Handlungsbedarf resultiert.

Im Gegensatz zum klassischen PLM-ERP-Datentransfer bei der Freigabe reicht dafür ein einfacher Workflow nicht aus, da es sich um einen arbeitsteiligen Prozess über mehrere Abteilungen mit vielen vernetzten Interaktionen handelt. Zur IT-technischen Abbildung von Bemusterungsprozessen braucht es daher neben einer generischen und bidirektionalen Schnittstellen-Architektur geeignete Methoden, um die Planung und Ausführung der Vorgänge in ein digitales Modell zu überführen. Einerseits müssen für die physischen Bemusterungsobjekte digitale Zwillinge generiert werden, die eine Anzahl spezifisch erforderlicher Prüfschritte in unterschiedlichen Abteilungen durchlaufen und Prüfergebnisse erhalten. Andererseits können die Vorgänge in ihrer Ausprägung und Reihenfolge stark variieren, weshalb zur Prozessteuerung eine generische Ablauflogik in Form einer Workflow-Struktur benötigt wird mit Möglichkeiten für flexible Verzweigungen, Terminüberwachung und Notifications in Abhängigkeit des Prozessfortschritts. Letzterer muss möglichst feingranular abgestuft werden, weshalb Teile zusätzlich zum Status einen unabhängigen Reifegrad (Maturität) erhalten, um den Fortschritt im Lebenslauf zu erfassen. Mit dieser Methodik lassen sich auch komplexe Industrialisierungsprozesse durchgängig digitalisieren.

Nutzen digitalisierter Unternehmensprozesse

Als innovatives Beispiel für einen digitalisierten Bemusterungsprozess dient die Firma BERNINA, die als führende Premiummarke für Nähmaschinen insbesondere wegen Ihrer einzigartigen Produktqualität weltweit bekannt ist. Mit steigenden Anteilen von Elektronik und Software gegenüber der Mechanik hat sich die Produktkomplexität drastisch erhöht, um die Innovationskadenz zu erhöhen muss die Entwicklung mehr Multi-Projektszenarien stemmen und die Folge daraus ist ein exponentieller Anstieg der Bemusterungsaufwände.

Zur Qualitätsabsicherung werden für ein Neuteil bis zu 30 Musterteile benötigt für die jeweils eine Reihe erforderlicher Prüfungen in dafür zu involvierenden Abteilungen festgelegt wird. Bei mehreren Projekten in der Grössenordnung von 1000 Teilen wird schnell klar, dass diese Arbeitslast mit herkömmlichen Mitteln kaum mehr sinnvoll durch eine Organisation geschleust werden kann.

Aufgrund der grossen Bedeutung der Qualitätssicherung hat BERNINA den Industrialisierungsprozess durchgängig digitalisiert. Die Geschäftsregeln für Reifegrad-Übergänge und -Rücksprünge wurden in generischen PLM Workflow-Automatismen hinterlegt und Prozessschritte soweit wie möglich automatisiert. Der systemgetriebene Ablauf bringt Prozesssicherheit und Transparenz, da für die unzähligen im Umlauf befindlichen Bemusterungsobjekte digitale Zwillinge existieren, die zum Monitoring und für Statusanalysen genutzt werden können. Ein Maturity-Report für ein Projekt verdeutlicht beispielsweise, welcher Prozentsatz an Teilen sich noch in frühen Reifegradstadien befindet und zeigt den derzeitigen Projektfortschritt. Durch Abfrage der aktuellen Menge digitaler Zwillinge pro Abteilung lassen sich Rückschlüsse ziehen, wo in der Organisation momentan Engpässe bestehen. Darüber hinaus kann für eine konfigurierte Produktstruktur der aktuelle Reifegrad mit einer 3D-Visualisierung dargestellt werden, wodurch grafisch verdeutlicht wird, welche Bereiche sich noch in frühen Reifegradstadien befinden.

Resümee

Prozessinnovationen mit Hilfe digitalisierter Unternehmensprozesse können insbesondere im Hochlohnland Schweiz entscheidend zum Erfolg beitragen. Bereichsübergreifende Prozesse mit hochgradiger Arbeitsteilung und Vernetzung erfordern zwar aufwendigere Lösungen, besitzen jedoch ein immenses Nutzenpotenzial und lassen sich vom Mitbewerb ungleich schwerer kopieren als Produktinnovationen. Der Einsatz digitaler Modelle und IT-gestützter Methoden in Unternehmensprozessen wird daher weiter zunehmen und eine wichtige Erfolgskomponente werden.

Autor: Dr. Robert Montau ist Dozent im Studiengang MAS Industrie 4.0 an der Fernfachhochschule Schweiz