Optimierung von Montageprozessen durch Digitalisierung Interaktive Planspiele mit LEGO Serious Play

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Viktor Maus
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1 Optimierung von Montageprozessen durch Digitalisierung Interaktive Planspiele mit LEGO Serious Play Mittelstand 4.0-Agentur Prozesse Samuel Horler, TU Chemnitz, Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb Berlin,

2 Definition und Einordnung Montageprozesse Montage Gesamtheit aller Vorgänge, die dem Zusammenbau von geometrisch bestimmten Körpern dienen. Dabei kann grundsätzlich formloser Stoff zur Anwendung kommen. Handhaben Fügen Kontrollieren Justieren Sonderoperationen Zusammensetzen Füllen An-/Einpressen Kleben Fügen durch Schweißen Speichern Menge verändern Bewegen Sichern Kontrollieren Auf Basis von: VDI 2860, DIN

3 Relevanz von Montageprozessen Aspekte der Montage (in Unterscheidung zur Fertigung)* - Hohe Komplexität der Arbeitsaufgabe/ hohe Variantenvielfalt - Hohe Positioniergenauigkeit/ Prozesssicherheit - Sehr geringe Taktzeiten - Ständige personelle Überwachungs- und Einsatzbereitschaft nötig Zusammenwirken von Mensch + Technik + Organisation Mehrwerte der Digitalisierung durch - Prozesstransparenz - Produktivitätssteigerung - Effizienzsteigerung Hohe Digitalisierungspotenziale *nach: Wiendahl Handbuch Fabrikplanung,

4 Relevanz von Montageprozessen In welchen Unternehmensbereichen würden Ihnen aktuelle Daten aus der Produktion den größten Mehrwert bringen? (n=526, Mehrfachnennungen möglich) 30% 27,6% 25% 20% 19,4% 15% 10% 12,9% 11,0% 11,0% 9,9% 8,2% 5% 0% Produktion Logistik Produkt- Vertrieb Manage- Beschaffung Controlling entwicklung ment Quelle: Fraunhofer IPA Industrie 4.0: Entwicklungsfelder für den Mittelstand,

Montageprozesse - Betrachtungsbereiche der Digitalisierung 5 6 4 M Montagearbeitsplatz Rohmaterial Anbauteile Fertigprodukt Montageautomat 1 M Kommissionierwagen Montagearbeitsplatz L

5 Montageprozesse - Betrachtungsbereiche der Digitalisierung M Montagearbeitsplatz Rohmaterial Anbauteile Fertigprodukt Montageautomat 1 M Kommissionierwagen Montagearbeitsplatz L Kommissionierlager autom. Montage Arbeitsplatz Mensch-Maschine-Schnittstelle Werker-Assistenzsysteme Intelligente Werkzeuge 2 Datennutzung Technologien der Datenerhebung Schnittstellenstandardisierung Big Data und Data Analytics rollenbasierte Datenbereitstellung 3 Technologieeinsatz Automatisierungstechnologien 4 Intralogistik Bestandsmanagement Teileverfolgung 5 Prozessplanung Digitale Modellierung Prozesssimulation 6 Qualitätsmanagement kontinuierliche Prozessverbesserung Digitale Dokumentation Mess- und Prüfsysteme 5

6 nach Leitfaden Industrie 4.0 (VDMA, 2015) Industrie Smart Processes Digitalisierung von Montageprozessen - Szenarienüberblick Themenfelder Industrie 4.0 Datenverarbeitung in der Produktion Referenzprozesse Montage Digitale Montageanweisung Papierlose Fertigung Kollaborative Robotersysteme (Effizienzsteigerung/Verbesserung Ergonomie) Maschine-Maschine- Kommunikation Unternehmensweite Vernetzung IKT-Infrastruktur in der Produktion Mensch-Maschine- Schnittstellen Effizienz bei kleinen Losgrößen Automatisierung (monotoner) Montagetätigkeiten Intelligentes C-Teile-Management Mobile Endgeräte zur Informationsbereitstellung Smartphone, SmartWatch etc. Vertikale Integration (Fertigung MES ERP) zur Datennutzung Durchgängige Digitale Dokumentation der Produktionsprozesse Positionsbestimmung/Teileverfolgung in der Fertigung Intelligente Montagewerkzeuge & Vorrichtungen (Werker-Assistenzsysteme) Digitale Abbildung und Simulation von (Montage-)Prozessen Verknüpfung zum Qualitätsmanagement vorgelagerter Prozesse Basis: Markt- und Trendbeobachtung

7 Praxisbeispiel Zustandsüberwachung von Montageanlagen Einordnung - Mittelständisches Maschinenbauunternehmen (Sachsen) - Maschinenentwicklung + Lohnfertigung - Ziel: Einfaches Überwachungstool für die laufende Produktion Umsetzung - Maschineninformationssystem - Individuell einsetzbar durch kostengünstige und einfache Hardware Nutzen - Information über aktuelle Betriebszustände - Alarmierungsfunktion für Akutsituationen - Erkennung ungewöhnlicher Fehleranhäufungen - Messwertverläufe, Qualitätsanalysen Quelle: SITEC Industrietechnologie GmbH 12

Relevanz von Digitalen Trends in der Montage (n=192) Durchgängige digitale Dokumentation der Produktionsprozesse 6 22 17 44 Vorausschauende Wartung 7 24 22 36 Verknüpfung von QM vorgelagerter

8 Relevanz von Digitalen Trends in der Montage (n=192) Durchgängige digitale Dokumentation der Produktionsprozesse Vorausschauende Wartung Verknüpfung von QM vorgelagerter Prozesse Digitale Montageanweisungen/ papierlose Fertigung Mobile Endgeräte zur Informationsbereitstellung Zustands berwachung (Condition Monitoring) Vertikale Integration (Fertigung - MES - ERP) zur Datennutzung Positionsbestimmung bzw. Teileverfolgung in der Fertigung Automatisierung monotoner Montagetätigkeiten Digitale Abbildungen und Simulation von Prozessen Intelligente Montagewerkzeuge &Vorrichtungen Intelligentes C-Teile Management Kollaborative Robotersysteme % 20% 40% 60% 80% 100% weiß nicht/keine Angabe eher nicht relevant und überhaupt nicht relevant weder noch eher relevant und in sehr hohem Maß relevant 13

9 Interaktive Workshops mit LEGO Serious Play Strategischer Umgang mit der Digitalisierung Der Workshop für alle Bereiche des Unternehmens - abteilungsübergreifender Erfahrungs- und Wissensaustausch - Unterstützung bei Ideen- und Lösungsfindung - Interaktion und Konnexion anstelle von Textmassen und Präsentation Durchführung - Zielgruppen: Multiplikatoren, Kompetenzzentren Mittelstand Ideale Anzahl der Teilnehmer: 5-8 Personen - Eintägiger Workshop bei den Teilnehmern vor Ort Quelle: LEGO 14

Mittelständisches Unternehmen Getriebemanufaktur Landleben Mittelständisches Unternehmen Getriebemanufaktur Landleben 80 Beschäftigte Herstellung von Flachgetrieben hoher

10 Mittelständisches Unternehmen Getriebemanufaktur Landleben Mittelständisches Unternehmen Getriebemanufaktur Landleben 80 Beschäftigte Herstellung von Flachgetrieben hoher Individualisierungsgrad Eigenfertigung + Fremdbeschaffung von Einzelteilen Hoher Qualitätsanspruch Traditionelle Unternehmensausrichtung + unerkanntes Digitalisierungspotenzial 15

11 Was bedeutet für Sie Digitalisierung? Digitales Kundenmanagement vorbeugende Instandhaltung Digitale Montageanweisungen 60 GHz WLAN automatische Merkmalserfassung & -auswertung automatisches Berichtswesen Simulation von Produktionsprozessen geringes gemeinsames Verständnis Staplerleitsystem 16

12 Mehrwerte für Multiplikatoren Simulation von Produktionsprozessen Digitale Montageanweisungen vorbeugende Instandhaltung Digitales Kundenmanagement 60 GHz WLAN automatische Merkmalserfassung & -auswertung Staplerleitsystem Entwicklung einer gemeinsamen Vision für die Digitale Transformation Gemeinsames Verständnis der Digitalisierung durch greifbare Modelle Einbeziehung von verschiedenen Abteilungssichten Berücksichtigung interner/externen Einflussfaktoren Ableitung von Implementierungsansätzen Einblick in die interaktive Workshopmethode 17

13 Ausgeprägtes gemeinsames Verständnis 18

14 Exemplarischer Workshopablauf Impulsvortrag Einführung in die Digitalisierung von Unternehmensprozessen Aufgabenstellung Moderator stellt Aufgabe gemäß Zielstellung des Workshops Individuelle Modelle Teilnehmer bauen ein individuelles Modell mit LEGO- Bausteinen Präsentation Teilnehmer erläutern den anderen Workshop-Teilnehmern ihr Modell Gemeinsames Modell Alle Teilnehmer entwickelt auf Grundlage der individuellen Modelle ein gemeinsames Modell 19

15 Modellierung mit LEGO 20

16 Gemeinsames Modell - traditionell - 21

17 Gemeinsames Modell - digitalisiert - 22

18 Kontakt Mittelstand 4.0-Agentur Prozesse c/o TU Chemnitz, Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb Erfenschlager Str Chemnitz Samuel Horler

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