UdZ 1/2015 Unternehmen der Zukunft Zeitschrift für Betriebsorganisation und Unternehmensentwicklung ISSN 1439-2585 Forschung nutzen. Mehrwert schaffen.
Impressum UdZ Unternehmen der Zukunft FIR-Zeitschrift für Betriebsorganisation und Unternehmensentwicklung, 16. Jg., Heft 1/2015, ISSN 1439-2585 UdZ Unternehmen der Zukunft informiert mit Unterstützung des Landes Nordrhein-Westfalen drei Mal im Jahr über die wissenschaftlichen Aktivitäten des FIR. Herausgeber FIR e. V. an der RWTH Aachen Campus-Boulevard 55 52074 Aachen Tel.: +49 241 47705-0 Fax: +49 241 47705-199 E Mail: info@fir.rwth-aachen.de Internet: www.fir.rwth-aachen.de Direktor Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Günther Schuh Prof. Dr.-Ing. Achim Kampker, M. B. A. Geschäftsführer Prof. Dr.-Ing. Volker Stich Leiter Geschäftsbereich Forschung Dr.-Ing. Gerhard Gudergan Leiter Geschäftsbereich Industrie Dr.-Ing. Carsten Schmidt Bereichsleiter (inhaltlich verantwortlich für dieses Heft) Dienstleistungsmanagement: Dr.-Ing. Christian Fabry Informationsmanagement: Dipl.-Inform. Violett Zeller Business-Transformation: Dr.-Ing. Gerhard Gudergan Produktionsmanagement: Dr.-Ing. Niklas Hering; Dipl.-Wirt.-Ing. Jan Reschke Redaktionelle Mitarbeit Julia Quack van Wersch, M.A. Simone Suchan M.A. Korrektorat Simone Suchan M.A. Dipl.-Gyml. Taissia Fernández de la Peña Satz und Bildbearbeitung Julia Quack van Wersch, M. A. Druck AWD Druck + Verlag GmbH Copyright Kein Teil dieser Publikation darf ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung des Herausgebers in irgend einer Form reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Bildnachweis Titelbild (rechts): FIR e. V. an der RWTH Aachens; Titelbild (links): FIR e. V. an der RWTH Aachen; Soweit nicht anders angegeben: FIR e. V. an der RWTH Aachen Einfach diesen QR-Code mit Ihrem Smartphone einscannen und die aktuelle UdZ online lesen! 2 UdZ Unternehmen der Zukunft 1/2015
Inhaltsverzeichnis 6 9 Der Themenkompass der UdZ 1-2015 Die Hightech-Strategie der Bundesregierung als beispielhafter Ordnungsrahmen für die Arbeit des FIR Rückblick: FIR stellte Status quo und Lösungsmöglichkeiten der Industrie 4.0 auf den ERP-Tagen vor Mit dem Navigationsgerät auf die Straße und im Blindflug durch die Produktion? 36 Business-Transformation Phänomene, Prozesse und Methoden der Veränderung von Unternehmen verstehen 38 Komplexität in Unternehmenstransformationen beherrschen Wie das Konzept der Orchestrierung große Transformationsvorhaben für Entscheidungsträger beherrschbar macht FIR-Forschungsprojekte Studien, Standards und Publikationen 12 14 16 19 23 25 28 BigPro: Einsatz von Big-Data-Technologien zum Störungsmanagement in der Produktion Big-Data-Einsatz und eventbasierte Regelung zur Gestaltung von robusten Produktionssystemen ServSync: Servicesynchronisation mittels Takt Konzept zur Synchronisation der Erstellungsprozesse technischer Dienstleistungen DELFIN: Dienstleistungen für Elektromobilität Förderung von Innovationen und Nutzerorientierung Entwicklung von Strategien und Konzepten für innovative Dienstleistungen im Wertschöpfungssystem Elektromobilität GradeIT: Mit optimierten IT-Prozessen das Fundament der Unternehmens-IT schaffen Entwicklung einer KMU-spezifischen Bewertungsmethode für IT-Prozesse kleinerer und mittlerer IT-Service-Provider DigiKMU: Strategische Ausrichtung der Unternehmens-IT zur Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten Entwicklung einer Methode zur Unterstützung von KMU ELIAS: Engineering und Mainstreaming lernförderlicher industrieller Arbeitssysteme für die Industrie 4.0 Konfiguration bedarfsgerechter Lernlösungen Smart-Logistic-Grids: Realisierung eines echtzeitfähigen Risikomanagementsystems Konzeption und Durchführung eines Feldversuchs bei der ZITEC Industrietechnik GmbH 42 42 43 43 44 45 47 47 Kostenlose FIR-Edition: Smart Watts erschienen Gestaltung des Energiesystems der Zukunft in der Modellregion Aachen FIR-Editionsband SISE erschienen Synergetisches, interaktives und selbstorganisiertes E-Learning in Unternehmen mit komplexer Wertschöpfungskette FIR-Editionsband Smart.NRW erschienen Supply-Chain-Exzellenz mittels adaptiver Planungsprozesse und RFID-Source-Tagging auf Caselevel in der Konsumgüterbranche von NRW FIR-Studie Stammdatenmanagement in der produzierenden Industrie erschienen Veröffentlichung: Nachhaltige Effizienzsteigerung im Service Verschwendung vermeiden Prozesse optimieren CRM-Praxis 2014/15: CRM-Systeme in Unternehmen Ziele, Nutzen und Herausforderungen FIR-Whitepaper Smart Operations erschienen Produktionsumfeld 2030 Explorative Studie KMU-spezifische Präferenzanalyse von Communitymerkmalen und deren Ausprägungen des FIR erschienen 32 Smart Maintenance: Industrie 4.0 in der Instandhaltung Integrative Softwarelösungen für ein intelligentes, bedarfsorientiertes Instandhaltungsmanagement in komplexen Produktionsumgebungen 35 Projektankündigungen Neubewilligte Forschungsprojekte des FIR e. V. an der RWTH Aachen UdZ Unternehmen der Zukunft 1/2015 5
Smart Maintenance: Industrie 4.0 in der Instandhaltung Integrative Softwarelösungen für ein intelligentes, bedarfsorientiertes Instandhaltungsmanagement in komplexen Produktionsumgebungen Projekttitel Smart Maintenance Projekt-/ Forschungsträger BMBF; DLR Förderkennzeichen 01IS14028D Projektpartner GreenGate AG; Promicron GmbH & Co. KG; flexis AG, Ansprechpartner Roman Emonts-Holley, M. Sc. Internet www.smartmaintenance.de Ziel des Projekts Smart Maintenance ist eine neuartige Softwarelösung für ein vorausschauendes Instandhaltungsmanagement, welches neben der Erfassung des aktuellen Maschinenzustands auch die aus der Produktionsplanung ableitbare bevorstehende Maschinenbelastung (Auslastungsgrad, Beanspruchung) berücksichtigt. Vor diesem Hintergrund soll die bestmögliche Wartungsplanung für eine maximierte Einsatzfähigkeit des Produktionssystems als Ganzes ermittelt werden. Das übergeordnete Ziel ist die bedarfssynchrone, sichere und flexible Optimierung von Instandhaltung und Produktion durch Erforschung der Grundlagen für ein System zur Generierung mehrdimensional optimierter Handlungsempfehlungen. Die angestrebte IT-Lösung wird nicht nur erstmals die durchgängige Verarbeitung aller relevanter Betriebsinformationen ermöglichen, sondern dank flexibler Datenaustauschroutinen und mithilfe neuer Methoden zur performanten Handhabung hochvolatiler Daten auch in der Gebrauchstauglichkeit völlig neue Maßstäbe setzen. Softwaretechnische Grundlage hierfür ist die Erforschung eines innovativen Smart- Objects-Konzepts sowie die Strukturierung und erweiterte Funktionalisierung durch eine neuartige Smart-Objects-Bibliothek. Das Forschungsprojekt Smart Maintenance mit dem Förderkennzeichen 01IS14028D wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Ausgangssituation Instandhaltungsmanagement bedeutet heute noch in vielen produzierenden Unternehmen die Planung und Abwicklung von notwendigen oder routinebedingten Wartungsmaßnahmen, deren Prioritäten häufig hinter die Vorgaben der Produktion gestellt werden. Dabei entfallen, je nach Branche, 15 40 Prozent der Produktionskosten auf fertigungsbezogene Instandhaltungsmaßnahmen [1], sodass sie mittlerweile die Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens signifikant beeinflussen. Das jährliche Umsatzvolumen von ca. 250 Mrd. Euro zeigt auch in der volkswirtschaftlichen Betrachtung eine hohe Relevanz des Instandhaltungssektors, die deutlich über anderen, zumeist stärker beachteten Industriebranchen einzuordnen ist. Aufgrund zunehmender Komplexität der Produktion (s. Bild 1), Volatilität von Auftragseingängen und Variantenreichtum der Produkte bei immer kürzeren Planungshorizonten gewinnt ein flexibles und leistungsfähiges Instandhaltungsmanagement zur Maximierung der Produktionsverfügbarkeit und Minimierung von Ausfallrisiken und Wartungs-/ Betriebskosten rasch an Bedeutung. Nach dem Bild 1: Anlagenkomplexität (Anzahl verbauter Elemente, Anzahl Verknüpfungen zwischen den Elementen und Art der Verknüpfung) im Verlauf der Zeit (Quelle: FIR-Expertenstudie 2010) 32 UdZ Unternehmen der Zukunft 1/2015
Stand der Technik bieten aber weder die etablierte statische bzw. reaktive Instandhaltung noch aus der Forschung abgeleitete Konzepte der zustands- oder zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung praktikable und zugleich leistungsfähige Lösungen. Auch die für ein im oben genannten Sinne optimiertes Instandhaltungsmanagement maßgeblichen Softwaresysteme Condition-Monitoring, Betriebsführung, Produktionsplanung existieren bisher nur als anwendungsspezifische Insellösungen und bieten in dieser Form keine echten Entwicklungsoptionen. Für eine trag- und zukunftsfähige Lösung muss der Wartungsbedarf bereits auf der Ebene der einzelnen Produktionsanlage mit einem zustandsspezifischen Zeithorizont gefasst, im Kontext der gesamten Produktionsumgebung bewertet bzw. priorisiert und gleichzeitig mit der Produktionsplanung abgestimmt werden. Die Kopplung anlagenbezogener Zustandsüberwachungen an bedarfsorientierte Instandhaltungsstrategien bietet hier gute Voraussetzungen. Allerdings fehlt es bislang an einer flexiblen Softwarelösung, die heterogene Systemlandschaften und komplexe, teils wenig strukturierte Daten aus unterschiedlichen Diagnose- und Planungsebenen konsistent und benutzerfreundlich abbildet und für eine intelligente Instandhaltungsdisposition leistungsfähig verarbeiten kann. Denn nur eine anlagenübergreifende Wartungsplanung ist in komplex gekoppelten Produktionsprozessen wirklich sinnvoll. Projekt Smart Maintenance Vor diesem Hintergrund zielt Smart Maintenance auf die Entwicklung einer neuartigen Softwarelösung für ein vorausschauendes Instandhaltungsmanagement ab, das sowohl den aktuellen Maschinenzustand als auch die aus der Produktionsplanung ableitbare anstehende Maschinenbelastung (Auslastungsgrad, Beanspruchung) einbezieht und vor diesem Hintergrund die bestmögliche Wartungsplanung für eine maximierte Einsatzfähigkeit des Produktionssystems als Ganzes ermittelt. Der übergreifende Ansatz ermöglicht es erstmals, die multikriteriellen, mehrschichtigen Entscheidungsprobleme der Instandhaltung in einem modularen Softwarewerkzeug vollständig abzubilden und über alle relevanten Faktoren optimiert zu lösen. Nur eine derart umfassende Lösung kann Instandhaltungsmaßnahmen sowohl in Abstimmung auf Maschinenzustand und -verfügbarkeit als auch auf Rahmenvorgaben von Produktionssystem und dynamischer Produktionsplanung optimal koordinieren. Übergeordnetes Ziel ist also die bedarfssynchrone, sichere und flexible Optimierung von Instandhaltung und Produktion durch Erforschung der Grundlagen für ein System zur Generierung mehrdimensional optimierter Handlungsempfehlungen. Eine schematische Übersicht über die angestrebten Softwaremodule und deren wesentliche Funktionalitäten gibt Bild 2. Die angestrebte IT-Lösung wird nicht nur erstmals die durchgängige Verarbeitung aller relevanten Betriebsinformationen ermöglichen, sondern dank flexibler Datenaustauschroutinen und mithilfe neuer Methoden zur performanten Handhabung hochvolatiler Daten auch in der Gebrauchstauglichkeit völlig neue Maßstäbe setzen. Softwaretechnische Grundlage hierfür ist die Erforschung eines innovativen Smart- Objects-Konzepts sowie die Strukturierung und erweiterte Funktionalisierung durch eine neuartige Smart-Objects-Bibliothek. Mithilfe dieses Ansatzes sollen dynamische Daten (Informationen und Handlungsanweisungen) Bild 2: Schema der angestrebten Gesamtlösung und der einzelnen Module UdZ Unternehmen der Zukunft 1/2015 33
Bild 3: Voraussichtlicher Datenfluss im Projekt Smart Maintenance über bisherige Systemgrenzen hinweg effizient kommuniziert werden. Aktueller Stand des Projekts Das Projekt Smart Maintenance ist Ende 2014 erfolgreich mit einem Kick-off bei der GreenGate AG in Windeck gestartet. Seitdem wurden vier Usecases bei den Partnern ausgearbeitet: Dabei sind verschiedene Maschinentypen und Bauteile zunächst auf bestehende Sensorik untersucht worden. Im weiteren Verlauf wurden mit den Instandhaltungsund Produktionsleitern der Partnerunternehmen verschiedene Usecases erarbeitet. Im Fokus des FIR stand dabei die konzeptionelle Entwicklung der Smart Objects im Bereich Instandhaltung. Dazu wurde gemeinsam mit den Projekt- und Anwendungspartnern eine Definition von Smart Objects für das Projekt Smart Maintenance vorgenommen: Smart Objects haben zwei Komponenten: Es sind die physischen Bauteile, die mit vollautomatisierter Datenerfassung und Weiterleitung (Sensorik) ausgestattet werden. Weiterhin haben die Smart Objects eine digitale Komponente, die Datensätze in der Smart- Objects-Bibliothek. Welche Datensätze bisher beschrieben werden müssen, um eine Smart-Objects-Bibliothek mit sinnvollen und benötigten Informationen zu befüllen, wurde ebenfalls diskutiert. Die bisher identifizierten benötigten Datensätze sind dabei: Steigung der Verschleißkurve Grenzwert für Instandhaltungsmaßnahmen (Ampelfunktion) Werkzeug (zur Identifikation des Alters und Abnutzungsgrads) Werkstück (Einflussfaktor auf die Steigung der Verschleißkurve) Wie kommunizieren die Systeme aber nun untereinander mit den identifizierten Datensätzen? Um die Datenerfassung und den Datenfluss besser visualisieren zu können, wurde gemeinsam ein Datenflussdiagramm (s. Bild 3) erarbeitet. In Bild 3 ist dargestellt, wie die Daten der Sensorik an den Maschinen in die Smart-Objects- Bibliothek fließen und dort mit den Daten des ERP-Systems des Anwendungspartners und der Feinplanung von flexis verarbeitet werden. Dabei wurde beschlossen, dass pro-micron die Rolle der Vorverarbeitung der Sensorikdaten einnimmt, indem Grenzwerte und Verschleißverläufe dargestellt und ausgewertet werden. Die Vorverarbeitung erfolgt in einem eigenen System und liefert Daten an die Smart-Objects- Bibliothek. Diese Daten sind die Grundlage der Instandhaltungsplanung von GreenGate und der Produktionsplanung von flexis. Nächste Schritte des Projekts In den folgenden Arbeitspaketen werden die identifizierten Daten und Informationen verar- 34 UdZ Unternehmen der Zukunft 1/2015
beitet. Dabei ergeben sich folgende Aufgaben und Fragestellungen: 1. Erforschung von Implementierungsvarianten für die Smart-Objects- Bibliothek: Wie und wo kann eine Smart-Objects- Bibliothek im Unternehmen angelegt und betrieben werden? 2. Erforschung der algorithmenbasierten Anpassung der Instandhaltungsstrategie: Wie sehen Algorithmen aus, die automatisiert Handlungsempfehlungen für eine bedarfsgerechte und individuelle Instandhaltungsstrategie aussprechen können? Diese Fragestellungen/Arbeitspakete werden mit Hilfe der Anwendungspartner zunächst erarbeitet und validiert. Daraufhin werden die Ergebnisse generalisiert, um deren Nutzung unternehmens- und branchenunabhängig garantieren zu können. Literatur [1] Biedermann H: Anlagenmanagement: Managementinstrumente zur Wertsteigerung. TÜV Media GmbH, Köln 2008. Roman Emonts-Holley, M.Sc. FIR, Bereich Dienstleistungsmanagement Fachgruppe Community-Management Tel.: +49 241 47705-221 E-Mail: Roman.Emonts-Holley@fir.rwth-aachen.de