Durch individuelle und komplexe Prozesse zur Herstellung von Produkten ist der Einsatz sowohl von Standardlösungen, als auch von Individualentwicklungen, für Unternehmen von kleiner bis mittlerer Größe im Produktionsumfeld häufig nicht geeignet - der tatsächliche Schritt zur Industrie 4.0 fällt daher häufig schwer. Der Aufwand für die Entwicklung einer Individuallösung oder für die umfangreiche Anpassung einer Standardsoftware ist zu groß. Aus diesem Grund sind heute viele zentrale Produktionsprozesse, die einen nicht unerheblichen Teil des unternehmerischen Know-Hows abbilden, nicht durch IT-Systeme unterstützt. Diese Prozesse laufen in vielen Fällen manuell ab, begleitet durch papierbasierte Unterlagen oder einfache Excel-Dateien.

Wie in diesem Projektbeispiel bereits beschrieben, haben wir bei einem unserer Kunden solche manuellen Prozesse identifiziert und gemeinsam mit dem Kunden festgestellt, dass die Grundlage für die Potentialhebung in der Produktion die Erfassung von Betriebsdaten (BDE) darstellt. Deren Auswertung verspricht im kurz-, mittel- und langfristigem Planungszeitpunkt das notwendige Instrument für fundierte Entscheidungen hinsichtlich Produkt und Prozess. Zudem steht eine gesteigerte Transparenz gegenüber Kunden im Fokus.

Ziel war es, im Rahmen dieses Projektes ein System zu entwickeln, das die manuelle Steuerung von Aufträgen durch die Produktion auf Basis papierbasierter Auftragsunterlagen ersetzt und über das entsprechende Informationen zu den Aufträgen erfasst werden können - quasi die App-Grundlage für Industrie 4.0.

Unser Kunde ist ein mittelständisches Unternehmen mit eigener Fertigung. In der Produktion mit hoher Fertigungstiefe stellt unser Kunde Katalysatoren her, die unter anderem in Biogasanlagen eingesetzt werden.

Vorgehen

Basierend auf den Nutzer- und Prozessanforderungen, wurde das System zur Betriebsdatenerfassung und zum Auftragsmanagement spezifiziert und in Anlehnung an den EPC Information Services (EPCIS) Standard wurde ein Eventmodell entwickelt, um diverse Ereignisse im Produktionsprozess flexibel über die BDE aufnehmen zu können. Dies beinhaltet die Erzeugung von auftragsbezogenen Events an den Arbeitsstationen für den Eingang und den Ausgang von Aufträgen und erfasst folgende Informationen

• ID zur eindeutigen Identifikation des Events
• Referenz zum Bauteil, zur Charge oder zum Auftrag
• Prozessschritt, der die durchgeführte Tätigkeit zum Event beschreibt
• Ort in der Produktion bzw. Planung
• Zeitstempel des Events
• Eventinfo für die Sicherung prozessrelevanter Informationen (z.B. Qualitätschecks)

Für die Entwicklung der Applikation wurde die Microsoft Power Plattform genutzt und damit ein sog. Low-Code-Ansatz genutzt. Diese ermöglicht die Erstellung individueller Applikationen in einem Bruchteil (geschätzt 10%) der Entwicklungszeit, die für die Entwicklung einer nativen App notwendig wäre, unter der Voraussetzung, dass die gewählte Plattform zur Aufgabenstellung und den Anforderungen passt.

Im Wesentlichen besteht die Architektur der Anwendung aus drei Komponenten:

Die dargestellten Informationen werden für die Auftragsbearbeitung genutzt. Außerdem kann der Mitarbeiter Teil- oder Mehrmengen fertigen sowie Fehlermeldungen über das System erstellen. Im Rahmen der Bearbeitung werden die oben beschriebenen Events erfasst und gespeichert und stehen damit für Auswertungszwecke zur Verfügung.

Folgende Effekte haben sich bereits jetzt für den Kunden eingestellt (Auszug):

• Zeitersparnis bei der Planung, Vermeidung vieler Laufwege für den Produktionsplaner
• Steigerung der Qualität bei der Bearbeitung von Aufträgen
• Höhere Transparenz in der Produktion, da sich der Auftragsstatus nachverfolgen lässt
• Überwachung der Einhaltung der (Stations-)liefertermine
• Vereinfachte Kommunikation zwischen Planung und Produktion
• Erste Auswertungsmöglichkeiten für die Prozessplaner

Folgende Effekte für den Kunden werden in Zukunft durch die geschaffene Basis erwartet (Auszug):

• Weitere Zeitersparnisse im Planungs- und Produktionsprozess
• Steigerung der Qualität und Nachprüfbarkeit von Qualitätskennzahlen
• Entwicklung eines Kennzahlensystems auf Basis der erfassten Daten
• Verbesserung der internen Kommunikationswege, auch durch die Einbeziehung weiterer Abteilungen im Unternehmen
• Nutzung der geschaffenen Datenbasis für weitere Auswertungen und die Rückgabe der Ergebnisse in den Produktionsplanungsprozesse (Feinplanung)
• Semi-automatische Produktionsplanung und Steuerung, basierend auf der Losgrößenoptimierung an den Arbeitsstationen

Im Projekt wurde in einem sehr kurzen Zeitraum (20 Beratertage für Potentialanalyse, Umsetzung, Test und IT-Sicherheitsprüfung) ein System entwickelt, das operativ in der Produktion genutzt wird und das Anknüpfungspunkte für die weitere Digitalisierungsvorhaben bietet. Außerdem kann das System vergleichsweise einfach an Veränderungen im Prozess angepasst werden und der Kunde kann eigne Key-User schulen, die in Zukunft selbstständig Anpassungen am System vornehmen können.

Dieser Beitrag gibt einen weiteren Einblick in die Thematik Low-Code.

Dieses Projekt wurde durch das Förderprogramm go-digital des BMWI gefördert.

Herausforderung

Aufgrund von Unternehmenswachstum und stetig steigenden Auftragszahlen wird momentan die Fertigungsfläche erweitert. In diesem Zuge hat sich das Unternehmen mit der Fragestellung beschäftigt, wie die Fertigungsprozesse besser als bisher durch IT-Systeme unterstützt und optimiert werden können.

Vorgehen

Im Rahmen einer Prozessanalyse, angelehnt an die Methode des Werkstromdesigns, wurden Pain Points in der Produktion identifiziert. Die Fertigungsaufträge gelangen momentan über Papierzettel an die unterschiedlichen Arbeitsstationen. Bei der aktuellen Größe ist dies erstmal kein Problem, die Produktion funktioniert und Aufträge werden erfüllt. Die Vergrößerung der Produktionsfläche und zusätzliche Produktionsanlagen lassen die Prozesse mittelfristig so komplex werden, das eine papierbasierte Organisation einen unüberschaubaren Aufwand erzeugt und eindeutig fehleranfällig ist. 

Zudem führt dies im Kern auch heute schon zu fehlenden Informationen und zu folgenden drei Verbesserungspotentialen:

1. Der Status eines Auftrages ist intransparent und nur mit Suchaufwand recherchierbar - Der Kunde fragt aber: Wo ist mein Eilauftrag?
2. Exakte Produktionszeiten für die hergestellten Produkte sind nicht erfasst, wodurch eine Nachkalkulation der Aufträge nicht möglich ist - Das Controlling möchte wissen: Wie sind die Herstellungskosten für Produkt A?
3. Die Kapazitätsauslastung an den Arbeitsstationen ist nicht bekannt - Der Produktionsleiter plant die Produktion: Können wir nächste Woche 30 zusätzliche Produkte fertigen? 

In Workshops wurde ein Konzept für die zukünftige IT-Systemlandschaft des Unternehmens entwickelt. Standardprozesse (in diesem Fall z.B. der Vertrieb und die Buchhaltung) werden durch eine Standardlösung abgedeckt. Hierzu betreibt der Kunde bereits ein ERP-System, diskutiert aber darüber hinaus ein Neueinführungsprojekt. Individuelle Prozesse (u.a. die Prozesse in der Fertigung) hingegen sollen durch eine individuelle Lösung unterstützt werden, die gemeinsam mit SWMS entwickelt wird. Dabei soll keine aufwändige Anpassung von ERP-System Modulen oder die Einführung eines monolithischen MES Systems erfolgen. Vielmehr wird ein System entwickelt, das die bestehenden Fertigungsprozesse optimal unterstützt und das sich in Zukunft dynamisch an sich verändernde Prozesse und wandelnde IT-Landschaft anpassen kann. Startpunkt ist dabei die digitalisierte Auftragsverwaltung und Betriebsdatenerfassung in der Fertigung, wodurch die oben genannten Potentiale erreicht werden können.

Ergebnis

Es wird in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden ein Auftragsmanagementsystem entwickelt, dass moderne IT-Technologien orchestriert. Die Nutzoberfläche basiert auf einer Low Code Plattform, durch dessen Einsatz die schnelle Gestaltung von Oberflächen erreicht wird, die genau den Informationsbedarf an der jeweiligen Arbeitsstation abdecken. Ein weiterer Vorteil von Low-Code: Nach kurzer Einführung in das System kann der Kunde später selbständig einfache Änderungen an der Nutzeroberfläche vornehmen und dieses somit iterativ an seine Anforderungen in der Produktion anpassen. Zudem basiert das System im Backend auf einer noSQL Datenstruktur, wodurch sich das System einerseits an Veränderungen im Prozessablauf anpassen kann (z.B. das Hinzufügen oder Entfernen von Arbeitsstationen und Prozessschritten sowie die Erfassung weiterer Daten). An den Arbeitsstationen können so Events erfasst werden, die dann in Hinblick auf die Kapazitätsauslastung der Station, die Bearbeitungsdauer und den Auftragsstatus ausgewertet werden. Zudem kann das System nach und nach, gesteuert durch den Bedarf des Kunden, durch weitere Services und klassische MES-Funktionen erweitert werden, die bei der Auswertung, Informationsbereitstellung und bei der Fertigungsplanung unterstützen.

Herausforderung

Die Monteure und Prüfer unseres Kunden sind im Rahmen Ihrer Arbeit bei der Durchführung von Servicedienstleistungen an unterschiedlichen Windkraftanlagen unterwegs und erfassen sorgfältig, welche Arbeiten wann durchgeführt wurden. Die Informationen aus den Berichten sind nicht nur für die Abrechnung gegenüber den Auftraggebern relevant, sondern werden auch für die Verlohnung der Mitarbeiter genutzt.

Pro Monat mussten deshalb hunderte von PDF-Berichten mühselig von einer Mitarbeiterin in der Lohnbuchhaltung ausgewertet und geprüft werden. Dabei wurde nicht nur auf die reine Stundenanzahl geachtet, sondern es wurden Überstunden, Wochenendarbeiten, Spesen für Dienstreisen, Feiertagszuschläge, sowie Abzüge für bestimmte Zeiten, mit berücksichtigt. Zudem fertigen mehrere Mitarbeiter einen gemeinsamen Bericht an, wenn Arbeiten gemeinschaftlich durchgeführt wurden. Dies spart Zeit bei der Berichterstellung, macht die manuelle Auswertung aber umso komplexer.   

Vorgehen

Gemeinsam mit dem Kunden haben wir uns die Frage gestellt, ob es möglich ist diesen Arbeitsprozess so zu optimieren, dass er weniger zeitaufwendig und gleichzeitig noch zuverlässiger wird. Im Rahmen einer Analyse des Arbeitsflusses wurden die unterschiedlichen technologischen Optionen für diesen Anwendungsfall untersucht und mit dem Kunden diskutiert. Gemeinsam wurde entschieden, dass die Berichte im PDF Format beibehalten werden, da diese klassischer Weise ausgedruckt und in der Anlage des Auftraggebers hinterlegt werden. Gleichzeitig hatte sich der Arbeitsschritt der Erstellung der PDFs am Laptop bereits etabliert und war akzeptiert. 

Ergebnis

SWMS hat eine Anwendung entwickelt, über die die Monteure Ihre Arbeitsberichte über den Web-Browser hochladen.  Alle relevanten Daten werden von der Software ausgelesen und automatisch auf Plausibilität geprüft. Es wird unter anderem geprüft, ob Zeiten bereits eingereicht wurden. Danach werden die Informationen an den verantwortlichen Disponenten weitergeleitet. Dieser gibt die Berichte frei oder bittet den Ersteller um Nachbesserungen. Die Daten werden gespeichert und jeder Mitarbeiter kann die eigenen Berichte einsehen und weiß so transparent, wie viele Stunden er im laufenden und in vergangenen Monaten geleistet hat.

Am Monatsende werden alle freigegebenen Informationen ausgewertet. Das Softwaretool berechnet alle Stunden, Abzüge und Zuschläge je Mitarbeiter. Die Ergebnisse können dann in die Buchhaltungssoftware DATEV eingelesen und dort abschließend für die Verlohnung freigegeben werden. 

Der Aufwand für die Stundenverwaltung und Verlohnung unseres Kunden konnte durch das eingeführte System enorm reduziert werden. Ein Aufwand von ehemals mehreren Arbeitstagen kann jetzt innerhalb weniger Stunden abgeleistet werden. 

Neben diesem direkten Benefit werden aus der geschaffenen Datenbasis nach und nach weitere Mehrwerte geschaffen. Beispielsweise erfolgt inzwischen eine Auswertung unterschiedlicher Stundenarten (z.B. Arbeitszeit, Pausenzeiten, Reisezeiten, etc.). Anhand dieser Informationen können so kontinuierliche Prozessverbesserungen und neue Services geschaffen werden. Zudem verfügt das SWMS-System über eine Schnittstelle mit dem ERP-System des Kunden und tauscht hierüber Daten aus. Lesen Sie hierzu dieses Projektbeispiel.

Herausforderung

Nach der Arbeit ist vor der Arbeit - Nach dem erfolgreichen Einsatz am Ort des Geschehens müssen im Industrieservice weitere Arbeiten erfolgen. Dazu gehören Dokumentationspflichten des Einsatzes, Rechnungsstellung für den Endkunden inkl. Tätigkeitsnachweis und Abrechnung der Monteure inkl. aller einsatzspezifischen Zulagen.

Die Grundlage dieser nachgelagerten Tätigkeiten ist der sog. Montagebericht, der historisch als Papierbericht von den Monteuren vor Ort ausgefüllt wird. Mehrfach kopiert für Rechnungsstellung, Nachweis in der Anlagendokumentation und für die Verlohnung ist er die entscheidende Grundlage für den Kunden, das Serviceunternehmen und das Personal. 

Eine App zu Stundenerfassung? Eigentlich eine gute und naheliegende Idee, durch spezifische Anforderungen wie kundenindividuelle Formularvorlagen, die Notwendigkeit der Hinterlegung von physischen Dokumenten vor Ort oder die Berücksichtigung flexibler Teams führten Versuche mit standardisierten Software-as-a-Service-Lösungen jedoch leider nicht zum Erfolg.

Vorgehen

Nach der ausgiebigen Ist-Analyse des Prozesses wurden die Gaps zwischen Anforderungen und bisher eingesetzter SaaS-Lösung identifiziert und analysiert. Im Ergebnis waren die spezifischen Anforderungen durch die am Markt verfügbaren Kauf-Systeme nicht realisierbar. 

Eine schlanke Lösung auf Basis bestehender Services und Tools aus dem Cloud-Bereich wurde folglich konzipiert und innerhalb von 4-6 Wochen zur ersten Version umgesetzt. Entscheidender Faktor für den Erfolg war es, den Prozess der Dokumentation genau zu verstehen und hinsichtlich der Lösung "querzudenken", anstatt vermeintlich bestehende Lösungsansätze zu kopieren. Aus den Interviews mit den Monteuren ergab sich, dass PDF-Formulare für die Montageberichte gegenüber einer App favorisiert werden. Um trotzdem den Vorteil der digitalen Erfassung aller Daten zu haben, ermöglicht unsere erarbeitete Lösung inzwischen einen zu größten Teilen vollständig automatisierten Prozess. 

Grob skizziert sieht dieser wie folgt aus:

1. Die Serviceteams werden in der Disposition eingeteilt und einem Auftrag zugewiesen. Mit Statusänderung des Auftrags wird eine Meldung erzeugt, die automatisiert den Montagebericht im Auftragskopf vorausfüllt und per Email an die Serviceteams verschickt.
2. Die Serviceteams füllen die weiteren Zeilen des Berichts, d.h. Stunden und Tätigkeiten sowie Materialien aus. Zunächst per Mail und inzwischen per Upload-Portal wird dieser Bericht als Datei zurück ins System gebracht. Eine Version kann direkt ausgedruckt und vorschriftsgemäß vor Ort hinterlegt werden.
3. Alle Daten aus dem Formular werden automatisch gelesen, eine ganze Reihen an Checks wird automatisch durchgeführt und bei Problemen dem Mitarbeiter direkt mitgeteilt.
4. Wenn alles OK ist wird in einer sog. Bauleiterfreigabe noch ein manueller Check durchgeführt und der Bericht schließlich genehmigt.
5. Durch die Genehmigung werden automatische Meldungen an das ERP erstellt, so dass Stunden und Materialbuchungen auf die Aufträge erfolgen.
6. Monatlich werden alle eingegangen Daten genutzt, um die Lohnabrechnung für die Monteure zu erstellen, inkl. automatischen DATEV-Import.

Das nachfolgende Bild zeigt den Blick auf die Arbeit der Disponenten im neuen Portal zur Prüfung der eingegangenen Montageberichte und zur Bauleiterfreigabe.

Ergebnis

Unser Kunde konnte mit unserer Lösung innerhalb kürzester Zeit sehr aufwendige und lästige Dokumentationsarbeiten effizienter gestalten. Die skizzierte und letztlich umgesetzte Lösung passt sich dem individuellen Prozess an. Da standardisierte Software für den Anwendungsfall nach ausgiebiger Analyse nicht in Frage kam, konnten mit geringem eigenem Programmieraufwand und intelligenter Orchestrierung vorhandener Cloudservices mit sog. Serverless-Diensten eine nahezu vollständige Automatisierung eines Prozesses ermöglicht werden, der zudem nun Basis für weitere Optimierungsbemühungen ist.