Flexible Fertigung und ihre Bedeutung für Unternehmen

Was ist die flexible Fertigung? 

Das Konzept einer flexiblen Fertigung beschreibt die Gesamtheit aller technischen / organisatorischen Maßnahmen, die es einem produzierenden Unternehmen ermöglichen, Aspekte der Fertigung kurzfristig umzustellen, neu zu organisieren oder anderweitig anzupassen. 

Die „klassische“ Produktion ist dagegen eher starr und linear ausgerichtet, mit spezifischen einzelnen Fertigungslinien. Sollen hier Anpassungen vorgenommen bzw. einzelne Maschinen umgerüstet oder Kapazitäten anders genutzt werden, ist dies meist mit einem sehr viel höheren Aufwand verbunden, da weder Maschinen noch Prozesse darauf ausgelegt sind.

Die Relevanz flexibler Fertigung – Was das Konzept so wichtig macht 

Die perspektivische Umstellung der eigenen Fertigung in Richtung einer flexiblen Fertigung kann für Unternehmen eine Reihe an Vorteilen mit sich bringen.

Kundenanforderungen

Mit teils immer komplexeren Fertigungsaufträgen oder spezifischen Anforderungen müssen Betriebe sicherstellen, dass sie diese Wünsche seitens der Kunden auch in Zukunft bedienen können – ohne lange Umrüstzeiten an Maschinen. Die systematische Umstellung hin zu einer deutlich flexibleren Fertigung hilft Unternehmen dabei, mit solchen Wandlungsprozessen Schritt zu halten.

Time-to-Market

Eine effiziente Produktion hilft wesentlich dabei, fertige Produkte bzw. Produktbestandteile schnell bereitstellen und auf den Markt bringen zu können. Je eher Unternehmen Produkte wiederum auf den (inländischen oder internationalen) Markt anbieten können (kurze Time-to-Market), desto besser die Aussichten, sich relevante Marktanteile in den jeweiligen Produktfeldern zu sichern.

Anpassung & Wettbewerbsfähigkeit

Mit Blick auf die Menge und Vielfalt an Produkten, die im produzierenden Gewerbe gefertigt werden, stellt die Fähigkeit einzelner Unternehmen, flexibel eine ganze Reihe solcher Aufträge zu bedienen, einen offenkundigen Wettbewerbsvorteil dar. Gleichzeitig können Unternehmen mit einer flexiblen Fertigung auch auf neue regulatorische Vorgaben oder Lieferengpässe schneller reagieren und ihre Produktion neuen Gegebenheiten anpassen.

Digitalisierung in der Produktion

In modernen Fertigungsbetrieben fließen heute schon zahllose Datenströme zusammen. Eine leistungsfähige MES-Software ist essenziell, um diese Daten für sich nutzbar zu machen. Der effiziente Einsatz vieler begleitender Technologien wie etwa digitaler Zwillinge und Co. wird dadurch ermöglicht und rentabel – gleichzeitig werden dadurch aber auch die Grundvoraussetzungen für eine flexible Fertigung geschaffen. 

Kontinuität der Produktion

Für eine gute Wirtschaftlichkeit der Produktionsanlagen braucht es eine möglichst optimale Auslastung der Maschinen. Diese muss bestenfalls zu jeder Zeit gegeben sein und gleichzeitig notwendige Wartungsmaßnahmen berücksichtigen. Eine flexible Fertigung berücksichtigt daher auch Aspekte der vorausschauenden Instandhaltung für eine exakte Planbarkeit von Stillstandzeiten.

Dimensionen flexibler Fertigung 

Wenn es um die Flexibilität innerhalb der Fertigung geht, ist es sinnvoll, einzelne Teilbereiche für sich zu betrachten und zu analysieren. So lässt sich gut herausarbeiten, welche Dimensionen der Flexibilität existieren und wie diese die tatsächliche Produktion beeinflussen.

• Flexibilität der Prozesse
  Eine flexible Produktion arbeitet nicht nach einem strikten Schema F, sondern erlaubt die Anpassung der Prozesse entsprechend den Gegebenheiten und der Auftragslage. Es wird das Verfahren gewählt, welches einen erfolgreichen Abschluss eines Auftrags erlaubt, ohne dabei Abstriche bei der Qualität hinnehmen zu müssen.
• Flexibilität der Zeit
  Flexible Fertigungssysteme erlauben eine exakte Planung, die die fristgerechte Fertigstellung von Produktionsvorgängen gewährleistet. Aspekte wie eventuelle Ausfälle bzw. Wartungsintervalle und Co. werden auf Basis von Maschinendaten ebenso berücksichtigt. Darüber hinaus lassen sich dank vielseitiger Tools auch weitere Faktoren wie etwa saisonale Aufträge planen und (de-)priorisieren.
• Flexibilität des Personals
  Viele Aufgaben innerhalb der Fertigung werden soweit optimiert und standardisiert, dass Fachkräfte sich exklusiv um wirklich dringende und geschäftskritische Vorfälle kümmern können. Durch die optimierte Planbarkeit sämtlicher Vorgänge entfällt zudem bestenfalls die Notwendigkeit für teure Überstunden.
• Flexibilität der Technologie
  Die Integration von MES-Systemen in den Produktionsprozess ist vielfach bereits Standard. Eine konsequent flexibel angelegte Fertigung kann jedoch – mit Hilfe eines passenden modularen Systems – aus technischer Sicht nahezu unbegrenzt weiterentwickelt und skaliert werden. Dies reicht vom integrierten Materialmanagement bis tief in den Bereich Cloud Computing hinein. 

Diese vier Dimensionen der Flexibilität sollten Unternehmen mindestens berücksichtigen, wenn sie das Konzept einer stärker flexibilisierten Produktion für sich evaluieren. In der Praxis kann dieses Konzept Unternehmen sowohl Prozesse erleichtern als auch betriebliche Kosten senken – und das über mehrere Ebenen.

Flexible Fertigung – Herausforderungen in der Umsetzung

Was in der Theorie klar und schlüssig klingt, bringt bei der Integration in den Unternehmens-Alltag eine Reihe von Herausforderungen und Problemstellungen mit sich. Das gilt besonders für die nachfolgenden Bereiche:

Komplexität der Fertigung

Je größer ein Unternehmen ist und je mehr Aufträge dieses (multinational) erfüllt, desto komplexer fällt auch die Fertigung aus. Bei der Verfügbarkeit diverser Ressourcen sind unter Umständen gleich mehrere Lieferketten mit mehreren Zwischenstationen zu betrachten, die nicht zu 100% transparent abgebildet werden können. 

So bleiben schon entlang der Wertschöpfungskette Ungewissheiten und Ineffizienzen, die durch entsprechende Kontrollmechanismen (Reportings / KPIs etc.) nach Möglichkeit mitigiert werden sollten.

Datensilos / Informationssilos

Die Schwierigkeit, akkurate Echtzeitdaten rund um Prozesse zu erhalten, findet sich häufig auch im eigenen Unternehmen. Für eine flexible Fertigung braucht es einen effizienten und umfassenden Datenaustausch über alle Abteilungen hinaus.

Häufig wird dies aber nicht praktiziert, da weder das notwendige Bewusstsein noch die technischen Systeme dafür gegeben sind. Meist sind diese Strukturen historisch gewachsen und müssen erst gezielt aufgebrochen werden.

Schnittstellenproblematik

Dem effizienten Austausch zwischen Abteilungen steht häufig auch die Technik im Weg. Eine flexible Fertigung lebt von (Echtzeit-)Daten, doch Probleme mit Schnittstellen können die Bereitstellung von Informationen zwischen ERP, MES und der Shopfloor-Ebene maßgeblich erschweren.

In gewissen Fällen kann dies durch inkompatible Dateien oder abweichende Standards bedingt sein. Dies führt unweigerlich zu Ineffizienzen in der Bereitstellung / Auswertung von Informationen und kann zudem auch Fehler (bei der Datenübertragung) begünstigen.

Fachkräftemangel

Gleichzeitig wird der Vorsatz, eine flexible Fertigung zu etablieren, häufig auch dadurch erschwert, dass Unternehmen die entsprechenden Fachkräfte fehlen. Denn für eine korrekte Integration und Verknüpfung von IT und Maschinen braucht es interdisziplinäre Kompetenzen auf Seiten der Mitarbeiter.

Produzierende Betriebe stehen hier also ebenso vor der Herausforderung, Fachkräfte anzuwerben oder bestehendes Personal aktiv in diese Richtung weiterzuentwickeln. Beide Prozesse binden wertvolle Ressourcen.

Flexible Fertigung in der Praxis – Wie das Konzept funktioniert

Trotz aller Herausforderungen wird das Grundprinzip der flexiblen Produktion heute bereits bei zahlreichen Unternehmen erfolgreich angewandt. Wo immer diese zum Einsatz kommt, sind folgende Aspekte von zentraler Bedeutung

• Echtzeitdaten
  Sind Datensilos beseitigt und Schnittstellenproblematiken gelöst, stehen den Betrieben Echtzeitdaten aus der gesamten Fertigung an einer zentralen Stelle zur Verfügung. Moderne Sensorik ermöglicht auch bei älteren Maschinen eine exakte Erfassung der wichtigsten Maschinendaten zur späteren Auswertung. 

  Darüber hinaus sorgt die hohe Verfügbarkeit von Maschinendaten auch dafür, dass Leistungsparameter einzelner Maschinen (oder ganzer Produktionsstandorte) nun leichter vergleichbar und quantifizierbar sind. Dies schafft ein notwendiges Maß an Transparenz.

• Adaptive Planung
  Das Prinzip ist einfach: Sich ändernde Begebenheiten ziehen Änderungen in der Fertigung nach sich. Flexible Fertigungssysteme sind darauf ausgelegt, auch bei plötzlichen Änderungen (unerwarteter Ausfall einer Maschine / Verzögerungen bei Lieferanten) Anpassungen in der Produktion einplanen zu können.

• Autonome Entscheidungsfindung
  Eine intelligente Planung ist wirkungslos, wenn niemand auf Basis dieser Planungen Entscheidungen trifft. Dank der Fortschritte im Bereich KI geht die Entwicklung an dieser Stelle immer stärker in Richtung von KI-Systemen, die anhand der gegebenen Informationen (semi-)autark Entscheidungen treffen.

  So kann eine KI etwa anhand vorliegender Maschinendaten entscheiden, dass bestimmte Maschinen zu stark bzw. zu schwach ausgelastet sind und entsprechend Aufgaben umverteilen. Oder sie kann veranlassen, dass Wartungsaufträge vorgezogen werden, da bestimmte Maschinendaten Anomalien aufweisen.

Klar ist, dass gerade für produzierende Betriebe eine möglichst flexible Fertigung – in der Regel vermutlich auch KI-gestützt – ein wesentlicher Wettbewerbsfaktor sein wird. Eine optimale digitale Vernetzung aller Ebenen ist dafür eine Grundvoraussetzung. Gerne unterstützen wir bei GFOS Ihr Unternehmen dabei – setzen Sie sich mit uns gerne dazu in Kontakt.