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Gläserne Produktion
In Berlin-Adlershof, wo zu Beginn des 20. Jahrhunderts die ersten Motorflugzeuge Deutschlands getestet wurden, ist ein modernes Technologiequartier entstanden, in dem Freudenberg Sealing Technologies seit 2011 ein Werk für Pkw-Komponenten betreibt. Dessen IT-Rückgrat, das Manufacturing Execution System, gilt als wichtiger Schritt auf dem Weg zur Industrie 4.0.
Auf der gut halbstündigen Fahrt mit der S-Bahn von Berlin- Mitte in den Südosten der Stadt fährt eine größere Gruppe junger Passagiere mit. Einer von ihnen arbeitet unterwegs am Tablet. Dessen Betriebssystem funktioniert mit chinesischen Zeichen, er hat einen Editor geöffnet – offenbar programmiert er eine Software. An der Station Adlershof sammelt sich der Trupp, steigt aus und verteilt sich beim Verlassen des Bahnhofs im Quartier und auf dem Campus. Denn wo einst die ersten Motorflugzeuge Deutschlands getestet wurden, sind heute fünf Technologiezentren, zehn außeruniversitäre Forschungsinstitute mit 1.700 Beschäftigten und der mathematisch-naturwissenschaftliche Campus der Berliner Humboldt- Universität angesiedelt. Und nicht zuletzt – eine Produktionsstätte: Seit 2011 fertigt Freudenberg Sealing Technologies (FST) am Standort Berlin-Adlershof Dichtungsbälge und Achsmanschetten für Autofahrwerke. Jedes Jahr verlassen 100 Millionen Teile das Werk, in dem rund 220 Menschen arbeiten.
„Berlin-Adlershof bezeichnet sich als klügsten Kiez Berlins, und wir erleben hier viel Dynamik und Kreativität“, berichtet Dr. Matthias Götzfried, der das Werk von Freudenberg Sealing Technologies leitet. „Vor allem die Kombination von Start-ups und etablierten Unternehmen ist spannend, weil so innovative Ideen schnell in die Praxis umgesetzt werden können.“ Etwa bei der Digitalisierung der Fertigung.
Die Dichtungsbälge, die später auf die Kugelgelenke von Spurstangen, Längs- oder Querlenkern zu montieren sind, werden hier zwar in großen Stückzahlen produziert, zuvor aber für jeden Kunden und Anwendungsfall individuell konstruiert. Berlin- Adlershof ist für FST daher kein reiner Produktionsbetrieb. „Wir haben hier alle Funktionen eines kleinen Unternehmens und beschäftigen auch eigene Entwickler“, berichtet Götzfried. Weil die Geometrie der Bälge und die Auslegung der Dichtlippen immer wieder unterschiedlich sind, muss der Herstellungsprozess dabei hohen Anforderungen genügen. So richten die Produktionsingenieure beispielsweise die Werkzeuge immer wieder neu ein und justieren die Abläufe. „Um solche Prozesse zu digitalisieren, haben wir 2014 ein Manufacturing Execution System eingeführt“, schildert Götzfried auf dem Weg in die Produktionshalle.
Daten in Echtzeit statt Notizen auf dem Papier
Der Maschinenpark in der Werkhalle ist in zwei große Produktionsbereiche mit sieben Fertigungslinien unterteilt. Dazwischen stehen Behälter für die fertigen Produkte. Die meisten Maschinen laufen mit einem monotonen Geräusch. „Früher haben wir viel mit händischen Aufzeichnungen auf Papier gearbeitet, etwa zu Rohmaterialien, Produktionszielen, zum Ausschuss oder zu den jeweiligen Maschinenparametern“, berichtet Götzfried. „Jetzt haben wir eine digitale Produktion: Die Daten werden direkt aus den Maschinen ausgelesen und stehen in Echtzeit zur Verfügung.“ Das Manufacturing Execution System (MES) verknüpft einerseits die Maschinendaten mit dem übergeordneten ERP-System, mit dem unter anderem der Materialbedarf gesteuert wird, und bildet andererseits die Verbindung zum Maschinenpark in der Werkhalle.
Auf einer Startseite, die sich mit Tablets aufrufen lässt, bereitet das MES die Daten auf. Ist eine Maschine grün dargestellt, läuft sie störungsfrei und auf Zielleistung. Die Farbe Gelb signalisiert, dass die jeweilige Maschine derzeit zwar läuft, aber die Zielleistung nicht erreicht. Ist sie rot abgebildet, ist ein ungeplanter Stillstand aufgetreten. In diesem Fall sehen der Schichtleiter oder der Instandhalter auf dem Tablet sofort, welche Maschine betroffen ist, wo sie sich befindet, seit wann genau sie stillsteht und was der Grund dafür ist.
„Egal ob ein Metallteil klemmt, eine Zieltemperatur nicht erreicht wird oder die Werkzeugposition nicht ganz exakt ist – sollte eine Maschine anhalten, dann können die Kollegen den Fehler auf diese Weise zügig beheben“, betont Götzfried. „Besonders wichtig ist für uns, dass wir das MES bei alledem direkt in unsere Abläufe integrieren. So werden zum Beispiel Stillstände als Pop-up-Meldung aktiv angezeigt und müssen vom Verantwortlichen im MES quittiert werden.“ Weil die Daten in Echtzeit vorliegen, können die Einrichter und Instandhalter schneller als in der Vergangenheit reagieren und damit die Verfügbarkeit des Maschinenparks und die Ausbringung – also die Anzahl der ordnungsgemäß gefertigten Teile – direkt erhöhen. Außerdem können Schicht-, Produktions- und Werkleiter wichtige Betriebsdaten abrufen, etwa die Ausbringung als Prozentangabe von Ziel und Ist-Wert, oder noch detailliertere Kennzahlen wie Verfügbarkeit, Zykluszeit und Ausschuss.
Die gesammelten Daten werden auch den Prozesstechnikern von Freudenberg Sealing Technologies zur Verfügung gestellt. Auf Basis der dokumentierten Fehlerprofile können diese dann die Maschinen optimieren und zukünftige Fehler schon im Vorfeld vermeiden. Die Instandhalter wiederum nutzen die Daten, um die Wartungsintervalle genauer an den tatsächlichen Bedarf anzupassen oder um die Wartungen besser in die Produktionsabläufe zu integrieren. Steht etwa ohnehin ein Werkzeugwechsel an, lassen sich notwendige Arbeiten genau in diesem Zeitraum erledigen. „Unser MES liefert auch die Datenbasis für eine zukünftige vorausschauende Wartung“, sagt Götzfried.
Berlin-Adlershof bezeichnet sich als klügsten Kiez Berlins, und wir erleben hier viel Dynamik und Kreativität.
Dr. Matthias Götzfried, Werksleiter Berlin-Adlershof, FST
Die größte Herausforderung liegt für Götzfried bei der Digitalisierung von Maschinenparks darin, dass diese meist historisch gewachsen sind: „Da stehen hochmoderne Maschinen neben älteren Semestern, die erst einmal für ein MES einsatzbereit gemacht werden müssen.“ Und im Betrieb ist entscheidend, dass die Mitarbeiter die digitalen Tools auch akzeptieren. Dafür sorgt im Werk Adlershof unter anderem ein kleines Digital-Team, das die Programmierung vor Ort gemeinsam mit den jeweiligen Mitarbeitern umsetzt. Die Arbeit lohnt sich. Vor Einführung des MES kam das Werk auf 4,6 fehlerhafte Teile bei einer Million produzierten Einheiten. Durch die mit dem MES vorgenommenen Optimierungen verbesserte sich diese Kennzahl im Jahr 2018 auf nur noch ein einziges fehlerhaftes Teil, und das pro zehn Millionen produzierten Einheiten.
In Zukunft soll die Digitalisierung des Werks mit weiteren Projekten voranschreiten. Zum einen wollen die Digitalexperten die gesammelten Daten nutzen, damit lernende KI-Systeme wichtige Maschinenparameter wie Temperaturen und Zykluszeiten automatisch an die jeweiligen Eingabeparameter anpassen können – etwa an Informationen zu den verwendeten Rohmaterialien. Außerdem sollen künftig Augmented-RealityMethoden genutzt werden, um das Training für Wartungen und Reparaturen von Maschinen mithilfe von Virtual-Reality-Brillen zu unterstützen.
Leitsysteme für die Produktion
Ein „Manufacturing Execution System“ (MES) ermöglicht die Steuerung der Produktion eines Werks in Echtzeit. Dazu verbindet es die kaufmännischen Systeme zur Auftragssteuerung mit dem Maschinenpark und erfasst nicht nur alle relevanten Betriebs- und Maschinendaten, sondern auch wichtige Prozessdaten. Entsprechend aufbereitet, lassen sich anhand dieser Daten Fertigungsabläufe, Ressourcen und Wartungsarbeiten effizienter steuern und Schnittstellen zur Materialwirtschaft einrichten, um beispielsweise Bestellungen und das in der Produktion verbrauchte Material besser aufeinander abzustimmen.
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