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Digitalisierung: Forscher optimieren Prozesse bei Thyssenkrupp


INDUSTRIE

Wie sich Thyssenkrupp Steel Europe mithilfe von Wissen­schaftlern auf das neue Industrie-4.0-Zeitalter einstellt.

Digitalisierung spielt inzwischen in fast jedem Bereich des täglichen Lebens eine bedeutende Rolle. Auch im industriellen Umfeld befindet sich dieser Begriff spätestens seit den Initiativen um Industrie 4.0 auf der Agenda vieler Unternehmen. Ziel ist eine stärkere Vernetzung von Firmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette mittels existierender Kommunikationsinfrastrukturen wie Mobilfunknetze und das Internet.

Besonders durch den vermehrten Einsatz intelligenter Objekte können beispielsweise bei unvorhergesehenen Beeinträchtigungen rechtzeitig Planungsänderungen durchgeführt werden, sodass Auswirkungen auf Prozesskennzahlen minimiert werden.

Diese Technologien versprechen eine echtzeitfähige und bedarfsgerechte Informationsbereitstellung über unternehmensinterne und -externe Funktionsbereichsgrenzen hinweg. Die Idee der Industrie 4.0 sollte schrittweise durch eine interdisziplinäre Beteiligung aller Funktionsbereiche im Unternehmen gefördert werden.

Grund für Partiallösungen ist oftmals eine schlechte Vorhersag­barkeit über den Mehrwert der Einführung von Industrie-4.0-Technologien. Firmen scheuen hohe Investitionskosten in die Technologien, da sie das Kosten-Nutzen-Verhältnis nicht hinreichend abschätzen können.

Das basiert auf den bislang unzureichenden Daten und Erfahrungen. Aufgrund dessen wird eine Möglichkeit gesucht, den Unternehmen in der Praxis quantitativ den Nutzengewinn und das Potenzial beim Wandel zu einer Industrie 4.0 aufzuzeigen.

Abhilfe schafft ein von der Graduate School of Logistics der Technischen Universität Dortmund in Kooperation mit dem Förderunternehmen Thyssenkrupp Steel Europe AG (tkSE) und dem Fraun­hofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML entwickelter Ansatz zur schrittweisen Transformation und Bewertung von Geschäftsprozessen.

Es werden aufeinander aufbauende Phasen durchlaufen mit dem Ziel, Digitalisierungsszenarien zu konzeptionieren und diese hinsichtlich der Auswirkungen auf Prozesskosten und -leistung zu untersuchen.

Experten interviewt

Im Rahmen einer Ist-Prozess-Analyse (Phase 1) wurden die Planungs- und Logistikprozesse der tkSE in den Werksbereichen in Duisburg untersucht. Hierbei wurden auf Basis von Experteninterviews und qualitativen Kriterien die logistische „Entsorgung“ einer Kaltwalzstraße als ein Prozessabschnitt mit großen Verbesserungspotenzialen identifiziert.

Aufgrund von Intransparenz über die Prozessabläufe bei den beteiligten Mitarbeitern sowie unzureichendem Informationsaustausch kommt es zu Verzögerungen bei der Entladung des Kaltwalzaggregats und zu Wartezeiten von Transportmitteln an der Verladestelle.

Nach der Modellierung der Prozessschritte erfolgte eine Ermittlung möglicher Verbesserungspotenziale durch Experteninterviews und eine Unterteilung der Prozesskettenelemente hinsichtlich Fix- und Transformationsprozessen. Fixprozesse bleiben im Prozessablauf bestehen und werden nicht geändert. Transformationsprozesse besitzen Potenzial hinsichtlich der Wandelbarkeit durch Industrie-4.0-Technologien.

Nach Zuordnung der Schwachstellen zu den Transformationsprozesselementen folgt die Soll-Prozess-Konzeptionierung (Phase 2), im Rahmen von Workshops mit den Prozesseignern aus Planung, Produktion und Logistik. Zunächst erfolgte eine Sensibilisierung der Teilnehmer für neue Technologien und deren Anwendung.

Im Anschluss nutzten die Beteiligten dieses Wissen, um Schritt für Schritt die Verbesserungspotenziale innerhalb der Prozesskettenelemente zu identifizieren. So ordneten die Teilnehmer jedem Prozesskettenelement verschiedene technologische Unterstützungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Datenbrillen für Lagermitarbeiter, Tablets für Maschinenbediener oder Sensoren für Coils, zu (siehe Grafik).

Außerdem führte der interdisziplinäre Austausch zwischen den Beteiligten zu vielen „Aha“-Momenten, da sich Mitarbeiter verschiedener Hierarchiestufen über ihre jeweiligen Probleme im Prozess austauschten. Sie konnten den Prozess aus einer anderen Perspektive sehen und ihr Prozessverständnis erweitern.

Die Diskussionen im Workshop halfen also nicht nur, eine Prozessvision zu erarbeiten, sondern auch, den Informationsaustausch zwischen den Mitarbeitern zu fördern. So entwickelten die Beteiligten gemeinsam eine Vision, in der der Mensch im Mittelpunkt der Digitalisierung steht und durch die Technologien in seiner Arbeit unterstützt wird (siehe Grafik).

In der Vision werden Coils zu intelligenten Objekten, die von einem Lagerverwaltungssystem an jedem Punkt erfasst werden können. Im Falle von Störungen erhalten die Mitarbeiter unmittelbar automatisch generierte Vorschläge zur Neuplanung von Transportaufträgen.

Kennzahlen definiert

In einem nächsten Schritt wird die Prozessvision mittels einer Materialflusssimulation bewertet (Phase 3). Hierzu werden im Rahmen des Bewertungsprozesses zunächst Prozesskennzahlen definiert.

Anschließend werden für die einzelnen Maßnahmen von Experten die Kennzahlen ausgewählt, auf die sie einen Einfluss sehen, und zusätzlich Spannweiten abgeschätzt, in denen der vermutete Effekt liegen wird.

Die Simulation wird mehrfach durchgeführt, um die verschiedenen Spannweitenwerte innerhalb jedes Durchlaufs zu variieren. Somit entsteht nicht nur eine punktuelle, sondern eine aggregierte Bewertung über den gesamten Prozess.

Darauf folgt die Gegenüberstellung der Simulationsergebnisse mit den Investitionskosten für die geplanten Technologien, um den Nutzen abzuschätzen.

Die entwickelte Vorgehensweise ist geschäftsprozessunabhängig und grundsätzlich für andere Industrieunternehmen anwendbar. Bei tkSE werden auch in anderen Geschäftsbereichen weitere Digitalisierungsszenarien erstellt.

Aus diesen Szenarien wird ein Gesamtbild für die Zukunft in puncto ihres Digitalisierungsfortschritts generiert.

Durch die quantitative Beurteilung jedes Szenarios in Hinblick auf die Prozesskosten und -leistung kann im Vorfeld von Investitionsentscheidungen eine verbesserte Aussage über das Kosten-Nutzen-Verhältnis getroffen werden.

Das Vorgehen verspricht deutliche Prozessverbesserungen auf Basis des vermehrten Einsatzes innovativer Industrie-4.0-Technologien. Durch die direkte Einbindung der Prozesseigner in den Transformationsprozess wirken diese zudem bei der Gestaltung und als Treiber ihrer zukünftigen Prozesse mit.

Somit wird eine schrittweise Digitalisierung von Geschäftsprozessen unter Berücksichtigung von Kosten und Nutzen sowie durch die Beteiligung von Mitarbeitern erzielt.jö

Autoren: Endric Hetterscheid und Florian Schlüter (beide von der Graduate School of Logistics/ Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML) sowie Marcus Deckers (thyssenkrupp Steel Europe AG).



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