Wenn man Berchtesgaden und Königssee hört, denkt man nicht unbedingt an Hightech- Unternehmen. Doch es gibt sie dort, und nicht zu knapp. Eines ist der Stanzteilehersteller Quittenbaum in Schönau am Königssee. Aber: Stanzen und Hightech – ist das nicht übertrieben? Stanzen ist doch Old School! Keineswegs, meint Martin Hillebrand von Quittenbaum: »Wir stellen Präzisionsstanz- und -biegeteile her, vor allem für die Automobilindustrie, die Telekommunikationstechnik, Elektromobilität, Medizintechnik und andere Branchen.«

Wettbewerbsvorteil Smart Factory

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Wer Präzisionsstanzen hört, denkt vielleicht an Feinschneiden, doch bei Quittenbaum wird mit Folgeverbundwerkzeugen im Modulaufbau gestanzt, überwiegend auf Bruderer-Hochleistungsstanzautomaten. Doch was heißt Präzisionsstanzen im Falle Quittenbaum? Was heißt es in Zahlen? Lassen wir wieder Martin Hillebrand zu Wort kommen: »Wir produzieren in einem Toleranzbereich von einem Hundertstel. Um die Produkte prozesssicher herstellen zu können, müssen unsere Werkzeuge auf 0,005 Millimeter genau sein.« Den Werkzeugbau im Hause zu behalten, hat mehrere Gründe: Einer ist die Flexibilität. Martin Hillebrand nennt aber noch einen zweiten: »Wir versuchen, so wenig Fertigungs-Know-how wie möglich rauszugeben. Im Moment sind wir auch noch in der Lage, das wirtschaftlich darzustellen. Natürlich schaffen wir das nur, wenn wir auf dem neuesten technischen Stand sind. Deshalb brauchen wir auch die neuesten Fertigungsmethoden im Haus und sind in das Thema Digitalisierung eingestiegen.« Sein Blick schweift zu Bernhard Rohe, dem Geschäftsführer von Viewsystems, der seine Digitalisierungsplattform ›Industryview SF‹ bei Quittenbaum mit großem Erfolg einführt und Quittenbaum bei der Digitalisierung unterstützt.

»Viele Unternehmen sehen die Umsetzung von Industrie 4.0 ähnlich wie die Besteigung eines der überaus mächtigen Berge, die den Königssee eindrucksvoll in Szene setzen«, ist Bernhard Rohe überzeugt. »Sie finden den Einstieg nicht und fangen gar nicht erst an, die Aufgaben anzugehen.« Dabei ist sich die gesamte Industrie darüber im Klaren, dass die Digitalisierung insgesamt betrachtet ein Potenzial bietet, das man mit Fug und Recht als ›Revolution‹ bezeichnen kann. »Natürlich geht es bei der Digitalisierung nicht nur darum, die Effizienz der eigenen Produktion und der internen Abläufe zu steigern, sondern künftig an komplett anders funktionierenden Märkten teilzunehmen. Die Unternehmen müssen jetzt die wenige Zeit, die ihnen noch bleibt, nutzen, um sich intern auf die digitale Welt vorzubereiten«, erklärt Bernhard Rohe die Ansätze, die Quittenbaum erfolgreich in die Tat umsetzt. »Zunächst geht es um digitales Denken und Handeln im eigenen Unternehmen und darum, alle Mitarbeiter in diesen Mind Change einzubeziehen. Und genau diesen ersten Schritt hat Quittenbaum in herausragender Weise gemeistert«, führt Rohe weiter aus. »Bevor ich über globale intelligente Supply Chains nachdenke, muss ich Menschen, Maschinen, Produkte und Werkzeuge im eigenen Unternehmen miteinander vernetzen«, erklärt Bernhard Rohe die Strategie der internen Digitalisierung.

Weniger Ausfälle, höhere Verfügbarkeit

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Industryview SF hat mit Genauigkeit viel mehr zu tun, als auf den ersten Blick zu erkennen ist. Wieder Martin Hillebrand: »Unsere Anforderungen können nur ganz wenige erfüllen. Bekämen wir durch einen Maschinenausfall Terminprobleme und müssten folglich einen Auftrag außer Haus geben, haben wir nicht viele Möglichkeiten. Deshalb müssen wir einen drohenden Ausfall rechtzeitig erkennen und möglichst vermeiden.«

Nicht nur einen Maschinen-, sondern auch einen Werkzeugausfall, sei es durch Beschädigung oder Verschleiß, gilt es rechtzeitig zu erkennen. Zur Qualitätskontrolle, sprich Soll-Ist-Vergleich, also Messwerte gegen CAD-Daten, werden konventionell eine Koordinatenmessmaschine von Zeiss, aber auch ein Messsystem von Alicona eingesetzt. Außerdem prüft man die Teile seit neuestem mit einem Computertomografen. Die Messwerte werden automatisiert in die digitale Plattform übernommen, so dass Veränderungen sehr schnell korrigiert werden können – etwa, wenn sich ein Maß allmählich einem Rand des Toleranzbandes nähert. Dieser Trend ist für alle Verantwortlichen erkennbar, sowohl in der Fertigung als auch im Werkzeugbau, so dass rechtzeitig gegengesteuert werden kann. Ein Ausfall käme nämlich sehr teuer, denn die Bruderer-Stanzautomaten sind schnell, vor allem wenn sie mit Quittenbaum-Werkzeugen arbeiten: 300 Teile pro Minute sind normal, 2.700 die Spitze.

Hier wird deutlich, dass es bei der Digitalisierung um Details geht. Um Daten, die schon lange vorhanden sind und dennoch an den entscheidenden Stellen nicht zur Verfügung stehen, weil sie nicht vernetzt wurden. »ERP enthält globale Informationen wie Termine, Mengen und Kennzahlen für das Controlling. MES ergänzt das ERP, plant und steuert jedoch ebenfalls ›von oben nach unten‹, macht es aber auch nicht viel besser und entspricht nicht der Idee von Industrie 4.0«, hakt Bernhard Rohe an dieser Stelle ein. Eine digitale Fertigung basiert auf Detaildaten, die in nahezu Echtzeit verarbeitet werden müssen. Martin Hillebrand untermauert diese Aussage mit einem Beispiel aus dem Tagesgeschäft. »Unsere Kunden verlassen sich auf absolut fehlerfreie Lieferungen. Möglich ist das nur, wenn alle Prozessparameter passen. Das beginnt bei der Wartung der Werkzeuge und Maschinen und endet bei der korrekten Funktion der Prozessüberwachungssysteme. Unser digitales, auf Industryview SF basierendes Produktionsnetzwerk würde sofort merken, dass etwas nicht passt und diese Information direkt an die richtige Stelle im Unternehmen weiterleiten.«

Genau hier setzt Quittenbaum mit Industryview SF an. Alle in Maschinensteuerungen, Messsystemen und in weiteren fertigungsnahen Automatisierungssystemen verfügbare Daten bringt die Plattform zu einem digitalen Ganzen zusammen, so dass Mensch und Maschine damit integriert arbeiten können. »Extrem wichtig für uns ist, dass die entscheidende Information den Mitarbeiter findet und nicht der Mitarbeiter nach Informationen suchen muss«, begründet Martin Hillebrand einen der Erfolgsbausteine der internen Digitalisierung.

Schlaue digitale Zwillinge

»Der Kerngedanke einer intelligenten Fertigung ist, dass die an einem Prozess beteiligten Wertschöpfungsteilnehmer wie Maschine, Werkzeug und Produkt so intelligent sind, sich selbst zu steuern, sich mit anderen Wertschöpfungsteilnehmern zu vernetzten und mit Menschen zusammenzuarbeiten«, erklärt Bernhard Rohe. »In ein Stanzteil oder Aktivteil eines Werkzeugs kann ich aber keinen Computer einbauen. Deshalb geben wir jeder Maschine, jedem Produkt, Material und Werkzeug einen eigenen ›digitalen Zwilling‹, den wir beliebig schlau machen können.« Bei Quittenbaum existieren die Maschinen, Produkte und Werkzeuge quasi ein zweites Mal. Organisiert wird das von der Plattformsoftware Industryview SF, die auf einem lokalen Serversystem installiert ist, dessen Nervenstränge durch das hausinterne Netzwerk bis in die Schaltschränke der Maschinen reichen. Die Plattform sorgt für einen quasi in Echtzeit laufenden, permanenten Datenaustausch zwischen der realen und der digitalen Welt.

Tatsächlich hat Quittenbaum das Digitalisierungsprojekt damit gestartet, alle Maschinen zu vernetzen. Dabei spielen das Alter der Maschine sowie der Hersteller keine Rolle. Selbst Montageanlagen sind mit der Plattform verbunden. Hillebrand: »Nachdem wir gelernt haben, wie effizient unsere Produktion in Wirklichkeit ist und wo sich Optimierungspotenzial verbirgt, haben wir nach kurzer Zeit zusätzlich unser CAQ-System gekoppelt, um im Werkzeugbau den Zusammenhang von Teilemaßen und Werkzeugverschleiß zu erkennen. Dadurch sind unsere Werkzeuge intelligenter geworden und unterstützen die Werkzeugmechaniker dabei, unsere Werkzeuge optimal zu warten.«

Blockchain – na und?

Das auf und ab der Kryptowährungen brachte auch die Blockchain in die Diskussion, vor allem unter ökologischen Aspekten. Doch was bedeutet Blockchain in der Praxis? Einmal eingerichtet, bildet sie eine gemeinsame, nur für die Partner verfügbare, fälschungssichere Datenbasis. Weitere Vorteile: größere Sicherheit, höheres Tempo, geringere Kosten. Wie eine Blockchain funktioniert, ist für die Nutzer irrelevant.

Wie ein Werkzeug ›intelligent‹ wird, erklärt Bernhard Rohe: »Wir führen Messdaten der Maschinensteuerung, wie den Verlauf der Presskraft und Lagertemperaturen, als auch Auslöser für Maschinenstillstände, die sich aus der Sensorik der Werkzeugsicherung ergeben haben könnten, mit den Messergebnissen der in CAQ gespeicherten Prüfmerkmale zusammen. Aus diesen Informationen ergibt sich ein Bild, das der digitale Zwilling in einem eigenen Algorithmus erkennt und mit dem Menschen kommuniziert.«

Hierzu nutzen Martin Hillebrand und sein Team die in Industryview SF integrierten Oberflächen- und Workflow-Designer. »Wir lernen gemeinsam jeden Tag, wie wir mit Daten die Kosten reduzieren können und auch technisch immer perfekter werden.« Bernhard Rohe ergänzt: »Es gehört zu unseren Prinzipien, dass der Kunde seine Software selbst weiterentwickeln kann. Industryview SF ist eine umfangreiche Toolbox zur Realisierung einer intelligenten Fabrik.«

Nicht mit der Gießkanne

Was bewog Quittenbaum, sich für Industryview SF und Viewsystems zu entscheiden? Martin Hillebrand: »Mit einem Standardprodukt wie MES wären wir nicht sehr weit gekommen. Wir benötigten ein flexibles, individuell an unsere Bedürfnisse, das Produkt, das Werkzeug, die Prozesse, den Betrieb anpassbares Programm, und das erfüllte Viewsystems am besten. Man kann Digitalisierung nicht mit der Gießkanne durchführen, denn jeder Betrieb ist anders. In der Vergangenheit hat die Softwareindustrie versucht, von ›oben nach unten‹ zu steuern. Die Effizienz der Produktion hat sich dadurch kaum erhöhen lassen, weil die Details und Feinheiten einer komplexen Fertigung unberücksichtigt blieben. Mit der Digitalisierung können wir jedoch erreichen, dass jeder an einem Prozess beteiligte Wertschöpfungsteilnehmer mit seinem eigenen, auf die jeweilige Art und Technologie abgestimmten Steuerungsalgorithmus arbeitet. Die Software muss als Tool das Unternehmen darstellen können und nicht das Unternehmen sich der Software anpassen müssen.«

Bringschuld der Software

Industrie 4.0 fing bei Quittenbaum da an, wo sie sinnvollerweise immer anfängt: mit der Echtzeit-Datenerfassung und -auswertung. Moderne Maschinen liefern mit ihren ausgefeilten Steuerungen viel mehr Daten, als ein Mensch überblicken und ein Betrieb mit konventionellen Mitteln auswerten kann. Die Software muss also diese Daten filtern, verarbeiten und aufbereitet dorthin schicken, wo sie gebraucht werden, sei es die Maschinensteuerung oder ein Mensch. »Die Information muss von unserer Software an die richtige Stelle gebracht werden. Es darf keine Holschuld geben, etwa durch den Bediener oder den Werkzeugbauer. Das kostet nämlich zu viel Zeit und ist eine unnötige Fehlerquelle.«

Bernhard Rohe sieht also eine wesentliche Aufgabe der Software darin, sich die benötigten Informationen automatisch zu holen, was angesichts der Vielzahl von Maschinen und Maschinenvarianten nicht ganz trivial ist. Zudem soll es möglich sein, auch ältere Maschinen einzubinden: »Für unsere Kunden muss das Plug-and-Play-Prinzip gelten: Software aufspielen, die vorhandenen Echtzeitdaten, also aus CAD, CAQ, Maschinensteuerung, ERP und so weiter, koppeln und loslegen.«

Stark erhöhte Effizienz

So wichtig die quantitative Erfassung von Fehlern und ihre Vermeidung sind, für Bernhard Rohe spielt ein anderer Aspekt eine entscheidende Rolle: die Gleichzeitigkeit von Ereignis und Information: »Während physische Informationsträger – Zettel, Mappen oder was auch immer – immer eine gewisse Zeit benötigen, bis sie bei der Zielperson ankommen, sind die Informationen jetzt sofort bei allen Betroffenen. Der Informationsfluss wird deutlich beschleunigt, und das bei stark gestiegener Informationsdichte. Und das hat weitere Folgen: Je früher ein Problem bekannt wird, desto schneller kann es behoben werden.«

»Uns interessieren aber nicht nur Einzelfälle«, hakt Martin Hillebrand ein, »wir haben daher ein Optimierungsteam gebildet, das sich die gesamten Abläufe ansieht. In diesem Optimierungsteam wirken unter anderem die Konstruktion, die Produktion, die Qualitätssicherung und das Projektmanagement mit. So ist sichergestellt, dass Probleme aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden und jeder Bereich seine Kenntnisse und Erfahrungen einbringen kann.«

Schritt für Schritt

Genau so sieht es auch Bernhard Rohe und folgert: »Es gibt Gründe dafür, dass die Digitalisierung in den Unternehmen nur schleppend vorankommt. Schon bei der ersten Vorstellung von Industrie 4.0 wurde beinahe ausschließlich über das ›Internet der Dinge‹ gesprochen. Das hat den meisten Unternehmern die Sorgenfalten auf die Stirn getrieben, nicht zuletzt deshalb, weil sie selbst nicht kontrollieren können, was mit ihren sensiblen Daten passiert.« Quittenbaum ist konsequent den Weg gegangen, das Unternehmen zunächst intern zu digitalisieren und damit den Grundstein für die neuen ›Smart Supply Chains‹ zu legen.

»KMU tun sich mit Industrie 4.0 viel leichter als die Großindustrie.«

— Bernhard Rohe, Geschäftsführer Viewsystems

Rohe: »Für die Fertigungsindustrie ist das alles neu, und sie wissen weder, wo sie mit der Digitalisierung am sinnvollsten starten, noch welche Vorteile das für sie bringt. Das hat uns dahin geführt, unsere Softwareplattform als Mietsystem (SaaS = Software as a Service) anzubieten, damit sie sich dem Thema ohne großen Investitionsdruck widmen können. Im ersten Schritt vernetzt der Kunde seine vorhandene Produktion. Er beginnt mit einem Feldweg, baut ihn zur Landstraße aus und kommt schließlich zur Autobahn – Schritt für Schritt.«

Digitales Denken

Aus der Sicht von Martin Hillebrand hat Quittenbaum durch die interne Digitalisierung einen großen Innovationssprung geschafft. Entscheidend ist es, zu lernen, digital zu denken und ein ›digitales Auge‹ zu entwickeln. Dem muss sich das gesamte Unternehmen Schritt für Schritt nähern. Wichtig ist, dass man die eigenen Leute dort abholt, wo sie stehen und in die Digitalisierung einbezieht. Das ist Quittenbaum gelungen. Beinahe jeden Tag entstehen neue Sichten und Anwendungen, die das Unternehmen ›digital agil‹ machen.

»The low hanging fruits first« sagt der Brite zu einem solchen Vorgehen. Angst vor Industrie 4.0 braucht gerade der Mittelstand nicht zu haben, denn er tut sich aufgrund der kürzeren Entscheidungswege und der Überschaubarkeit der Unternehmen viel leichter als die Großindustrie.