Zettelwirtschaft hat ausgedient – alle relevanten Informationen liefert das fest installierte Tablet.

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Als Konsequenz des ausbleibenden Erfolges von CIM wurden die teilautomatisierte, IT-technisch durchgesteuerte Montage und die Auftragsdurchläufe bei der kundenspezifischen Getriebemontage nach zwei Jahren zunächst wieder auf das Produktionskonzept der starren Linienfertigung mit einer hoher Arbeitsteilung zurückgebaut. Doch dabei blieb es nicht lange: Anfang der 90er sollte die Einführung von Lean-Prinzipien – Stichwort 'schlanke Produktion' – sowie deren konsequenter Ausbau zur Fraktalen Fabrik (Dezen­trale Verantwortung durch Selbstständigkeit verbunden mit der Schaffung von 'exzellenten' Fertigungsinseln für einzelne Produkte) die Grundlage für eine gleichermaßen effiziente wie flexible Produktion schaffen, indem starre Produktionsstrukturen aufgelöst und zu aktiven, autonomen und sich selbst organisierenden Produktionseinheiten entwickelt wurden. Mit Erfolg, wie ­Soder rückblickend feststellt: "Wir ­haben in den zurückliegenden Jahren mit den Lean-Prinzipien viel bewegt und heute einen Stand erreicht, wo wir bei der reinen Montagetätigkeit nicht mehr viel an Effizienzsteigerung he­rausholen können."

Kein Platz also mehr für Industrie 4.0 in Graben-Neudorf? Mitnichten! Denn, wie der SEW-Geschäftsführer betont: "Das größte Potenzial für die Zukunft sehen wir im optimierten Materialfluss." Das heißt: Nachdem man bereits vor eineinhalb Jahren begonnen hat, einzelne Fertigungsinseln zu 'small factory units' – sprich zu Fabriken in der Fabrik – zusammenzufassen, gilt es nun, diese sowohl intern als auch untereinander 'intelligent' zu vernetzen. Das bedeutet unter anderem die Abkehr von starrer Fördertechnik, wie etwa Elektro-Hängebahnen oder Stetigförderern, hin zum Einsatz mobiler Assistenten – sowohl zum Zwecke der Materialbereitstellung und Abfuhr der montierten Getriebemotoren zu den nachfolgenden Prozessschritten, wie beispielsweise der Lackierung, als auch als zur Unterstützung der Mitarbeiter in den Fertigungszellen selbst. Die Industrie-4.0-Vision von Soder: "Wir erhalten einen Auftrag, der direkt in die Fertigungszelle weitergeleitet wird. In der Zelle sehen wir unseren Arbeitsvorrat und 'verheiraten' den Auftrag mit unseren mobilen Montage-Assistenten. Anschließend wird das Produkt gefertigt und sucht sich selbstständig seinen Weg durch die Fabrik bis hin zum Versand."

Die fahrende 'fahrende ­Werkbank': Sie begleitet und führt den Monteur durch sämtliche ­Arbeitsschritte in der Montagezelle und transportiert den (Getriebe-)Motor anschließend selbstständig beispielsweise zur Lackierstation.

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Im Rahmen des Projektes 'Schaufenster Industrie 4.0' im Werk Graben-Neudorf fungieren die im eigenen Haus entwickelten, mobilen  Montage-Assistenten unter anderem als 'fahrende Werkbank' innerhalb der Zellen. Mit ihrer Hilfe werden Getriebe montiert, Motoren angebaut, mit Öl befüllt, Antriebe geprüft und zur Lackieranlage transportiert. Die Besonderheit dabei: Der mobile Montage-Assistent wird zum Cyber-Physical-System, das alle auftragsrelevanten Informationen mit sich führt und diese dem Werker über ein fest installiertes Tablet anzeigt. Per WLAN interagiert die fahrende Werkbank zudem mit den Regalen der Zelle und zeigt dem Mitarbeiter an, welches Bauteil er wo zu montieren hat. Dies geschieht heute noch visuell, beispielsweise über Lampen, und der Werker quittiert seine Aktionen über entsprechende Taster. In Zukunft kann sich Soder hier auch den Einsatz von Gestenbedienung beziehungsweise Sprachsteuerung vorstellen. Nicht zuletzt unterstützt die mobile Werkbank den Menschen durch automatisches Positionieren beim nächsten Montagepunkt und Anpassung des Fahrzeuges auf die optimale Arbeitshöhe.

Kurzum: Die Maschine denkt stets mit und bemerkt beispielsweise selbstständig, wenn bei bestimmten Produk­tionsgütern Nachschub benötigt wird. Den Bedarf meldet sie selbstständig an weitere Systeme, die dann automatisiert die Bestellung auslösen. Die Mitarbeiter wiederum entwickeln sich in diesem Szenario vom reinen Montierer hin zum Steuernden und Regulierenden von miteinander vernetzten Produktionselementen. Neben der Montage sollen im SEW-Werk im Bereich der zerspanenden Fertigung intelligent verkettete Fertigungsinseln kurze Auftragsdurchlaufzeiten infolge einer Komplettbearbeitung ermöglichen. Um den Mitarbeiter zu entlasten, wird gerade auch für die-se Zwecke eine mobile Roboter-Plattform entwickelt, welche die Bestückung und Werkstück-Entnahme nach dem 'Griff in die Kiste'-Prinzip übernimmt.

Die Technologie der mobilen Plattform

SEW-Geschäftsführer Johann Soder: "Unter den Gesichtspunkten der Industrie 4.0 werden bisher getrennte Funktionen wie Fertigung, Montage und Logistik intelligent miteinander verzahnt und verschmelzen so zu einem Gesamtsystem."

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Der Aufbau der mobilen Assistenten selbst ist komplex und wurde von SEW umgesetzt – rund 75 % der verwendeten Komponenten stammen dabei aus dem eigenen Produktbaukasten! Besonders hervorzuheben ist die hybride Energieversorgung des Fahrzeugs, welche auf der von SEW bereits in den 1990er Jahren entwickelten Movitrans-Technologie beruht. Diese besteht aus stationären und mobilen Komponenten zur kontaktlosen Energieversorgung beweglicher elektrischer Verbraucher. Die benötigte Energie wird dabei über elektromagnetische Felder kontaktlos von einer Spule oder isolierten stationären Leitern über einen Luftspalt auf die mobilen Verbraucher (Fahrzeuge) punktuell oder auch entlang einer Strecke übertragen.

Die Speicherung der elektrischen Energie in den mobilen Assistenten erfolgt in Energie-Speichermodulen, die aus neuartigen Doppelschicht-Kondensatoren aufgebaut sind. Mit Hilfe eines Gleichspannungswandlers, der zwischen Netzanbindung und Speichermodulen geschaltet wird, ist es möglich, die gespeicherte Energie individuell zu regeln. Das Aufladen einer Batterie entfällt bei diesem Konzept. Die Fahr­zeuge sind somit im 3-Schicht-Betrieb einsetzbar, da eine Ladepause zum ­Aufladen der Batterie nicht nötig ist.

Der Einsatz des Kurzzeit-Speichersystems hat diverse Vorteile: Zum einen lassen sich applikationsbedingte Netzunterbrechungen überbrücken und damit moderne und hochflexible Fabrikkonzepte verwirklichen. Die mobilen Assistenten sind zudem in der Lage, innerhalb definierter Ladestationen in kürzester Zeit Energie aufzunehmen und anschließend frei durch den Raum zu navigieren. Das heißt: Durch die Ausstattung mit Energiespeicher können sich die mobilen Assistenten von den Hauptverkehrsstrecken lösen und Behälter und Transportgüter direkt und flexibel vor Ort in den Produktionsbereich oder Montagebereich transportieren. Dabei sind auch Service-Aufgaben wie zum Beispiel Umsetzvorgänge möglich, die entweder autonom oder auf Anforderung durch das Betriebspersonal erfolgen können. Konkret sind die Fahrzeuge laut Soder in der Lage, sich rund zwölf Minuten autark – sprich abseits der eigentlichen Ladestrecken – zu bewegen.

Das komplett wartungs- und verschleißarme System ist dabei leicht skalierbar. Ein oder mehrere Fahrzeuge lassen sich etwa unterschiedlichen Montage-Inseln zuordnen. Sich verändernde Streckenverläufe und Quelle-Ziel-Koordinaten sind einfach per 'Drag & Drop' mit der ebenfalls von SEW selbst entwickelten Softwareplattform Movivision umzubauen. Durch die Einbindung einer virtuellen Spurführung wird im System zusätzliche Re­dundanz erzeugt, was die Verfügbarkeit des Systems nachhaltig erhöht. Eine Systemprogrammierung muss nicht erfolgen – lediglich eine Parametrierung. Und fällt einmal einer der Montage- oder Logistikassistenten aus, wird der Prozess einfach durch ein anderes Fahrzeug übernommen und weitergeführt. Wie geschildert, hat SEW auf dem Weg zur intelligenten und wandlungsfähigen Fabrik schon einiges erreicht; trotzdem hakt es an der einen oder anderen Stelle auch noch. "Insbesondere was die einheitliche Einbindung von unterschiedlichen Stationen in das neue Logistik-Konzept betrifft, haben wir aufgrund des Fehlens einheitlicher Schnittstellen noch eine riesige Baustelle", gesteht Soder ein und weist in diesem Zusammenhang noch auf einen weiteren wichtigen Aspekt hin: "Daten, die in Echtzeit gesendet werden, müssen standardisiert und maschinell lesbar sein. Der Einsatz von Big-Data-Systemen wird damit zur absoluten Notwendigkeit."

Das neue Verständnis vom Mitarbeiter

Jenseits der rein (automatisierungs-)technischen Aspekte von Industrie 4.0 ist dem Geschäftsführer für Innovation bei SEW eines besonders wichtig – die Rolle des Menschen! Denn dieser komme bei Industrie 4.0 noch stärker als bisher mit Technik in Berührung und sei daher umso mehr gefordert. Soder hierzu: "Der Mensch fungiert zunehmend als Dirigent der Wertschöpfung in der Fabrik und die Beschäftigten werden mehr und mehr als kreative Entscheider und Problemlöser gefragt sein, um einen reibungslosen Ablauf in der vernetzten Fabrik sicherzustellen." Was den Aufbau der entsprechenden Fähigkeiten und Kom­petenzen betrifft, sieht Soder insbesondere das Management gefordert: "Führungskräfte müssen ihre Mitarbeiter auf den anstehenden Wandel vorbereiten und sie in die neuen Prozesse miteinbinden. Die soziale Kompetenz wird deshalb in Zukunft eine noch größere Rolle spielen."

Wie rechnet man Industrie 4.0?

Bleibt noch der unvermeidliche Blick auf die Kosten: Denn dass auch Indus­trie 4.0 – ähnlich wie CIM – ein Kapital-intensives Unterfangen ist, gesteht Soder durchaus ein. Allerdings könne man sich dabei auch 'zu Tode rechnen'. Was er damit sagen will: Industrie 4.0 fordert eine ganzheitliche Betrachtung beziehungsweise andere Methoden zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit. Das heißt unter anderem: Die Controller müssen Soder zufolge lernen, im Ganzen zu rechnen. Von daher sei eine Prozesskostenrechnung bei Industrie 4.0 dringend erforderlich. Soders Fazit: „Wenn am Ende das Betriebsergebnis steigt, haben wir alles richtig gemacht!“ Und welchen Rat hat er für Unternehmen parat, die vor ähnlichen Herausforderungen wie SEW bei der Implementierung von Industrie 4.0 stehen? "Eine vollautomatisierte und IT-technisch überzüchtete Fabrik ist nach meiner Überzeugung nicht der Schlüssel zum Erfolg. Oder anders gesagt: Wer glaubt, im Sinne von Industrie 4.0 nach dem Gießkannenprinzip möglichst viel Automatisierung über seine Fabrik stülpen zu müssen, wird scheitern! Vielmehr muss jedes Unternehmen zunächst eine eigene Vision von der 'smart factory' entwickeln und darauf basierend seine bestehende Fabrik mit solchen intelligenten Automatisierungskonzepten anreichern, die leicht handhabbar sind und den Menschen letztlich nicht ersetzen, sondern bestmöglich unterstützen."

Was SEW selbst betrifft, ist Soder überzeugt, dass sich Industrie 4.0 beziehungsweise die im Werk Graben-Neudorf umgesetzte Fertigungsstrategie in barer Münze auszahlt: "Wir gehen davon aus, dass sich die Durchlaufzeiten zwischen 50 und 70 % reduzieren lassen und wir dadurch einen Wertschöpfungsvorteil von etwa 20 % erzielen. Letzten ­Endes sollte sich dadurch der Ausstoß der Fabrik um 30 % erhöhen lassen."

Mobile Assistenten - ein neues ­Geschäftsfeld

Die mobilen Assistenten hat SEW nicht nur für eigene Zwecke entwickelt. Vielmehr will man das System-Konzept künftig auch anderen interessierten Unternehmen anbieten und sich damit letztlich ein neues Geschäftsfeld erschließen. Auf der kommenden Hannover Messe wollen die Bruchsaler daher dem breiten Fachpublikum zwei konkrete Bewegungsmodelle vorstellen – einen mobilen Handling­roboter sowie den beschriebenen mobilen Assistenten. Interessierte Firmen können sich daraufhin für entsprechende 'Leuchtturmprojekte' bewerben. "Wenn diese funktionieren, gehen wir anschließend in die Vermarktung", so SEW-Geschäftsführer Johann Soder.