Mittelstand 4.0-Agentur Prozesse

Samuel Horler, TU Chemnitz, Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb

Optimierung von Montageprozessen durch Digitalisierung

Interaktive Planspiele mit LEGO® Serious Play®

Berlin, 13.10.2016

2

Definition und Einordnung Montageprozesse

Montage

Gesamtheit aller Vorgänge, die dem Zusammenbau von geometrisch bestimmten Körpern dienen.

Dabei kann grundsätzlich formloser Stoff zur Anwendung kommen.

Handhaben Fügen Kontrollieren JustierenSonder-

operationen

Auf Basis von: VDI 2860, DIN 8593

Speichern Sichern

Menge verändern Kontrollieren

Bewegen

Zusammensetzen Kleben

Füllen Fügen durch Schweißen

An-/Einpressen …

3

Relevanz von Montageprozessen

Aspekte der Montage (in Unterscheidung zur Fertigung)*

- Hohe Komplexität der Arbeitsaufgabe/ hohe Variantenvielfalt

- Hohe Positioniergenauigkeit/ Prozesssicherheit

- Sehr geringe Taktzeiten

- Ständige personelle Überwachungs- und Einsatzbereitschaft nötig

Zusammenwirken von Mensch + Technik + Organisation

Mehrwerte der Digitalisierung durch…

- Prozesstransparenz

- Produktivitätssteigerung

- Effizienzsteigerung

Hohe Digitalisierungspotenziale*nach: Wiendahl „Handbuch Fabrikplanung“, 2009

4

Relevanz von Montageprozessen

27,6%

19,4%

12,9%11,0% 11,0% 9,9%

8,2%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

In welchen Unternehmensbereichen würden Ihnen aktuelle Daten aus der

Produktion den größten Mehrwert bringen?

(n=526, Mehrfachnennungen möglich)

Produktion Logistik Produkt-

entwicklung

Vertrieb Manage-

ment

Beschaffung Controlling

Quelle: Fraunhofer IPA „Industrie 4.0: Entwicklungsfelder für den Mittelstand“, 2016

L

M

Kommissionierlager

Kommissionier-

wagen

Montage-

arbeitsplatz

Montage-

arbeitsplatz

Roh-

materialAnbau-

teile

Fertig-

produkt

M

Montage-

automat

autom.

Montage

5

Montageprozesse - Betrachtungsbereiche der Digitalisierung

1 … Arbeitsplatz

Mensch-Maschine-Schnittstelle

Werker-Assistenzsysteme

Intelligente Werkzeuge

1

2 … DatennutzungTechnologien der Datenerhebung

Schnittstellenstandardisierung

Big Data und Data Analytics

rollenbasierte Datenbereitstellung

4 … Intralogistik

Bestandsmanagement

Teileverfolgung

6 … Qualitätsmanagement

kontinuierliche Prozessverbesserung

Digitale Dokumentation

Mess- und Prüfsysteme

3 … TechnologieeinsatzAutomatisierungstechnologien

2

3

5

5 … Prozessplanung

Digitale Modellierung

Prozesssimulation4

6

Digitalisierung von Montageprozessen - Szenarienüberblick

Indu

stri

e 4.

0 -S

mar

t Pr

oces

ses

Themenfelder Industrie 4.0 Referenzprozesse Montage

Datenverarbeitung in

der Produktion

Maschine-Maschine-

Kommunikation

Unternehmensweite

Vernetzung

IKT-Infrastruktur in

der Produktion

Mensch-Maschine-

Schnittstellen

Effizienz bei kleinen

Losgrößen

Digitale Montageanweisung – Papierlose Fertigung

Kollaborative Robotersysteme (Effizienzsteigerung/Verbesserung Ergonomie)

Intelligentes C-Teile-Management

Mobile Endgeräte zur Informationsbereitstellung – Smartphone, SmartWatch etc.

Vertikale Integration (Fertigung – MES – ERP) zur Datennutzung

Durchgängige Digitale Dokumentation der Produktionsprozesse

Intelligente Montagewerkzeuge & Vorrichtungen (Werker-Assistenzsysteme)

Positionsbestimmung/Teileverfolgung in der Fertigung

Verknüpfung zum Qualitätsmanagement vorgelagerter Prozesse

Digitale Abbildung und Simulation von (Montage-)Prozessen

Automatisierung (monotoner) Montagetätigkeiten

nach

Lei

tfad

en In

dust

rie

4.0

(VD

MA

, 201

5)

Basis: Markt- und Trendbeobachtung

12

Praxisbeispiel – Zustandsüberwachung von Montageanlagen

Einordnung

- Mittelständisches Maschinenbauunternehmen (Sachsen)

- Maschinenentwicklung + Lohnfertigung

- Ziel: Einfaches Überwachungstool für die laufende Produktion

Umsetzung

- Maschineninformationssystem

- Individuell einsetzbar durch kostengünstige und

einfache Hardware

Nutzen

- Information über aktuelle Betriebszustände

- Alarmierungsfunktion für Akutsituationen

- Erkennung ungewöhnlicher Fehleranhäufungen

- Messwertverläufe, Qualitätsanalysen

Quelle: SITEC Industrietechnologie GmbH

13

Relevanz von Digitalen Trends in der Montage (n=192)

8

14

9

9

8

9

8

8

7

7

6

7

6

52

46

43

39

35

40

36

27

24

34

25

24

22

13

11

18

19

21

11

14

21

24

13

23

22

17

16

18

19

22

25

29

31

33

34

35

35

36

44

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Kollaborative Robotersysteme

Intelligentes C-Teile Management

Intelligente Montagewerkzeuge &Vorrichtungen

Digitale Abbildungen und Simulation von Prozessen

Automatisierung monotoner Montagetätigkeiten

Positionsbestimmung bzw. Teileverfolgung in der Fertigung

Vertikale Integration (Fertigung - MES - ERP) zur Datennutzung

Zustands•berwachung (Condition Monitoring)

Mobile Endgeräte zur Informationsbereitstellung

Digitale Montageanweisungen/ papierlose Fertigung

Verknüpfung von QM vorgelagerter Prozesse

Vorausschauende Wartung

Durchgängige digitale Dokumentation der Produktionsprozesse

weiß nicht/keine Angabe eher nicht relevant und überhaupt nicht relevant weder noch eher relevant und in sehr hohem Maß relevant

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Interaktive Workshops mit LEGO® Serious Play®

Strategischer Umgang mit der Digitalisierung

Der Workshop für alle Bereiche des Unternehmens

- abteilungsübergreifender Erfahrungs- und Wissensaustausch

- Unterstützung bei Ideen- und Lösungsfindung

- Interaktion und Konnexion anstelle von Textmassen und Präsentation

Durchführung

- Zielgruppen: Multiplikatoren, Kompetenzzentren Mittelstand 4.0

- Ideale Anzahl der Teilnehmer: 5-8 Personen

- Eintägiger Workshop bei den Teilnehmern vor Ort

Quelle: LEGO

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Mittelständisches Unternehmen „Getriebemanufaktur Landleben“

• Mittelständisches Unternehmen „Getriebemanufaktur Landleben“ – 80 Beschäftigte

• Herstellung von Flachgetrieben

– hoher Individualisierungsgrad

– Eigenfertigung + Fremdbeschaffung von Einzelteilen

– Hoher Qualitätsanspruch

• Traditionelle Unternehmensausrichtung + unerkanntes Digitalisierungspotenzial

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Was bedeutet für

Sie Digitalisierung?

… Digitale Montageanweisungen

… 60 GHz WLAN

… automatische Merkmalserfassung

& -auswertung

… Simulation von Produktionsprozessen

… Staplerleitsystem

… automatisches Berichtswesen

… vorbeugende Instandhaltung

… Digitales Kundenmanagement

geringes gemeinsames Verständnis

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Mehrwerte für Multiplikatoren… Digitale

Montageanweisungen

… 60 GHz WLAN

… automatische Merkmalserfassung

& -auswertung

… Simulation von Produktionsprozessen

… Staplerleitsystem

… vorbeugende Instandhaltung

… Digitales Kundenmanagement

• Entwicklung einer gemeinsamen Vision für die Digitale Transformation

– Gemeinsames Verständnis der Digitalisierung durch greifbare Modelle

– Einbeziehung von verschiedenen Abteilungssichten

– Berücksichtigung interner/externen Einflussfaktoren

• Ableitung von Implementierungsansätzen

• Einblick in die interaktive Workshopmethode

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Ausgeprägtes gemeinsames

Verständnis

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Exemplarischer Workshopablauf

Impulsvortrag

Einführung in die Digitalisierung von Unternehmensprozessen

Aufgabenstellung

Moderator stellt Aufgabe gemäß Zielstellung des Workshops

Individuelle Modelle

Teilnehmer bauen ein individuelles Modell mit LEGO-Bausteinen

Präsentation

Teilnehmer erläutern den anderen Workshop-Teilnehmern ihr Modell

Gemeinsames Modell

Alle Teilnehmer entwickelt auf Grundlage der individuellen Modelle ein gemeinsames Modell

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Modellierung mit LEGO®

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Gemeinsames Modell

- traditionell -

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Gemeinsames Modell

- digitalisiert -

Mittelstand 4.0-Agentur Prozesse

c/o TU Chemnitz, Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb

Erfenschlager Str. 73

09125 Chemnitz

http://www.prozesse-mittelstand.digital

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Kontakt

Samuel Horler0371 531-30016

samuel.horler@mb.tu-chemnitz.de