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Frühstarter mit Gespür für die wichtigen Trends

SEW-Eurodrive baut an der intelligenten Fabrik von morgen
Frühstarter mit Gespür für die wichtigen Trends

Wie Industrie 4.0 die Fabrikabläufe verändert, zeigt der Antriebstechnikspezialist SEW-Eurodrive in seinem Werk in Graben-Neudorf. Dank Lean-Prinzipien und digitalen Konzepten suchen sich die Aufträge im Eiltempo ihren Weg durch die Fabrik – von der Materialanlieferung bis zum Versand. ❧ Dietmar Kieser

Johann Soder hat einen Traum: Direkt vom Produktkonfigurator im Konstruktionsbüro des Kunden geht der Auftrag über einen Getriebemotor in die Fertigung von SEW-Eurodrive und wird dort in der nächsten Stunde montiert und versandt. Das ist längst nicht alles. Der Kunde konfiguriert nicht nur selbst, er verfolgt am Monitor den Arbeitsfortschritt seiner Bestellung in der Montage, die den individuellen Auftrag umgehend erfüllt. In Losgröße eins, wirtschaftlich und wettbewerbsfähig produziert.

Den entsprechenden Rahmen dafür hat der technische Geschäftsführer des Bruchsaler Antriebstechnikspezialisten im nahegelegen Fertigungs- und Montagewerk Graben-Neudorf umgesetzt. Noch tragen die Maßnahmen Bezeichnungen wie Schaufenster-fabrik oder Leuchtturmprojekt und sind unterlegt mit Begriffen wie Schwarmintelligenz, mobile Assistenten, Cyber Physical Systems (CPS), Gamification oder Dirigent der Wertschöpfung. All dies soll Soder helfen, seinen Traum Realität werden zu lassen.
Dazu verholfen hat ihm Industrie 4.0. Der Ansatz einer intelligent mit IT vernetzten Produktion sorgt bei SEW-Eurodrive dafür, dass die Technik nicht nur Instrument ist, sondern zum Partner des Menschen wird. Aus Interaktion entsteht Kooperation. Der Werker wird von körperlich schwerer Arbeit entlastet, erweiterte Arbeitsinhalte motivieren ihn. Die etwas sperrig „Mensch-Technik-Kooperation“ genannte Liaison basiert auf mobiler Automation, die wiederum auf dem Prinzip sogenannter Cyber Physical Systems aufbaut. Jedes dieser Assistenzsysteme hat eine IP-Adresse und damit eine Identität – und ist dank intelligenter Informations- und Kommunikationstechnologien in der Lage, sich mit Menschen, Maschinen und Produkten auszutauschen und zu vernetzen. 80 % der darin verbauten Komponenten entstammen dem SEW-eigenen modularen Produktbaukasten.
Auf den ersten Blick klingt Johann Soders Prinzip simpel: Man nehme Konzepte von CIM und Lean und reichere sie mit intelligenten Lösungen nach Industrie 4.0-Maßstäben an. Erst auf den zweiten Blick wird erkennbar, dass sich darin Erfahrungen aus 30 Jahren spiegeln. Dem Technikchef von SEW-Eurodrive nimmt man es ab, sich mit jeder der drei Philosophien intensiv beschäftigt zu haben. In den 80er-Jahren elektrisierte CIM, die computerintegrierte Fertigung mit einem Höchstmaß an Automation und Zentralrechner, die SEW-Unternehmensleitung. Umgehend führten Johann Soder und der damalige Leiter der AV/Planung, Andreas Kohl, die datentechnische Verknüpfung im Grabener Montagewerk ein – und bezahlten viel Lehrgeld: Trotz Modernisierung ließ die produzierte Stückzahl zu wünschen übrig. Selbst die abgelöste starre Linienfertigung hatte einen höheren Output. Der Rückbau war die Folge.
Der erhoffte Erfolg stellte sich erst in den 90er-Jahren mit Lean-Prinzipien ein, die in der SEW-Produktion bis heute gelebt werden. Mehr noch: Lean als Grundlage kontinuierlicher Verbesserung ist für Soder die Basis dessen, was der Elektroingenieur seit 2011 vehement in der Motoren- und Getriebeproduktion forciert: Industrie 4.0. Dem kostenintensiven CIM-Pfad kann Soder dennoch eine gute Seite abgewinnen. „CIM hat hier die Basis gelegt, auf der wir heute aufbauen und in den vergangenen Jahren die Produktion permanent weiter entwickelt haben.“
CIM, Lean und Industrie 4.0 sind bei SEW-Eurodrive die Etappen hin zu einer sich selbststeuernden Fabrik. Der Fabrik der Zukunft. Das Jahr 2020 haben die Chefs als Zielmarke ausgegeben. Die gestellte Aufgabe hat es in sich: Alles wird der Maßgabe untergeordnet, „die Wettbewerbsfähigkeit der Firma in der globalisierten Welt nachhaltig zu steigern“, formuliert der Technik-Geschäftsführer die unternehmerische Vorgabe.
Wie weit der Antriebstechnikspezialist gekommen ist auf dem Weg zur Smart Factory 2020, dokumentiert ein Gang durch das Produktions- und Logistikwerk in Graben-Neudorf. Rund 1800 der insgesamt 16 000 SEW-Mitarbeiter sorgen hier unweit des Stammsitzes Bruchsal dafür, dass Getriebemotoren nach Kundenwunsch zu Kosten einer Serienfertigung produziert werden. Motoren, die zum Beispiel in Förderbändern und Getränkeabfüllanlagen stecken. Die Tour beginnt dort, wo Alt- und Neusysteme in der Fabrik zusammentreffen. „Da hat man eine Operation am offenen Herzen“, zieht Soder eine Analogie.
Ausreden, wonach sich in einer gewachsenen Fabrik Ansätze von Industrie 4.0 nicht umsetzen lassen, lässt der Technik-enthusiast nicht gelten. Man müsse sich nur überlegen wie. Und zwar so intensiv, wie Technikchef Soder und Andreas Kohl, heute Werksleiter Logistik in Graben-Neudorf, es in ihren Vorstellungen durchgegangen sind. „Wir müssen innovative Produkt- und Prozesslösungen in allen Bereichen der Wertschöpfungskette schaffen“, skizziert Johann Soder die Maxime dieser Arbeit – und deutet mit einer Handbewegung auf die Flur-bereinigung im Grabener Werk.
Soeben karrt ein „roter Bomber“, wie er das spurgebundene, etwas betagte Flurförderzeug nennt, Material aus den automatischen Lägern in Richtung der „neuen Welt“. Eine Art Verschiebebahnhof für Behälter dient als Schnittstelle. Als Kommissionierpuffer prägen auf dem Boden angepufferte und mit Komponenten beladene Ständer die Szenerie. Den Weitertransport zur Montage übernehmen intelligente mobile Logistikassistenten. Mit ihren eingebetteten Dual-Core-Controllern sind sie in der Lage, genau das zu greifen, was bereits in Kürze in den nahegelegenen Montagezellen benötigt wird.
Die Vorgängersysteme konnten mit bis zu 500 kg beladen werden. Das dreifache Gewicht schultert jetzt ein jeder dieser autonomen Assistenten der Industrie-4.0-Generation auf einer Fläche von 80 cm x 80 cm. Auch dies sei ein Technologiesprung, sagt Andreas Kohl. Den größten Sprung der neuen Variante aber hat die Entwicklung eines Objektes zum Cyber Physical Systems gebracht: eine über das Internet vernetzte Systemkomponente, die im Falle des Logistikassistenten aus einer Vielzahl von Sensoren und Aktuatoren besteht, mit Navigationstechniken ausgerüstet ist und sich während der Fahrt berührungslos mit Energie auflädt.
Soeben nimmt eines dieser flachen Wägelchen Kurs auf einen mit Motoren beladenen Ständer, dreht sich halb um die eigene Achse und schiebt sich unter das aufgeständerte Einplanungspaket. Den mit einer Anbaukomponente beladenen grünen Stahlbehälter nimmt der intelligente Logistikassistent in Sekundenschnelle huckepack und befördert ihn führerlos an eine Komplettierstation, wo aus Motor und Getriebe ein System wird. Währenddessen wird das Getriebe in einer Montagezelle, die den Kommissionierplätzen nachgelagert ist, in wenigen Minuten zusammengebaut. Vormals am Fließband dauerte dies mehrere Stunden.
„Ein Großteil der Produktivitätssteigerung lässt sich in der Logistik gewinnen“, weiß Andreas Kohl. Das Plus resultiere aus eingesparten Transportaufwendungen. Stets habe SEW-Eurodrive dies mit Wachstum kompensieren können. Schließlich habe die mit den intelligenten Logistikassistenten erreichte Verfügbarkeit von nahezu 100 % ihren Preis, betont der Werksleiter. Wird eines der aktuell zwölf Transportsysteme gewartet, übernimmt ein anderes die Aufgabe. Die Assistenten sind darüber sofort im Bilde, da sie sich selbstständig untereinander koordinieren. Ihr Schwarmverhalten rechnet sich: Durch die verteilte Last gehören Ausfälle der Vergangenheit an. Keine Spur mehr von unausgelasteten Anlagen, langen Durchlaufzeiten für Material und Aufträge oder hohe Lagerbestände.
Dabei ist dem Bruchsaler Familienunternehmen in erster Linie weniger an Einsparungen bei einst bewährter Technik gelegen als an der nun gegebenen „immensen Flexibilität“, wie Johann Soder sagt, um die extrem variantenreichen Produkte wettbewerbsfähig zu produzieren. Die Phantasie dieser bestmöglichen Effizienz hat bei SEW-Eurodrive lange vor der Prägung des Begriffs Industrie 4.0 eingesetzt. Begonnen hat der Wandel bereits in den 90er-Jahren. Als die Lean-Konzepte und mit ihnen einfache, störungs- und fehlerfreie Prozesse und der Wertschöpfungsgedanke in Deutschlands Fabriken langsam Fuß fassen, setzt Johann Soder entschlossen darauf. Fortan bedeutet Wertschöpfung „nur das zu tun, für das der Kunde zu bezahlen bereit ist“. Konkret wird in den SEW-Werken nur mehr „das getan, was den Wert an einem Produkt erhöht, alles andere wird minimiert oder gar eliminiert“, formuliert der Technikchef den Ausgangsgedanken. Eine hohe Störungs- und Fehlerfreiheit wie auch beherrschbare Prozesse sind das Ergebnis. Damit verbunden ist eine weitere Maßnahme: Soder und Kohl segmentieren die Fabrik nach Produktreihen und -gruppen und schaffen durch Montage-inseln mehr dezentrale Verantwortung bei den Mitarbeitern.
Kleine Fabriken in der Fabrik
Nach dem 60 Mio. D-Mark teuren Reinfall mit CIM vor rund 30 Jahren haben die wertorientierten Konzepte dem Unternehmen wieder zu einer guten Kondition verholfen. Die Produktivität durch die Insel-lösung ist enorm und steigt um 30 bis 40 %. Lean hat die Grundlage für die weitere Wettbewerbsfähigkeit geschaffen – und wird bei SEW-Eurodrive zur Basis für Industrie 4.0. Noch bevor die umfassende Digitalisierung Einzug hält, bauen in jeder Montageinsel wenige Mitarbeiter ein Produkt von Anfang bis Ende komplett fertig. Entsprechend den Produktgruppen werden die Inseln zu Small-Factory-Units (SFU) zusammengefasst. Eine SFU ist heute das Vorzeigeprojekt des Unternehmens: Die Schaufensterfabrik zeigt den Stand der Dinge der intelligent vernetzten Produktion. Lose Prozessmodule für Montage, Motoranbau, Schmierung, Endprüfung und Lackierung sind in dieser Wertschöpfungskette durch mobile Assistenzsysteme vernetzt. Zugleich sind sie skalierbar, was wiederum die Kosten überschaubar machen soll.
Noch ist diese Pilotanlage nur ein kleiner Teil des Werkes in Graben-Neudorf. Peu à peu werden die Modernisierer Soder und Kohl die im Erprobungsraum gewonnenen Erkenntnisse auf die derzeit sechs und künftig weiteren Inseln des Werkes übertragen. Wenn in wenigen Jahren alles umgesetzt ist, arbeiten in der Smart Factory von SEW Mensch und Technik Hand in Hand.
So wie der Industriemechaniker Jürgen Heidemann. In der Schaufensterfabrik montiert der 57-Jährige Getriebe. Seit 40 Jahren arbeitet er hier. Heute hantiert er mit Industrie-4.0-Prinzipien. Seitdem hat sich bei Heidemann viel verändert. Seine Arbeit sei nicht nur abwechslungsreicher geworden, er müsse auch keine schweren Teile mehr heben. Soeben parkt vor ihm ein intelligenter Montageassistent in der Größe eines Flugzeug-Serviertrolleys, darauf ein Getriebe-gehäuse, das eine RFID-Etikette für den Datenaustausch trägt. Den Kundenauftrag dazu samt Informationen für jede Montage-sequenz lädt er sich auf den integrierten Tablet-PC, woraufhin ein Lämpchen aufleuchtet. Jetzt verfügt die mobile Werkbank über sämtliche Auftragsdaten für die folgenden Prozesse. Heidemann entnimmt aus einer Box im Regal neben sich eine Welle. Zwei, drei gezielte Hammerschläge, schon rastet die Komponente ein. Der Werker quittiert den Vorgang und das nächste Signal leuchtet und zeigt an, welcher Handgriff als nächster folgt. Ist alles ausgeführt, drückt der Werker eine Taste am Montageassistenten, der ihm sogleich selbstständig zur nächsten Arbeitsstation folgt.
Mehrere tausend Getriebevarianten lassen sich in jeder der Inseln fertigen. Trotz dieser extrem hohen Produktvarianz schließt Heidemann seinen Auftrag in Losgröße eins ohne Stress und Hektik nach gerade einmal 15 min ab – unter Mithilfe des cleveren Assistenten und intelligenter Kommunikationsmethoden. Jetzt steht die fahrende Werkbank mit dem montierten Getriebe bereit für die Abholung zu den Motoranbau-, Schmierstoff- und Endprüfungsmodulen. Künftig soll das CPS-System völlig autonom seine Insel verlassen und die nächsten Prozessmodule ansteuern.
„Parametrieren statt programmieren“ heißt die Zauberformel, mit der Johann Soder die Wandlungsfähigkeit der Produktion beschleunigt. Nur so werde Automatisierung einfach und beherrschbar, damit selbst Werker Aufgaben erfüllen, für die früher Programmierer wochenlang im Einsatz waren. Das schneller und besser gewordene Zusammenspiel von Mensch und Technik führt zu einer „höheren Kollaborationsproduktivität“, sagt der Geschäftsführer. Schon deshalb spiele der Mensch auch in der Zukunft in der Industrie 4.0-Produktion eine wichtige Rolle. Statt Instrument zu sein, werde Technik zum Partner des Menschen, der dadurch entlastet werde. Mehr noch: „Durch wechselnde Aufgaben und Rotation wird Arbeit spannend und der Werker zum multifunktionalen Mitarbeiter“, erläutert Soder seine Sicht mit Blick auf den Erhalt von Arbeitsplätzen in der Industrie-4.0-Ära.
In dieser Konstellation wird die Fabrik der Zukunft agil und kann reaktionsfähiger auf die Anforderungen der Kunden und der weltweiten Märkte reagieren. Hoch ist dehalb die dezentrale Verantwortung. Damit das Zusammenspiel zwischen den Prozessmodulen reibungslos funktioniert, steuert ein „Dirigent der Wertschöpfung“ die kleinen Fabriken in der Fabrik. Toto Valenziano dirigiert in dieser Frühschicht die sechs Montageinseln seiner Small Factory Unit.
Den aktuellen Zustand der vernetzten Produktion erfasst er mit wenigen Blicken. Drei aneinander gereihte Bildschirme zeigen in Echtzeit die Anlagenvisualisierung, die Personaleinsatzplanung und das Auftragsvolumen. Was innerhalb der Schaufenster-fabrik in den nächsten drei Stunden abläuft, liegt in seinen Händen. Als Dirigent orchestriert Valenziano, indem er die Aufträge einplant, die smarte Fabrik samt Teams organisiert und notfalls korrigierend eingreift, um das Leistungsoptimum herauszuholen. All dies mit eingebauter Sicherheit: Ist der Auftragsdurchlauf vorausschauend simuliert, überführt der Dirigent das virtuell erprobte Ergebnis in die reale Welt. Gamification – wieder so ein Schlagwort, das Johann Soder gern benutzt – hilft ihm dabei. Prozesse würden mit dem Spielansatz besser visualisiert und spannender für den Menschen aufbereitet, was die Motivation und Qualität steigere, betont der Technikvorstand.
Die nächste SFU ist bereits in der Planung. Ihr Aufbau erfolgt aber nicht nach Schema F. Alle Prozessmodule sind je nach Anforderung lose gekoppelt. So benötigt beispielsweise nicht jede Montageinsel ein Öleinfüllmodul. Angesteuert wird es nur im Bedarfsfall von den mobilen Assistenten, die sich selbstorganisierend ihren Weg durch die Fabrik suchen. Die Montagezellen selbst lassen sich je nach Kapazität und Auslastung modular und in skalierbaren Stufen erweitern. „Alles wird viel anpassungs- und wandlungsfähiger“, argumentiert Johann Soder mit Blick auf die Möglichkeiten durch Industrie-4.0. Derart an Kundenwünsche anpassungsfähige Fabriken wären letztlich „wandlungsfähig, ohne gleich Millionen in die Hand nehmen zu müssen“. Gleichwohl greift die Unternehmerfamilie Blickle für ihre Lean Smart Factory 2020 tief in die Tasche. Allein in die Standorte Bruchsal und Graben-Neudorf investiert sie in den nächsten drei Jahren 611 Mio. Euro. Fast 330 Mio. Euro davon werden in die Modernisierung der Fabriken nach Industrie 4.0-Manier fließen.
Dabei reist der Ideenstrom längst nicht ab. Johann Soder und sein Team arbeiten daran, das Konzept der Mobilität und intelligenten Vernetzung bis hin zu Zulieferern und Abnehmern auszuweiten. Im Zentrum eines neuen Geschäftsmodells steht die selbstfahrende, standardisierte Warentransportkapsel. Als CPS-System interagiert der per Rolladen verschließbare Warenträger mit allen beteiligten Systemen. So weiß die Kapsel genau Bescheid über ihre Ladung, die sie zur richtigen Zeit zum richtigen Ort befördert. Das prädestiniert sie für die Warenanlieferung direkt in die Fabrik ebenso wie für den Abtransport zu Lieferanten oder den SEW-Schwesterwerken.
In Johann Soders Vision fährt die Kapsel, die mit 2,5 m so breit wie ein Lkw ist, mit dem fertiggestellten Auftrag über eine Transferzone direkt auf den Transporter. Ein erster Test mit dem französischen Schwesterwerk in Haguenau diesen Herbst soll erste Erkenntnisse bringen. Als Geschäftsmodell lässt die Logistikkapsel viele Optionen zu: vom Bezug aller zum Zusammenbau notwendigen Komponenten über die lieferbare Kapsel bis zur kompletten Fabrikautomatisierung, die SEW-Eurodrive für seine Kunden realisieren will. „Das ist der Weg, den wir gehen wollen“, ist Johann Soder optimistisch. Sein Traum könnte bald Realität werden.
Industrieanzeiger
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