22.11.2018   |   Pfalzgrafenweiler   |   Deutschland

Industrie 4.0 in der Möbelbranche – eine Momentaufnahme

Wie sieht die Produktion der Zukunft aus und was muss ich tun um Industrie 4.0-fähig zu sein?

Immer mehr Unternehmen stellen sich diese Frage und investieren in einige der immer breiter am Markt angepriesenen IT-Lösungen. Die Erwartungen, die man dabei an die Integration dieser Lösungen in die bestehende IT-Landschaft hatte, werden dabei leider meist direkt nach Abschluss der Verkaufsgespräche enttäuscht. Oft sind die als optimal angepriesenen Stand-alone-Systeme nur bedingt in die vorherrschende Systemlandschaft integrierbar. Aufgrund begrenzter Budgets wird das erstrebenswerte Ziel in einen durchgängigen Informationsfluss und eine integrierte Fertigung somit nicht selten auf Jahre verbaut.

Eine durchgängige Produktion nach der Vision „Industrie 4.0“ mit allen damit verbundenen Vorteilen, ist nur durch eine übergreifende Systemanalyse der vorhandenen IT-Landschaft und der Branchensicht auf die Thematik erreichbar. Dabei gilt nach wie vor: Nicht alle Systeme die bereits im Einsatz sind müssen unmittelbar ersetzt werden und nicht alle Systeme, die man für zukunftsfähig hält, bringen die notwendigen Voraussetzungen mit.

Im April 2013 wurde vom Arbeitskreis Industrie 4.0 die „Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0“ ausgerufen und nicht wenige stellen sich die Frage, was seitdem in der Möbelindustrie erreicht wurde. Um das bewerten zu können muss man einen Blick auf den aktuellen Stand der Technik der in unserer Branche anwendbaren Software-Hierarchie werfen.

Der Informationsfluss durchläuft von der Erstellung des Kundenauftrags am Point of Sales bis zur finalen Fertigung drei bis vier unterschiedliche Software-Produkte. Jedes dieser Produkte ist speziell auf dessen Einsatzgebiet abgestimmt und hat daher ein eigenes Datenmodell. In jeder Softwarehierarchiestufe werden die Auftragsdaten für entsprechende Prozesse, wie beispielsweise für die Fertigung, angereichert.

Der Wunsch der Kunden nach immer individuelleren Produkten, verlangt die Produktion hochvarianter Produkte – zum Teil in Losgröße 1. Die grafische Planung des Möbels erfolgt meist schon im Shop, mit Merkmalen die eindeutig beschrieben werden. Sondermerkmale, die in der Handelssoftware nur textlich beschrieben werden können, bedürfen zur Fertigung einer manuellen Nacharbeit in der Arbeitsvorbereitung.

 

Die Vision der Industrie 4.0

Die aktuelle Software-Landschaft bedingt bei den Hauptsystemen nach wie vor eigene Datenbanken und -modelle. Im Idealfall erfolgt die Datenweitergabe an nachfolgende Systeme über standardisierte Schnittstellen. Dennoch erfordern vor allem alte PPS-Lösungen eine redundante und doppelte Datenanlage, -speicherung und -pflege. Die Vision der Industrie 4.0 sieht dabei eine systemübergreifende singuläre Datenbasis für alle Funktionen zwischen CAX, ERP und MES vor.

Durch diese Software-Architektur können Redundanzen vermieden, oder zumindest weitestgehend reduziert werden. Die Datenbank kann dabei in einer Cloud, auf einem eigenen Server oder über einen XaaS Provider betrieben werden. Systembedingt hinkt die Realität dieser Vision jedoch auch branchenunabhängig noch weit hinterher. So konzentrieren sich auch größte Anbieter wie SAP oder Oracle, nicht zuletzt aufgrund release-fähiger Architekturen, wieder mehr auf ihre Kernprozesse und die damit verbundenen Datenmodelle.

 

Die Potentiale bestehender Handlungsfelder

Ein ununterbrochener und somit pflegeleichter Informationsfluss ist auch ohne die noch nicht einführbaren Lösungen mit Anbindungen an eine singuläre Datenbank möglich. Durch den gezielten Systemwechsel, den Aufbau von neuen und die Optimierung bestehender Schnittstellen können bereits deutliche Verbesserungen im Arbeitsalltag erreicht werden:

  • Effizienzsteigerung im Fertigungsprozess
  • Verbesserung des Materialflusses in der Produktion
  • Erhöhung der Maschinennutzungszeit
  • Reduktion der Verwaltungsaufwände in der IT
  • Vermeidung redundanter und fehleranfälliger Datenpflege

Diese Effekte machen sich zunehmend bemerkbar, je stärker eine Datenintegration auf einige weniger Datenbanken gelingt.

Durch die Generierung immer kundenindividueller Produkte wandelt sich, abseits der Handelsverbände, auch der Verkauf immer mehr vom B2B zum B2C Markt. Jedoch setzt auch das klassische B2B-Geschäft immer höhere Ansprüche an die Produktvarianz und damit verbundene systemische Plausibilitätsprüfungen. Der Aufwand der dabei betrieben werden muss, um die POS-Lösung funktional zu gestalten, zahlt sich jedoch auf anderer Seite wieder aus: Wenn man es schafft, im Handel und CAM dasselbe Datenmodell zu nutzen. So gelingt es sogar den Kunden selbst zur Auftragserfassungsabteilung zu machen. Der generelle Datenimport erweist sich zunehmend als problematisch, da im Handel viele herstellerunabhängige Software-Produkte eingesetzt werden.

Viele Unternehmer verzichten daher bis heute ganz auf einen Datenimport und auch große Unternehmen schaffen es in vielen Fällen maximal 50% der Handelsaufträge zu importieren. Hier schlummern in der Zusammenarbeit zwischen Handel und Hersteller noch enorme Potentiale. Die Automatisierung weist somit bereits am Anfang der Prozesskette erhebliche Lücken auf.

 

Die Verbindungen der Kernsysteme

Bei der Anwendung einer Handelssoftware können die Standardartikel direkt ins CAD/CAM importiert werden. Sonderartikel werden hingegen direkt im CAD/CAM-System konstruiert, kalkuliert und für die Fertigung aufbereitet.

CAD/CAM

Gerade für die Produktion von Sonderlösungen bietet der Einsatz von CAD/CAM Systemen enorme Vorteile:

  • Systematische Beschreibung der Teile mit allen relevanten Merkmalen
  • Automatische Erzeugung der Fertigungszeichnungen, CNC-Programme, Artikelstücklisten und Explosionszeichnungen für die Montage
  • Ansteuerung aller CNC-Maschinen verschiedener Hersteller über Postprozessoren

Der Einsatz eines CAM-Systems ermöglicht somit eine maschinenunabhängige Konstruktion und hat immense Zeitersparnisse in den konstruktiven und fertigenden Unternehmensbereichen zur Folge. 

ERP

Der so im CAD/CAM-System erzeugte Auftrag kann im nächsten Schritt an das ERP-System via Schnittstelle übertragen werden. Dabei können Teile oder auch ganze Stücklisten an das ERP-System übergeben werden. Die finanzielle Abrechnung und Materialwirtschaft ist somit komplett in das dafür vorgesehene System überführt und zentral zu verwalten. Bietet das ERP-System neben den gängigen Werkzeugen zum Fertigungs-Controlling noch zusätzliche Möglichkeiten der Variantenkonfiguration, lassen sich dadurch zusätzliche Plausibilitätsprüfungen einführen, die Fehlern z.B. in der Materialbeschaffung vorbeugen.

Setzt der Hersteller kein CAD/CAM ein, erfolgt der Auftrag meist aus der Handelssoftware direkt, oder wird manuell im ERP-System erfasst. Das CNC-Programm wird in diesem Fall über ERP-Tabellen erstellt, wobei Sonderteile manuell erfasst werden müssen. Diese Sonderteile werden dann mit entsprechenden CNC-Software-Programmen in der Arbeitsvorbereitung erstellt – was viel Zeit in Anspruch nimmt.

Da die meisten ERP-Systeme nicht in der Lage sind, grafische Darstellungen zu verarbeiten, besteht in diesen Fällen meist eine zusätzlich aufgebaute Schnittstelle an ein gesondertes Grafiksystem. Häufig werden in der Möbelindustrie immer noch PPS-Systeme eingesetzt, die durch ihre starren Strukturen nur wenige release-fähige Anpassungen zulassen und somit in Funktionalität, Datenintegration und Flexibilität stark eingeschränkt sind.

MES

Der Einsatz von MES-Systemen (Manufacturing Execution System – dt. Fertigungsleitsystem) in der Möbelindustrie ist heute vor allem bei KMU noch nicht weit verbreitet. Häufig werden die notwendigen Fertigungsunterlagen noch im ERP bzw. PPS erzeugt. Viele Hersteller geben sich mit der Bildung der Produktionsaufträge und deren groben Terminierung in den genannten Vorsystemen zufrieden. Zur besseren Auslastung der Produktionskapazitäten wäre es jedoch möglich diese Aufträge aus dem ERP-System in eine MES-Lösung zu übergeben. Das MES stellt in einer teil- oder vollautomatisierten Fertigung die direkte Anbindung der Informationssysteme an die Maschinenebene sicher. Dadurch erfolgt die Lenkung, Steuerung und Kontrolle der Produktion in Echtzeit. Alternativ könnten Produktionsaufträge direkt erzeugt, oder aus den eingesetzten CAD/CAM-Systemen übernommen werden. Zudem erfasst das MES die Maschinen- und Betriebsdaten und spielt diese in die Informationssysteme zurück.  Der Einsatz einer MES-Lösung automatisiert:

  • das Zurückspielen von Informationen an die MAWI und die kaufmännische Auftragsabwicklung
  • die Erfassung von Betriebs-, Produktions- und Produktdaten und deren Übergabe an die Berichtsebene
  • die Steuerung von Produktionsleitständen und deren entsprechende Ressourcenauslastungen
  • die Erstellung von Planungsperioden in der Fertigung, je nach aktueller Priorisierung
  • die Fertigungsabläufe und Ressourcenplanung für die Produktion
  • die Einplanung und Einsteuerung von Wartungsarbeiten
  • die Verwaltung von Produktionsmitteln

Bei der Auswahl einer MES-Lösung steht die flexible Anwendbarkeit auf die technologischen Anforderungen der Möbelindustrie wie Zuschnitt, Nesting oder BSZ 1 im Mittelpunkt. Idealerweise werden die Daten über standardisierte Schnittstellen an die vorherrschenden bzw. geplanten Systeme übergeben.

Auch Bestandsänderungen sollten über das MES erfasst werden, sodass diese Informationen an das ERP-System zurückgegeben werden können. Dadurch erfolgen Beschaffungsvorschläge automatisiert. Um eine papierlose Fertigung zu erreichen, sollte die Produktion mit Terminals ausgestattet sein. Das ermöglicht unter anderem die Anzeige von Fertigungsaufträge inklusive der notwendigen Zeichnungen sowie der dazugehörigen CNC-Programme.

Davon sind die meisten Firmen heute noch weit entfernt. Aufgrund immer kürzerer Reaktionszeiten lohnt sich dieser Schritt jedoch zusehends.  Denn dadurch sind auch, sich bereits in der Produktion befindende Aufträge unter Umständen noch änderbar. Wichtig ist, dass die gängigen Fertigungsprinzipien (Make to stock, Make to order, Assemble to order) abbildbar sind.

 

Fazit

Auch fünf Jahre nach den Umsetzungsempfehlungen des Arbeitskreis Industrie 4.0 ist die Möbelbranche in vielen Bereichen noch weit hinter den bestehenden Möglichkeiten einer vernetzten, automatisierten Fertigung zurück.

Über die Jahre gewachsene IT-Strukturen bauen auf Einzel- oder Insel-Lösungen und bestehen daher aus vielen Datenbanken und -modellen, die zum Teil manuell bedient werden müssen.

Vernetzungen mit den anderen Systemen erfolgen zum großen Teil über nur unzureichend ausgebaute Schnittstellen und bedingen häufig redundante Datenanlage und -pflege, was wiederum zu hohen Aufwänden und Fehlerquoten führt. Das größte Potential der Branche stellt heute sicher den Umstand dar, dass POS-, vollwertige ERP- und MES-Lösungen meist nicht anzutreffen sind. Und dennoch wird dies von vielen stark vernachlässigt.

Der internationale Kontext zeigt: Technologische Vorreiter im Automatisierungsgrad sind die Möbel-Produzenten, die sich von alten Systemlandschaften freimachen können. Die kommenden 5 Jahre werden für Traditionsunternehmen zukunftsweisend sein, wenn sie die Möglichkeiten der Industrie 4.0 verfolgen. In jedem Fall wird sich das Bild der internationalen Möbelindustrie durch diese Entwicklungen grundlegend wandeln.

 

Text und Bilder: Klaus Fickler und Elias Wagner (SCHULER Consulting)

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