Zwei Seiten – Technologie und Organisation

Die Unternehmensberatung ARC Advisory Group unterscheidet zwischen Collaborative und Distributed Manufacturing. Collaborative Manufacturing sei eher ein Management-Prinzip, das viel mit Organisationen, Prozessen und Strukturen zu tun hat; Dis- tributed Manufacturing dagegen beschreibe eine Automatisierungs- und Netwerkarchitektur, die eine verteilte Intelligenz unterstützt. Genaueres erläutern im Rahmen des Trendteils zu „Integrated Manufacturing" die beiden ARC-Experten Florian Güldner und David W. Humphrey.

eA: Was genau kennzeichnet aus Ihrer Sicht ein modernes System des Distributed bzw. Collaborative Manufacturing?

Humphrey: Collaborative Manufacturing bezieht sich auf die Produktebene (Forschung & Entwicklung bis Entsorgung), auf die Produktionsebene (Fertigung bis Management) und auf verschiedenste Stakeholder (Zulieferer bis Logistik). Collaborative Manufacturing hat dabei das Ziel, „Mauern" einzureißen, die in der Organisationsstruktur und in den Köpfen vieler existieren. Das Musterbeispiel hierfür ist der Schritt in vielen Branchen von Forschung & Entwicklung zur Massenfertigung. Hier wird oft Geld und Zeit verschleudert, um einen Prozess vom Labor (Pharma) oder Prototypmaßstab (Automotiv) zur effizienten Massenproduktion zu bewegen. Oft wird in der Entwicklungsphase eines neuen Produkts zwischen F&E und der Fertigung zu wenig kommuniziert. Informationen über das neu zu produzierende Produkt werden der Fertigung zu spät mitgeteilt. Dazu werden völlig andere CAD/CAM-Tools und Datenformate für wichtige Produktdaten verwendet. Das bedeutet, sämtliche Daten müssen konvertiert bzw. neu eingetippt werden, was viel Zeit und Geld kostet. Besser wäre es, wenn die Fertigung gleich beim Entstehen einer neuen Idee Mitspracherecht über die „ Produzierbarkeit" bekäme. Unter Collaborative Manufacturing versteht man also eine verbesserte Zusammenarbeit, sowohl intern als auch mit externen Partnern, die auf standardisierten IT-Architekturen und gemeinsamen Daten beruht.

Güldner: Distributed Manufacturing bezeichnet die Architektur der Intelligenz in einer Anlage. Klassisch wäre die zentral gesteuerte Anlage mit einer leistungsstarken SPS als Kopfsteuerung. Distributed Manufacturing dezentralisiert diesen Aufbau und verteilt die Intelligenz auf SPSen in den jeweiligen Anlagenteilen. Dieser Aufbau ist von Vorteil für Maschinenbauer und Anlagenbetreiber, erstere können einzelne Komponenten bauen und testen, letztere können flexible Maschinen und Anlagen beliebig zusammenstellen – ein modulares Konzept. Im Bereich Prozessautomatisierung liegt der Hauptvorteil in der Reduktion von Komplexität.

eA: Wo liegen derzeit noch Entwicklungsdefizite bzw. Probleme in der Anwendung?

Güldner: Generell kann man die Probleme an zwei Seiten festmachen: der angebotenen Automatisierungstechnik und der Anwendung an sich. Für Automatisierungsanbieter ist der durchgängige Fluss an Informationen immer auch ein Risiko, da diese Möglichkeit auch immer bedeutet, dass offene Schnittstellen Komponenten austauschbar machen. Für den Anbieter hat das den Nachteil, dass seine überlegene Steuerung nicht mehr dazu führt, dass auch sein Antrieb gekauft wird, sondern sich ein Kunde sein Puzzle selbst zusammensetzt. Für Anbieter von Automatisierungstechnik ist daher Standardisierung eine strategische Entscheidung und meist keine Frage der Machbarkeit.

Humphrey: Geht man von einer ‚perfekt‘ offenen Automatisierungsarchitektur aus – und in vielen Bereichen ist das bereits nahezu erreicht – dann ergibt sich eine weitere Herausforderung: die Organisationsstruktur und der Faktor Mensch. Collaborative Manufacturing benötigt mehr als nur Techno-logie. Im Zuge einer Modernisierung von Technologie sind oft auch komplette Umstrukturierungen nötig, denn die Organisation muss gewährleisten, dass die nun frei fließenden Informationen zur richtigen Zeit die richtigen Personen erreichen. Nun müssen auch F&E-Ingenieure mit Kollegen aus der Produktion und aus dem Marketing zusammenarbeiten – ein enormes Konflikt-Potenzial. Neben entsprechendem Management ist damit auch eine Schulung der Mitarbeiter in technischen Fähigkeiten (Umgang mit Software) wie in sogenannten Soft-Skills nötig.

eA: Welche Bedeutung haben in diesem Zusammenhang Normen und Standards und wie bewerten Sie Initiativen wie die 4Diac-Referenzimplementierung nach IEC 61499?

Humphrey: Initiativen gab und gibt es viele, allerdings stoßen diese schnell an ihre Grenzen. Zum einen ist Standardisierung für Hersteller eine strategische Frage, zum anderen ist ein Standard ein öffentliches Gut und muss daher optimalerweise bestehen, bevor es Produkte gibt. Ein schlechtes Beispiel hierfür ist der Feldbus-Standard IEC 61158, der praktisch im Nachhinein verab-schiedet wurde und lediglich acht verschiedene industrielle Netzwerke unter dem Decknamen „Feldbus" aufgelistet hat.

Güldner: Dazu gibt es das Problem der Haftung und der Garantien. Hersteller von Automatisierungsprodukten garan-tieren für eine gewisse Leistung, die aber nur dann gilt, wenn Steuerung, Motor und Software in einer gewissen Kombi-nation verwendet werden. Bei einer Mischung von Herstellern und Fabrikaten ergibt sich die Frage: Wer garantiert was und wer trägt das Risiko? Damit kann es für einen Maschinenbauer einfach und auch profitabler sein, nur auf einen Anbieter zu setzen, selbst wenn das einen höheren Preis bedeutet. In Betrachtung all dieser Hindernisse kann eine Initiative nur erfolgreich sein, wenn alle großen Hersteller an einem Strang ziehen und sich beteiligen. Bei der IEC 61499 scheint das noch nicht der Fall zu sein.

eA: Wie weit geht der Trend über die Automatisierungstechnik hinaus, d.h. inwiefern werden Sie mit Kundenanforderungen aus Managementmodellen zu Collaborative Manufacturing konfrontiert?

Güldner: Collaborative Manufacturing ist ein Management-Level-Konzept aus der Vogelperspektive, das vor allem aufgrund der potenziellen Kostenersparnisse bei großen Endkunden gerne umgesetzt wird. Collaborative Manufacturing ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung aller Unternehmensprozesse – nicht nur in der Fertigung –, aber nur beim Einsatz entsprechender Technologien und nur bei der Akzeptanz aller Beteiligten.

Humphrey: Bei Distributed Manufacturing muss jeder für sich entscheiden, ob sich im gegebenen Fall eine dezentrale Architektur lohnt. Verteilte Intelligenz ermöglicht zwar modulare Maschinenkonzepte und eine gewisse Ausfallsicherheit durch autark operierende Steuerungen, ist aber immer noch aufwändiger zu programmieren und zu warten. Außerdem arbeitet ein unaufhaltsamer Trend gegen die Dezentralisierung: die steigende Rechenpower moderner Steuerungen. Früher waren mehrere SPSen in großen Anlagen notwendig, beispielsweise in komplexen Transferstraßen, weil einzelne Steuerungen die erforderliche Performance (sprich Zykluszeit) nicht aufbrachten. Heutzutage schaffen das die meisten modernen SPSen, selbst mit komplexen integrierten Aufgaben wie Motion Control.

zg