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Digitale Dokumentation Die papierlose Produktion der Zukunft

| Autor / Redakteur: Jonas Schaub* / Sebastian Human

In jedem fertigenden Unternehmen gibt es gewisse Informationen, die dokumentiert werden müssen – vom Produktionsauftrag bis hin zum Personalbereich. Doch welche Voraussetzungen braucht es für die Einführung der papierlosen Produktion und wie gestaltet sich eigentlich die Fertigung der Zukunft?

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Eine smarte Fabrik ist nicht zuletzt von einem papierlosen Arbeitsalltag geprägt.
Eine smarte Fabrik ist nicht zuletzt von einem papierlosen Arbeitsalltag geprägt.
(Bild: 123RF_Sergey Nivens/elunic AG)

Dokumentation erfolgt in vielen Unternehmen heutzutage noch papierbasiert: Fertigungsaufträge, Erfassung von Qualitätsprüfungen, Arbeitsanweisungen und Protokolle werden häufig manuell erfasst. Im Rahmen der vierten industriellen Revolution werden unzählige Lösungen angeboten, um bestehende analoge Techniken in digitale Systeme zu überführen. Sie bieten großes Potential, Arbeitsabläufe zu verändern und neue Formen der Arbeitsorganisation zu integrieren. Und die Umrüstung auf eine papierlose Produktion lohnt sich in jedem Fall, denn Informationen sind so in Echtzeit verfügbar, der zeitliche Aufwand für die Dokumentation wird minimiert, Laufwege sowie Fehlerpotenziale werden verringert und die Dokumentation der Prozessergebnisse erfolgt weitgehend fehlerfrei.

Da produzierende Unternehmen durch Gesetze, Produkthaftungen und auch Normen zur lückenlosen Dokumentation und Rückverfolgbarkeit verpflichtet sind, ist diese Dokumentation unumgänglich. Und trotz voranschreitender Digitalisierung, erfolgt die schriftliche Dokumentation trotzdem nach wie vor oft händisch. Eine digitale Erfassung geschieht, wenn überhaupt, im zweiten Schritt.

Das bedeutet für das Unternehmen einen enormen personellen wie auch ineffizienten Aufwand. Denn eine manuelle Dokumentation in der Produktion bringt einige Fehlerpotenziale mit sich: So werden im hektischen Produktionsbetrieb beispielsweise Daten unleserlich oder ohne definierte Standards erfasst. Außerdem können wichtige Dokumente schnell verloren gehen.

Mittels der Einführung einer papierlosen Produktion, wobei das Papier sukzessive abgeschafft und die einzelnen Produktionsabläufe Schritt für Schritt digitalisiert werden, lässt sich all das vermeiden. Es können sämtliche Prozesse in der Produktion digital abgebildet werden, egal ob es sich um Bearbeitungszeiten, Qualitätsprüfungen oder Rückmeldungen von Vorgängen handelt. Somit erübrigt sich die zeitraubende und fehleranfällige Erfassung von Informationen und es bleibt mehr Zeit für Tätigkeiten, die den Wertschöpfungsprozess unterstützen.

Vorsprung durch elektronische Daten

Von einer Umrüstung profitieren nicht nur Großkonzerne, sondern auch klein- bis mittelständische Unternehmen. Denn eine Fertigung, die auf Basis von Papierformularen produziert, kann den steigenden Anforderungen in der Industrie nicht mehr lange standhalten. Eine schnelle Handlungsfähigkeit und das Reagieren auf Marktveränderungen sowie kundenspezifische Vorgaben sind bedeutend für die Wettbewerbsfähigkeit. Die Kunden erwarten im Zeitalter des Industrial Internet of Things einen flexiblen Partner, der effizient arbeitet und jederzeit Transparenz bietet. Doch mit der Suche nach wichtigen Informationen in unzähligen Ordnern und Akten ist das nicht realisierbar. Eine Produktion kann nur dann funktions- und zukunftsfähig sein, wenn sämtliche Daten elektronisch und in Echtzeit zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund sollte ein zentraler Daten-Pool geschaffen werden, in dem alle Informationen gebündelt sind. Das ermöglicht eine enorme Verschlankung der Informationsflut und verkürzte Durchlaufzeiten.

Das technische Must-have

Der Weg hin zur digitalen Fabrik erscheint für Unternehmen oftmals noch unsicher. Dabei muss die umfassende Vernetzung aller Elemente der Produktion nicht über Nacht erfolgen. Sie kann Schritt für Schritt etabliert werden, vorerst nur an einem Standort oder innerhalb eines Teams. In jedem Fall ist die Digitalisierung von bisher papiergebundenen Prozessen ein erster wichtiger Schritt in Richtung einer intelligenten Produktion.

Es sind eine Vielzahl an Daten sowie ein zielgerichteter Einsatz mehrerer Komponenten erforderlich, um eine papierlose Produktion zu realisieren. Der erste Schritt beinhaltet die Implementierung eines Produktionsmanagementsystems. Die Grundvoraussetzung dafür ist eine stabile LAN- und WLAN-Infrastruktur. Auch einzelne technische Komponenten sind erforderlich, wie die Integration von Produkt- und CAD-Daten, um die Informationen beispielsweise über eine intuitive Oberfläche darzustellen. CAD-Daten dienen dazu, zwei- oder dreidimensionale Darstellungen zu realisieren. Zudem werden durch die Einspielung der Daten in die Maschine bereits wichtige Informationen über das Endprodukt weitergegeben.

Der Dreh- und Angelpunkt einer digitalen Produktion ist jedoch die ERP-Software, die elektronische Lösung zur Geschäftsressourcenplanung. Das ERP-System kommt bereits zu Beginn des Fertigungsprozesses ins Spiel, wie zum Beispiel beim Anlegen von Betriebsaufträgen. Dokumente, die nur schriftlich und nicht elektronisch vorliegen, werden manuell eigescannt und anschließend in digitaler Form an das IT-System übermittelt. Daraufhin wird die zuständige Abteilungsleitung oder auch die Geschäftsleitung benachrichtigt. Die Freigabe erfolgt auch hier nicht mehr schriftlich, sondern elektronisch und wird direkt an die Fertigung weitergeleitet, die nun mit der Produktion beginnen kann. So kann man kostbare Zeit sparen, denn die Übermittlung der elektronischen Daten nimmt nur ein paar Sekunden in Anspruch, während eine Freigabe in Papierform deutlich länger dauert. Sämtliche Daten werden über einen Server zentral gespeichert und sind unmittelbar an jedem Ort und zu jeder Zeit verfügbar.

Papierlos: Die Basis für weitere IIoT-Schnittstellen

Die digitale Überführung analoger Prozesse und ein konsequentes Managementsystem schaffen die Voraussetzungen für ein dynamisches, zukunftsfähiges Unternehmen. Damit entstehen Chancen für erweiterte IIoT-Anwendungen, wie etwa die elektronische Produktionsplanung und -steuerung.

Als technische Basis gelten hier sogenannte cyber-physische Systeme (CPS), die den intelligenten Datenaustausch zwischen den einzelnen Maschinen ermöglichen. Im Mittelpunkt stehen dabei Sensoren, die an den jeweiligen Produktionskomponenten angebracht sind. Sie sammeln Messdaten entlang der Wertschöpfungskette, die über ein Netzwerk an eine Software gespielt werden, die diese wiederum verarbeitet. Der Vorteil liegt darin, dass sich die Produktionsanlagen und CPS untereinander und mit den Fertigungsstücken austauschen können, zum Beispiel in welchem Prozessstadium sich der Auftrag befindet sowie über den Status der nächsten Arbeitsschritte. Trotz des hohen Automatisierungsgrads haben Mitarbeiter die Freiheit, in die Steuerung jeder Maschine einzugreifen und flexibel auf Probleme zu reagieren. Sie erhalten an ihrer Maschine oder auf ihrem mobilen Gerät, wie Smartphone oder Tablet, To-Do-Listen, Informationen zum aktuellen Produktionsstand sowie Veränderungen im Ablauf. Die Produktion entwickelt sich so zu einem intelligenten, vernetzten System, in welchem alle Elemente entlang der gesamten Wertschöpfungskette autonom miteinander kommunizieren.

Die digitale Transformation eröffnet für produzierende Unternehmen ganz neue Möglichkeiten: Individualität, höhere Produktionsgeschwindigkeit und ein auf den Kunden zugeschnittener Service. Um Unternehmen für diese smarten Systeme vorzubereiten, führt über kurz oder lang kein Weg an IIoT-Lösungen vorbei.

Die App-Technologie auch im professionellen Umfeld

Der Erfolg einer papierlosen Produktionsstätte kann jedoch gebremst werden, wenn die Mitarbeiter mit immer mehr Komplexität und Zeitaufwand konfrontiert werden. Daher ist die Einführung einer modernen, integrierten App-Technologie als digitaler Wegweiser empfehlenswert.

Eine zentrale Rolle bei der Auswahl sollte dabei die praktische Anwendung im Arbeitsalltag sowie eine intuitive Oberfläche und einfache Bedienung, auch für nicht IT-erfahrene Mitarbeiter, spielen. Es gibt bereits einige Applikationen, die speziell auf Fertigungsanlagen zugeschnitten sind und große Erfolge erzielen. Denn Apps sind längst nicht mehr nur im privaten Umfeld präsent. Schließlich muss die IT in der Produktion nicht zwingend kompliziert sein. Mobile oder browserbasierte Applikationen überzeugen oftmals durch ihre einfache nutzerzentrierte Bedienarchitektur. Sie sind eine smarte Lösung, um den Workflow in der Werkstatt effizienter zu gestalten sowie die Kommunikation untereinander als auch mit den verbundenen Maschinen zu vereinfachen. Die IIoT-App auf dem Smartphone oder PC übermittelt maschinen- und produktionsspezifische Informationen sicher und transparent an alle Personen, Anlagen und Standorte. Auch die Alarmierung bei technischen Störungen oder Wartungen sowie das mobile Abrufen sind jederzeit möglich. Welche Funktionen zum Einsatz kommen, entscheidet jedes Unternehmen selbst. Zentrale Vorteile sind

  • die relevanten Sensordaten auf einen Blick,
  • die übersichtliche Oberfläche
  • sowie die hohe Datenaktualität.

Die Kommunikation lässt sich so durchgängig und standardisiert organisieren.

Beispielsweise bieten bereits erhältliche Tools Messenger-Funktionen, Wissensdatenbanken sowie eLearning-Plattformen. Mitarbeiter haben etwa die Möglichkeit, Erklärvideos, digitale Modelle und Unterlagen bereitzustellen, um komplexe Fertigungsabläufe zu veranschaulichen. Die einzelnen Fertigungsstrukturen sind in einem Navigationsbaum hinterlegt und können individuell an das Unternehmen angepasst werden. Die Zuordnung von Zugriffsrechten sowie die sichere Authentifizierung sind darüber hinaus weitere wichtige Faktoren, um gerade auch hinsichtlich des Datenschutzes Sicherheit zu gewähren. Nur wenn Cyber-Security und Datenschutz von Anfang an integriert sind, können Firmen von den Vorteilen profitieren.

IT-Sicherheit in der digitalen Produktion

Digitale Fabriken sind also gefordert, ein Sicherheitskonzept zu entwickeln, das an die Anforderungen der Industrie 4.0 angepasst ist. Ziel sollte sein, zu jeder Zeit die vernetzte Produktions-IT zu schützen. Gerade im Zeitalter der EU-Datenschutzgrundverordnung ist das ein entscheidendes Kriterium für Unternehmen. War früher eine gut verschlossene und bewachte Produktionshalle essentiell, gilt es heute im Zuge der digitalen Revolution, Daten sicher zu speichern, zu verarbeiten und zu übermitteln. Für die Zuverlässigkeit der Systeme sowie zum Schutz von betriebs- und personenbezogenen Daten ist ein hohes Maß an IT-Sicherheit gefordert. Dafür wird geschultes und qualifiziertes Personal benötigt, denn häufig lassen sich Risiken auf fehlendes Wissen und Nachlässigkeit zurückführen. So sind nicht nur einzelne Teilnehmer, sondern das gesamte Unternehmensnetzwerk gefordert. Alle Teilsysteme, die Informationen verarbeiten, nutzen oder speichern, sollten genauestens unter die Lupe genommen werden. Dazu zählen Endgeräte, Betriebssysteme, aber auch Server und Cloud-Dienste.

Zukunftsfähig durch perfekte Organisation

Es ist vollkommen nachvollziehbar, dass die Umrüstung auf eine papierlose Produktion mit all seinen Facetten nicht über Nacht gelingt, denn viel steht auf dem Programm: von der frühzeitigen Sensibilisierung der Mitarbeiter, über den Nutzen der Industrie 4.0 bis hin zur technischen Ausstattung und den Vorkehrungen hinsichtlich möglicher IT-Sicherheitslücken ist vieles zu beachten. Doch der Druck auf Unternehmen wächst, denn die Zukunft der Produktion wird zunehmend komplexer, das Lohnniveau steigt und die Marktrahmenbedingungen variieren stetig.

Demnach sind eine hohe Anpassungsfähigkeit und Flexibilität die Voraussetzungen, um auch in Zukunft erfolgreich zu sein. Dies lässt sich wiederum nur dann realisieren, wenn sämtliche Produktionsprozesse elektronisch erfasst werden und das Unternehmen seine Produktion hin zu einer smarten Fabrik transformiert. Denn liegen die Daten der Fertigung einmal offen, gewährt es einen völlig neuen Blick für Prozessoptimierungs- und Veränderungsmöglichkeiten. Eine maßgeschneiderte Software-Lösung ist ein essentieller Faktor dabei, dass die Umrüstung gelingt und ein langfristiger Erfolg erzielt werden kann. Sie schafft Entlastung und befreit das Personal von unnötig langwierigen Arbeitsschritten für die notwendigen Dokumentationen, damit sich die Mitarbeiter auf die eigentlichen Kernprozesse der Produktion konzentrieren können.

* Jonas Schaub ist Vorstandsmitglied der elunic AG.

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