Mission: Losgrösse (Teil 2)

Erste Schritte von der Manufaktur zum Serienpreis
Manufakturleistung zum Serienpreis – das ist das Versprechen der digitalisierten Produktion. Bis dahin ist es zwar noch ein Stück, aber immerhin stimmt die Richtung. Über die ersten Schritte gen Losgröße 1.
TEXT: Boris Karkowski & Eva Rossner

Vollautomatisiert fahren kleine Transporter zwischen Lager und Produktionsinseln hin und her und sorgen dafür, dass jedes individuelle Produkt die richtigen Stationen anfährt. Am Ende wird es in den richtigen wartenden Laster eingeladen. Das wirkt komplex und doch so einfach auf dem Video von SEW Eurodrive – allein: Es ist nur eine Animation.

Die Realität – und damit sind die Showcases gemeint, die auf den einschlägigen Messen und Ausstellungsräumen gezeigt werden – ist weniger komplex. „Robochop“ heißt der Showcase, der 2015 mit Unterstützung von Kuka, GFT und weiteren Technologieunternehmen hergestellt worden ist. Es sieht sehr beeindruckend aus, wenn in Sekundenschnelle Bauklötze in beinahe jede beliebige Form gefräst werden, nachdem die Konfiguration online vorgegeben wurde. Losgröße 1 in Echtzeit also. Doch: Computergesteuerte Maschinen sind nichts Neues. Neu ist allein die Anbindung an ein öffentliches Frontend, das sich selbst von Laien bedienen lässt. Ansonsten: keine komplexe Supply-Chain, keine M2M-Kommunikation. Ein Werkstoff, ein Fertigungsschritt.

Es handelt sich um die ersten Gehversuche in einer Welt, in der Losgröße 1 bald keine Besonderheit mehr sein wird. Heute geht es zunächst darum, isolierte Versuchsinseln aufzubauen, um Erfahrungen zu sammeln. So auch beim Werkzeugmaschinenhersteller Trumpf, der sich an vorderster Front der Herausforderung Losgröße 1 stellt. Bei der Stanzwerkzeugproduktion in Gerlingen haben die Schwaben ein erstes Pilotprojekt entwickelt. Der Kunde kann sein Stanzwerkzeug in einem elektronischen Shop selbst konfigurieren, wählt also Basiskomponenten aus und bestimmt außerdem Größe und Form. Dann drückt er auf „Kaufen“, und der Auftrag landet im System, wo er einen Fertigungsauftrag auf der Anlage erzeugt. „Wir können jeden Auftrag an einem Tag abarbeiten. Wenn er vor 15 Uhr eingeht, geht er noch am gleichen Tag raus. Wir brauchten früher vier Tage, heute schaffen wir ein Produkt in vier Stunden“, erklärt Till Küppers, Leiter des Bereichs Services.

Ob bei Robochop oder bei Trumpf: Die Digitalisierung verspricht eine individuelle Fertigung zu nahezu Serienfertigungskosten. Ist alles vollautomatisiert, entfallen die manuellen Zwischenschritte, die Maßfertigung heute so teuer machen. Für manche Unternehmen ergeben sich damit vollkommen neue, lukrative Geschäftsfelder – von vielen wird es aber auch schlicht verlangt werden. Trumpf zum Beispiel sagt ganz klar: „Warum machen wir Losgröße 1? Weil es der Kunde verlangt.“

Trumpf muss ebenso wie seine Kunden mehr Produktvarianten anbieten, um den bestehenden Umsatz zu wahren – infolgedessen sinkt die durchschnittliche Losgröße pro Auftrag. Statt zwei Aufträgen mit je 500 Stück vergeben Kunden nun eher 500 Aufträge à zwei Stück. „Niemand weiß, ob heute 5 Prozent mehr oder weniger Aufträge kommen. Und welche Aufträge das sein werden. Also muss ich mein System flexibel in der Hand haben“, benennt Serviceleiter Küppers die Anforderung in Gerlingen.

Trumpf ist mit dieser Herausforderung nicht allein: In der von Roland Berger und dem Internationalen Controller Verein (ICV) veröffentlichten Studie „Escaping the commodity trap“ gaben 63 Prozent der befragten Firmen an, zunehmend auch in eigentlich höhermargigen Bereichen unter deutlichem Preisdruck zu stehen. An Losgröße 1 führt früher oder später also kein Weg vorbei – jedenfalls bei den meisten Unternehmen.

Doch wenn schon die Weltmarktführer des deutschen Maschinenbaus bislang „nur“ Insellösungen präsentieren, wie können dann kleinere, weniger liquide Unternehmen den Schritt gen Losgröße 1 vollziehen? Die Antwort ist simpel: klein anfangen, mit beherrschbarer Komplexität. Schritt für Schritt der Zukunft entgegen. „Losgröße 1 bedeutet nicht, dass jedes einzelne Modul einer Fertigungslinie komplett individualisiert sein muss“, sagt Stefan Schrauf, Partner der Strategieberatung Strategy&. Es sei vielmehr so, dass immer mehr Unternehmen den Ansatz verfolgten, ausdifferenzierte Lieferketten für unterschiedliche Kundenanforderungen aufzubauen.

Schritt 1

IDENTIFIKATION DER KUNDENANFORDERUNGEN

Nicht alles, was individualisiert werden kann, muss individualisiert werden, sondern nur das, was dem Kunden in Losgröße- 1-fähiger Ausfertigung einen hohen Nutzen bietet. Nur dann ist er auch bereit, einen Aufschlag auf das Serienteil zu zahlen. Welches Produkt und vor allem welche Features das sind, muss jeder Unternehmer im Gespräch mit den Kunden herausfinden. Bei Weidmüller kümmert sich Michael Matthesius um die Bedürfnisse des Maschinenbaus. Er leitet das Global Industry Management und spricht mit den Kunden darüber, welche Features einen individuellen Mehrwert bieten. Sein Asset: Er weiß auch, welche Kunden zu welchem Zeitpunkt schnelle Reaktionszeiten benötigen oder welche Artikel erst in drei Wochen geliefert werden können.

Trumpf reagierte ebenfalls auf den „Tipp“ einiger Kunden, als der Prototyp der flexiblen Fertigung explizit im Bereich der Stanzwerkzeugproduktion in Gerlingen aufgebaut wurde. Darüber hinaus haben die Schwaben noch einen weiteren Mehrwert für ihre Kunden ausgemacht: die Ersatzteilproduktion. Hier könnte 3-D-Druck künftig viel bewirken, wie Küppers sagt. „Nicht für die Massenproduktion, das ist derzeit noch nicht wirtschaftlich, aber für Ersatzteile schon.“ Je schneller ein Ersatzteil lieferbar ist, desto kürzer die Maschinenausfallzeit, desto niedriger die Ausfallkosten. Entsprechend dürfte die Bereitschaft der Kunden steigen, einen hohen Preis für das Ersatzteil zu zahlen.

Schritt 2

FRONTEND MIT PRODUKTION VERBINDEN

Entscheidend ist, dass die Individualisierung eines Produkts automatisierbar sein sollte – oder noch besser: vom Kunden vorgenommen wird. Um die Komplexität bewältigen zu können, sollten möglichst solche Produkte Losgröße-1-fähig gemacht werden, die von einer Maschine gefertigt werden können. Das Prinzip Robochop: ein Werkstoff, eine Maschine und unendlich viele Möglichkeiten. Wer das nicht bieten kann (oder wenn das den Kunden nicht interessiert), kann auf das Modell „Turnschuh“ setzen: Ein Großteil des Produkts stammt aus der bisherigen Serienfertigung. Erst ziemlich zum Ende der Produktion wird das Serienprodukt aus der üblichen Fertigungsschiene herausgenommen und „veredelt“: eine Signatur auf dem Schuh, ein spezieller Lack, andere Schnürsenkel. Ähnlich, aber rein modular funktioniert auch das Prinzip „Asia-Imbiss“: Vier Fleischsorten mal drei Beilagen mal vier Gemüsesorten mal 4 Soßen macht 192 Gerichte auf der Karte.

MyMuesli hat das Konzept perfektioniert: Hier sind durch Kombination der Zutaten 566 Billiarden unterschiedlicher Müslis möglich. Bei MyMuesli steuert der Kunde im Internet, wie das fertige Produkt einmal aussehen soll. Das setzt voraus, dass die Fernsteuerung nicht zu kompliziert sein darf. Hier hat sich im Maschinenbau viel getan, allerdings sind es noch immer Unternehmen wie Apple, die in Sachen Benutzeroberfläche den Ton angeben.

Die Fertigungsstraße von MyMuesli besteht aus einer langen Maschine, die 566 Billiarden unterschiedliche Müslis produzieren kann.

Intuitiv erklärend, klar strukturiert, bekannte Steuerungsfunktionen aus dem B2C-Bereich aufnehmend, vielleicht sogar spielerisch – so sollte eine Bedienoberfläche gestaltet sein, die vom Laien sicher benutzt werden kann. Kleine Icons und generell mehr Bild als Text, dahin geht die Richtung auch im B2B-Profibereich. Dazu gehört aber auch, dass beispielsweise Konstruktionszeichnungen direkt vom Kunden an den Hersteller geschickt werden, dessen IT dann die Weiterverarbeitung stemmt. Hier sind Schnittstellenprogrammierer gefragt. In der Idealwelt von Industrie 4.0 kommuniziert der Auftragseingang gleich mit dem gesamten ERP-System, ordert selbständig Materialien und Vorprodukte aus dem Lager oder löst einen Bestellvorgang beim Zulieferer aus. Doch für den Anfang reichen erst einmal: ein externes User-Interface, eine Maschine, ein Werkstoff.

Wer gleich einen Schritt weiter geht, hantiert mit unterschiedlichen „Werkstoffen“. Die Fertigungsstraße von MyMuesli besteht nur aus einer langen Maschine. Die Müslidose wandert an den unterschiedlichen Stationen entlang, und mal werden Nüsse, mal Trauben hineingeschüttet. Jede Zwischenstation liest per Barcode, was und wie viel nun hinzugegeben werden muss. Das sieht aus wie die klassische serielle Fertigung, ist aber Losgröße 1 – abzüglich komplexer Schnittstellenkommunikation, da alle Module zu einer Maschine zusammengebaut worden sind.

Gar nicht so viel anders, wenngleich schon etwas komplexer führt es der Maschinenbauer für die Möbelindustrie Homag vor: Jedes Bauteil einer Küche erhält einen Barcode, so dass es jederzeit eindeutig identifiziert werden kann. Die einzelnen Maschinen für die unterschiedlichen Arbeitsschritte sind miteinander verbunden, Transportweichen scannen, welcher Bearbeitungsschritt in welcher Maschine stattfindet. Von der Bestellung bis zur Fertigstellung dauert es wenige Tage. Allerdings ist klar: Das funktioniert in der Vorführung bislang deshalb so reibungslos, weil alle Maschinen vom selben Hersteller stammen und auf dem neuesten technologischen Stand sind. Und auch der Werkstoff bleibt unverändert: die Spanplatte.

Schritt 3

SERIENFERTIGUNG MIT MANUFAKTURINSEL VERBINDEN

Bei Weidmüller in Detmold geht es da schon etwas komplexer zu. Wenn es hier um die Produktionsplanung geht, kommt Holger Klockenbrink ins Spiel. Er leitet die Serienfertigung in Detmold, überwacht und bestimmt also sämtliche Produktionsprozesse. 

Das funktioniert in der Vorführung bislang deshalb so reibungslos, weil alle Maschinen vom selben Hersteller stammen.

„Wir haben 40.000 Endartikel“, erklärt er. Der Kunde kann zwischen einer festgelegten Anzahl an Modulen wählen, Klockenbrink sorgt gewissermaßen für die Variantenvielfalt am Ende. „Wenn ich meine Produktion zerlege und modular aufbaue, kann ich genau das verbinden: Ich habe Module zur Serienfertigung, die brauche ich unbedingt. Und ich habe Teile für die Veredelung, die also zur Losgröße 1 beitragen, die aber in anderen Pipelines produziert werden. Und am Ende muss dann alles wieder zusammengeführt werden“, sagt er.

Was Klockenbrink recht leicht über die Lippen kommt, ist natürlich schon die hohe Kunst der modernen Fertigung – denn auch die Serienfertigungsmaschine muss zum Übergabezeitpunkt wissen: War’s das jetzt mit der Produktion, oder geht es weiter zur Veredelung? Hier beginnen meist die Schwierigkeiten: Wie wird der Veredelungsschritt reibungslos an die Fertigungsstraße gekoppelt? Häufig kommen insbesondere an dieser Schnittstelle unterschiedliche Maschinen zum Einsatz. Dass sie miteinander kommunizieren können, ist nicht ausgemacht. So bleibt bei manchem Hersteller dieser Übergabeschritt von der Straße zur Insel manuell.

Finale

ALLES KOMMUNIZIERT MITEINANDER

„Jeder Kunde und jedes einzelne Produkt hat auf der Marktseite eine bestimmte Reaktionszeit“, weiß Weidmüller-Mitarbeiter Matthesius. Wenn er sich die Lieferkette anschaut, muss jeder einzelne Bestellvorgang darstellbar sein. Ob es sich um ein Bauteil für die Massenfertigung oder eines zur individuellen Veredelung eines Produkts handelt, für alles braucht er einen Forecast, um die Marktsituation einschätzen zu können. Sein Trick: Er setzt beim Bestellvorgang an. Ein gutes Frontend ist nicht nur mit der Fertigung verbunden, sondern mit der gesamten Produktionsplanung. Was es zu prüfen gilt: Welche Materialien liegen vor? Wie ist die Auslastung der Maschine? Welche Lieferzeiten haben die Zulieferer? Wie ist die finanzielle Situation des Unternehmens?

Schwierig (und zudem teuer) wird es in der Praxis durch zwei Faktoren: Zum einen gibt es durch eine meist gewachsene IT-Struktur manchmal blinde Flecken. Das führt zu Planungs- und Ablauffehlern, wenn bestimmte Daten beispielsweise deutlich verzögert in das System einlaufen, weil sie erst händisch eingepflegt werden müssen. Zum anderen kann die automatisierte Fertigung ihre Stärke erst dann voll ausspielen, wenn – wie bereits beim Frontend geschehen – auch die Zulieferer und Versender in die IT-Landschaft integriert sind.

Wirklich interessant wird das Ganze, wenn das System selbstregulierend wird. Zwar weiß ein guter Produzent auch heute schon, dass er bereits im Sommer mit der Schokoweihnachtsmannproduktion beginnen sollte – bevor also ein einziger Weihnachtsmann in der Saison verkauft worden ist. Doch die Datenanalyse verbindet die historischen Bestellzyklen mit den Lagerdaten, Zulieferfristen und Zustandsdaten der Maschinen. Die Fertigung wird dann im Idealfall immer seltener reagieren, sondern vielmehr antizipieren. Davon werden nicht nur Lagerhaltung, Maschinenauslastung und Lieferfristen profitieren, sondern auch der Finanzchef wird sich freuen.

Bis es so weit ist, müssen allerdings mindestens drei große Aufgaben gelöst werden: die Kompatibilität des Datenaustauschs, die IT-Sicherheit und rechtliche Fragen, zum Beispiel, wer haftet, wenn eine Maschine fälschlicherweise einen Bestellvorgang ausgelöst hat. Aber Rom wurde bekanntlich auch nicht an einem Tag erbaut.