Interview – Johann Hofmann

von Johann Hofmann

Herr Hofmann, Sie beschäftigen sich schon seit vielen Jahren mit dem Thema Digitalisierung. Was bedeutet die Digitalisierung für Sie?

Für viele Unternehmen bedeuten bereits papierlose Prozesse den Eintritt in das digitale Zeitalter. Die Digitale Transformation geht allerdings einen Schritt weiter, denn mit ihr ändert sich ein Prozess grundlegend und neue Geschäftsmodelle verdrängen ältere. Erst wird also der Prozess papierlos (Digitalisierung), dann ändert sich der Prozess (Digitale Transformation), weil nun Dinge möglich werden, die vorher nicht funktionierten.

Die Digitale Transformation erfordert zu dem eine hohe Datenqualität in allen betroffenen Sub-Systemen. Damit die Digitale Transformation in der diskreten Fertigung gelingen kann, müssen zum einen im ERP-System alle Fertigungshilfsmittel gepflegt sein und zum anderen müssen alle Informationen digital und fehlerfrei in den vorgelagerten Systemen (Werkzeugdatenbank, NC-Datenbank, etc.) gepflegt sein. Papierunterlagen bzw. Kopfwissen der Mitarbeiter verhindern Automatismen wie die Datenanreicherung und sind im Sinne von Industrie 4.0 nicht mehr zeitgemäß. Die Maschinenfabrik Reinhausen hat für ihre Strategie zur Smart Factory einen eigenen Geschäftsbereich ValueFacturing® eingerichtet. In diesem haben wir ein selbst entwickeltes Assistenzsystem stetig weiterentwickelt und verbessert, welches die intelligente Vernetzung aller am zerspanenden Fertigungsprozess beteiligten Anlagen, Systeme und Personen ermöglicht. Ziel dabei ist es, wesentliche Herausforderungen von Industrie 4.0 und die damit verbundenen Optimierungspotenziale umzusetzen.

 

In einem Ihrer Vorträge begeben Sie sich auf den Weg vom homo sapiens zum homo digitalis. Was meinen Sie damit?

Seit der Homo sapiens durch die Steppen unseres Planeten zog, haben regelmäßig neue Technologien alte Technologien abgelöst. Um überleben zu können, mussten die Bewohner deshalb ihre Kompetenzen ständig an neue Situationen anpassen. Dieser Vorgang ist also nicht neu. Neu ist die rasant steigende Geschwindigkeit der Veränderung auf dem Weg zum Homo Digitalis. Die Erde „dreht“ sich also immer schneller. Früher erlebte man in seinem Leben eine Welt – heute sind es 3, 4 vielleicht sogar 5 Welten. „Fortschritt ist die Verwirklichung von Utopien“, sagte bereits Oscar Wilde. Was uns heute noch utopisch erscheint, kann in Kürze bereits Realität sein.

Welche Veränderungen hat oder wird es auf diesem Weg geben?

Digitalisierung verändert alles!

Mit dem ValueFacturing® entwickelten Sie in der Maschinenfabrik Reinhausen ein Assistenzsystem, das die traditionelle Fertigung innerhalb von ca. 2 Jahren in eine digitale Hochleistungsfertigung verwandelte. Was hat Sie dazu bewogen, diesen Schritt zu gehen?

Die wesentliche Triebfeder für die Digitalisierung der Fertigung bei der Maschinenfabrik Reinhausen vor über 25 Jahren waren Ineffizienzen beim Rüstprozess der Maschinen. Hierbei kommt insbesondere zum Tragen, dass – nicht nur bei der Maschinenfabrik Reinhausen – ein allgemein in der Fertigung mit NC-Maschinen vorzufindendes Problem ist, dass die unterschiedlichen, an einem Fertigungsprozess beteiligten Aggregate (NC-Maschinen, Voreinstellgeräte, Lagersysteme etc.) proprietäre Datenformate verwenden und eine aggregatübergreifende Bereitstellung der Prozessdaten regelmäßig nicht möglich ist. Zeichnen sich moderne NC-Maschinen zwar durch hohe Bearbeitungspräzision und -geschwindigkeit aus, so stellen diese in vielen Fällen doch Insellösungen mit entsprechenden Schnittstellenproblemen dar. Ein durchgängiger Datenfluss scheitert an der Vielzahl und Vielfalt der beteiligten Kommunikationsschnittstellen.

Vor diesem Hintergrund hat die MR  ein webbasiertes und digitales Assistenzsystem für die diskrete Fertigung entwickelt und implementiert, das den Auftragsprozess arbeitsstationsübergreifend begleitet und einen durchgehenden Informationsfluss sichert.

Welche Herausforderungen mussten Sie in diesem Prozess der Digitalisierung meistern?

Die Digitalisierung eines historisch gewachsenen Maschinenparks gleicht einem Häuserkampf der Maschine für Maschine gewonnen werden muss. Ein weiteres große Problem ist die Mentalität die während und nach der CIM-Euphorie (Computer-integrated manufacturing) in den 90 Jahren hat dazu geführt, dass fast jeder Anwenderwunsch durch eine Sonderprogrammierung gelöst wurde. Dadurch entstanden in jeder Fabrik unterschiedliche Prozesse für teilweise ansonsten gleiche Arbeitsschritte. Durch die Einführung von Lean konnte zwar ein Teil dieser Sonderlösungen wieder aufgelöst und standardisiert werden. Den bis heute verbliebenen großen Rest dieser firmenspezifischen Prozesse versuchen nun viele Firmen in die digitale Welt zu überführen. Das wird aus folgenden zwei Gründen scheitern:
– Die Software der Zukunft kommt aus der Cloud und benötigt standardisierte Prozesse.

– Das riesige Volumen historischer Sonderlösungen ist mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen nicht zu digitalisieren.

INDUSTRIE 4.0 gelingt deshalb nur dann, wenn man liebgewordene Trampelpfade verlässt und standardisierte Best Practice Lösungen übernimmt. Im Sinne der Update Fähigkeit, bei stark steigender Softwaredurchdringung aller Bereiche einer jeden Firma, wäre jedes andere Vorgehen langfristig ohnehin zum Scheitern verurteilt. In diesem Sinne benötigen zu allererst alle Akteure von Industrie 4.0 ein standarisiertes industrielles M2M-Kommunikationsprotokoll.

Meine vorrangige Erwartungshaltung gegenüber Industrie 4.0 ist deshalb folgende:

Alle Hersteller von vernetzungsfähigen Produkten einigen sich auf eine einheitliche Sprache wie z.B. OPC UA oder MTConnect. Meine Erwartungshaltung ist, dass sich UPC UA durchsetzt. Unter dieser Prämisse entstehen zeitnah einheitliche OPC UA Parametersätze die die jeweiligen fachspezifischen Rahmenbedingungen abdecken. Darauf aufbauend kann dann Software entwickelt werden, die durch „Plug and Produce“ (einstecken und produzieren) zum Laufen gebracht wird. Als Beispiel kann die Druckerinstallation dienen. Unter Windows XP oder früher war eine Druckerinstallation immer eine spannende Aufgabe. Zu Zeiten von Windows 10 konfiguriert sich ein neu angesteckter Drucker vollkommen selbst. Das wünsche ich mir für Werkzeugmaschinen!

Zusätzlich hat sich jedoch regelmäßig gezeigt, dass es entscheidend ist, zugleich die „e-skills“ der Mitarbeiter zu entwickeln. Andernfalls verhindern sie, dass der nötige Organisations- und Kulturwandel parallel zum technischen Wandel stattfinden kann.

 Sie sprechen auch von sogenannte e-Skills gehen. Was ist unter diesem Begriff zu verstehen? Und  welche Rolle spielen sie für den Digitalisierungsprozess?

Der Mitarbeiter 4.0 wird auch als Augmented Operator bezeichnet. Gemeint sind dabei Mitarbeiter, die IT-basierte Assistenzsysteme nutzen, um ihre Sicht auf die Fabrik zu erweitern. Der Mensch behält dadurch ganz bewusst eine zentrale Rolle in allen relevanten Abläufen der Smart Factory.

Seine Aufgaben kann man wie folgt benennen:

           beobachten – verstehen – bewerten – entscheiden – verantworten

In diesem Regelkreis kann er Zielvorgaben situativ und kontextabhängig beeinflussen.
Diese Aufgaben erledigt er über mobile Geräte, wie z.B.: Tablet-PCs bzw. Smartphones. Zukünftig wird er der Mitarbeiter 4.0 mit der Datenbrille und dem Telefon-Headset auf dem Kopf alle technischen Voraussetzung immer bei sich tragen, um in Sekundenschnelle reagieren zu können. Zudem kann er beispielsweise über diese mobilen Geräte von jedem Ort der Welt in die Produktion eingreifen und Betriebs- und Produktzustände über Echtzeitabbilder überwachen und steuern.

Assistenzsysteme assistieren dem Menschen und befähigen ihn zu besseren Entscheidungen. Darüber hinaus fördern Assistenzsysteme durch unterstützende Maßnahmen den Kompetenzaufbau des Anwenders. Zusätzlich zu den bekannten Kompetenzen aus dem Kompetenzmodell von Erpenbeck & Heyse (1999), also Fach- und Methodenkompetenz, Handlungskompetenz, soziale Kompetenz und personelle Kompetenz, verlangt die Rolle des Mitarbeiters 4.0  auch eine Digitale Kompetenz (Kenntnisse über die digitalen Wirkungsmechanismen). Diese Kompetenz wird durch sogenannte e-Skills repräsentiert. „e-Skills“ dürfen nicht mit „IT-Skills“ verwechselt werden, die z.B. JAVA , PHP oder .NET Kompetenzen beinhalten. „e-Skills“ stehen für elektronische Kompetenzen und umfassen Persönlichkeitsmerkmale, die einen Menschen in die Lage versetzen, die digitale Transformation zu bewältigen.

Was genau versteht man nun unter Digitaler Kompetenz bzw. e-Skills ? Als bildhaften Vergleich eignet sich dazu das Navigationssystem im Auto. Ein Fahrer, der ohne Erfahrung mit einem Navigationssystem durch eine fremde Stadt navigiert und aufgrund einer Baustelle entgegen der Navi-Ansage anders abbiegen muss, kommt dadurch in eine extreme Stresssituation, wenn er nicht weiß, wie das Navigationssystem jetzt reagiert. Ein erfahrener Benutzer dagegen bleibt gelassen und vermindert lediglich für kurze Zeit die Fahrgeschwindigkeit, denn er weiß, in Kürze hat das Navigationssystem automatisch die Route korrigiert. Ein erfahrener Benutzer weiß allerdings auch, dass es wiederum ebenso Situationen geben kann, bei denen es besser ist, wenn man bewusst anders entscheidet, als das Navigationssystem vorschlägt.

Ganz ähnlich erfordern Assistenzsysteme in einer Hochleistungsfertigung vom Augmented Operator weitreichende Kenntnisse über deren Verhalten bei unerwartenden Ereignissen. Allerdings sind die Störeinflüsse in einer Smart Factory, von der man unter Anderem die Beherrschung von beliebiger Varianz erwartet, um ein vielfaches komplexer. Damit die Mitarbeiter bei all diesen unterschiedlichen Situationen relativ gelassen und souverän reagieren können, benötigen Sie fach- und funktionsübergreifendes Wissen und Denken. Sie müssen in der Lage sein, in dem oben beschriebenen Regelkreis insbesondere die zwei Bereiche verstehen und bewerten professionell auszuüben, damit die vielfältigen Möglichkeiten der Assistenzsysteme voll ausgeschöpft werden können.

Durch den verstärkten Einsatz von Sensorik und Aktorik entstehen sogenannte cyber-physische Systeme, die den Assistenzsystemen Aufgaben abnehmen, selbständige  Entscheidungen treffen und so den Menschen weiter entlasten. Dadurch entsteht zukünftig ganz allmählich die viel genannte Smart Factory, in der dezentral gesteuerte Produktionsanlagen mit intelligenten und selbststeuernden Elementen in der Werkhalle interagieren.

Assistenz geht der Autonomie voraus und befähigt den Menschen zu besseren Entscheidungen. Selbst bei zukünftig vollständig autonomen Systemen (z.B. selbstfahrendes Auto) ermöglicht ein Assistenzsystem dem Menschen zahlreiche Einflussmöglichkeiten. Auch wenn das autonome Fahren in greifbare Nähe rückt, ist die autonome Fabrik (menschenleere Fabrik bzw. Roboter, die Roboter bauen) für eine lange Zeit noch utopisch. Der Mitarbeiter 4.0 muss allerdings nicht nur die heutigen Anforderungen erfüllen, vielmehr muss er auch in der Lage sein, sich den nächsten Schritt selbst anzueignen. Dazu braucht er stärkeres interdisziplinäres Handeln und Denken sowie einen ausgeprägten Weitblick, um nicht mit den Antworten von gestern die Fragen der Zukunft zu beantworten.

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Johann Hofmann

Nach Abschluss seines Maschinenbaustudiums im Jahre 1989 begann Johann Hofmann als Leiter der NC-Programmierung in der Maschinenfabrik Reinhausen die Daten- und Informationsflüsse papierlos zu systematisieren. So entstand Schritt für Schritt das einzigartige Assistenzsystem ValueFacturing® mit integrierter Datendrehscheibe und Datenpumpe. Als Experte für Industrie 4.0 ist er mittlerweile als Redner und Keynote - Speaker, Buchautor beim Beuth Verlag und Fachautor bei über 10 Fachzeitschriften tätig.

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