Sind Spülmaschinen intelligenter

Was macht Industrie4.0 aus? Es werden Doktorarbeiten darüber geschrieben, aber am Ende läuft viel auf einen einfachen Begriff hinaus: Innovation. Unternehmen brauchen sie, um wettbewerbsfähig zu sein. Und Unternehmen geben sie ihrem Umfeld – den Mitarbeitern, den Partnern, der Region. Oh ja – denn wirtschaftlicher Erfolg wächst nicht isoliert hinter der Glasfassade einer Firmenzentrale! Denn wer etwas unternimmt. will nun einmal nach vorn.

Es ist manchmal schon erschreckend, wie wenig man von Technik verstehen muss, um sie zu bedienen. Fast jedes für den Haushalt entwickelte Produkt funktioniert heute auf Knopfdruck automatisch. Der Bediener muss nicht wissen, welche Temperatur, welche Dauer oder welche Spülmitteldosierung erforderlich ist. Diese Regeln sind in einem gespeicherten Prozess-Programm festgelegt, nach dem in 95 Prozent der Fälle ein optimales Ergebnis erzielt wird. Während im Haushaltsbereich durch grössere Automatisierung der Arbeitsaufwand kontinuierlich abnimmt, sind Rationalisierungseffekte in Fertigungsunternehmen durch den verstärkten IT-Einsatz nur zum Teil erzielt worden. Ein typisches Beipsiel für dieses Phänomen ist der Bereich der Fertigungssteuerung in der Kleinserie. Unter der Zielsetzung einer optimalen Terminierung, sowie einer Reduzierung von Durchlaufzeiten und Beständen werden komplexe Industrie4.0 Systeme installiert. Ganze Stäbe von hochqualifizierten Mitarbeitern sichern die Betriebsbereitschaft der Infrastruktur. Für die Bedienung sind entsprechende Spezialisten ausgebildet worden. Allein die Umstellung von einer traditionellen auf eine Industrie4.0 Abwicklung war und ist für die meisten Firmen ein grosser Kraftakt. Auch wenn Transparenz und Termineinhaltung besser geworden sind, ist der Aufwand zur Systembedienung und -pflege nicht zu unterschätzen. Gibt es dazu Alternativen?

Prinzip Spülmaschine, das Vorbild für einen neue Steuerungsstrategie? Einen ersten Lösungsansatz hierzu verdeutlicht das Beispiel der Spülmaschine. Sie arbeitet mit fest installierten Programmen, die automatisch und ohne Einflussnahme des Bedieners die Tätigkeit des Geschirrspülens ausführt. Auf diese Weise kann das normal verschmutzte, das unproblematische Geschirr gereinigt werden. Lediglich ein geringer Teil des Geschirrs, die besonders stark verschmutzten Töpfe und Pfannen, muss nach wie vor mit dem klassischen Handverfahren abgearbeitet werden.

Ist dieses Prinzip auch auf die Industrie4.0 vernetzte Fertigungssteuerung übertragbar? Unkritisches und Unproblematisches würde demnach per Programmwahl mit festen Regeln gesteuert. Die aktive Handsteuerung beschränkt sich auf den geringeren, kritischen Teil. Kritisch und problematisch sind im Industrie4.0 Verantwortungsbereich u.a. Teile mit Verzug und Kapazitäten mit Überlastung (Überstunden, Materialberge vor der Maschine). Diese Teile und Kapazitäten stellen bezüglich des Industrie4.0-Prozessflusses einen Engpass dar. Studien zeigen, dass der grösste Prozentsatz (95 %) jedoch unkritisch ist, so dass sich ähnliche Verhältnisse wie in dem Beispiel der Spülmaschine ergeben. Eine nach dem Spülmaschinenprinzip funktionierende Industrie4.0-Steuerung müssen demnach wie folgt organisiert/programmiert sein:
(a) fast alles, dh. die unkritischen Kapazitäten und Teile, werden nach einem festen Programm mit definierten Regeln quasi automatisch ohne direkte Einflussnahme abgearbeitet – Industrie4.0 vernetztes Internet der Maschinen.

(b) Engpassteile werden per Hand gesteuert/gefertigt. Die in der smarten Fertigungssteuerung vorhandenen Kräfte konzentrieren sich auf die Engpässe – Selbstoptimierung durch Coworking und Arbeiten4.0 Flexibilisierung.

Dieses neue Industrie4.0 Steuerungsprinzip wirft jedoch zwei grundsätzliche Fragen auf:
(1) welche Regeln können für die Steuerung der Nicht-Engpässe genutzt werden #Industrie4.0 Fokus

(2) wie findet man die kritischen Teile und Kapazitäten, die Engpässe #Arbeiten4.0 Fokus

Die einfachste Regel, die für die Industrie.40 Abarbeitung der Nicht-Engpässe aufgestellt werden kann, lautet First-in, First-out (FIFO). Nach dem Motto wer zuerst kommt, mahlt zuerst wird im Maschinenpark oder Kapazitätsgruppe generell der Auftrag als nächster bearbeitet, der zuerst eingesteuert wurde. Moderne Industrie4.0-Verkettungen berechnen automatisch auf Basis von Auftragsverzug und Priorttätsdaten in Echtzeit die optimale Auftragsreihenfolge. Die für das Geschirrspülen ausreichende subjektive Bewertung von unproblematisch und problematisch reicht für die Einteilung in Industrie4.0 und Arbeiten4.0 Abläufe also tatsächlich aus. Arbeiten4.0- oder Manufaktur-Prozesse sind vor allen Dingen durch folgende Kriterien gekennzeichnet:
– grosse Warteschlangen an Aufträgen und Materialberge
– hohe Kapazitätenbindung, Überstunden, Sonderschichten

Das neue Prinzip der belastungs-orientierten und kombinierten Industrie4.0/Arbeiten4.0 Organisation legt die Arbeitsteilung in die Selbstorganisation. Die Kombination, das ist eine Strategie, die konsequent darauf ausgerichtet ist, bei reduziertem Aufwand deutlich verbesserte Ergebnisse zu erzielen. Hohe Kosten und hohe Aufwendungen werden heute zumindest mit der Komplexität der vorhandenen Industrie4.0 Problemstellungen begründet. Das Beispiel der Spülmaschine zeigt, dass häufig nur die Aufgabenteilung zwischen vernetzter und manueller Abläufe falsch definiert ist. Dies ist ein Beitrag zur schlanken Fertigung, denn beim richtigen Einsatz kann der Personalaufwand für die aktive Steuerung mittels künstlicher Intelligenz Regelfindung auf ein Minimum reduziert werden.

 

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Über 宮古島 市ハチ公物語 (Gastautor)

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