1 Grundlagen der Smart Factory

23

1.1 Was ist Industrie 4.0?

23

1.1.1 Der Ursprung von Industrie 4.0

25

1.1.2 Ziele von Industrie 4.0

27

1.1.3 Maschinen vernetzen

28

1.1.4 Technische Assistenz

30

1.1.5 Dezentrale Entscheidungen

31

1.1.6 Smart Factory

31

1.2 Phasen des Digitalisierungsprojekts: von der Idee bis zur Umsetzung

32

1.2.1 Das Scoping

33

1.2.2 Das Big Picture

34

1.2.3 Die Strategie

34

1.2.4 Der Business Blueprint

36

1.2.5 Die Vorbereitungsphase

37

1.3 Voraussetzungen für das Digitalisierungsprojekt

38

1.3.1 Zentrale Finanzierung

38

1.3.2 Mitarbeitende einbinden

38

1.4 Vorgehensweise bei der Zielsetzung

39

1.4.1 Eigene Anforderungen berücksichtigen

39

1.4.2 Angemessene Größe der Ziele

41

1.5 Unternehmensdigitalisierung: Chance oder Risiko?

42

1.5.1 Steigender Fachkräftemangel vs. steigende Automatisierung

42

1.5.2 Mensch gegen Maschine vs. Mensch-Maschine-Kollaboration

43

1.5.3 Steigende Kosten vs. schnellere Prozesse

44

1.6 Häufige Fehler bei der Unternehmensdigitalisierung

44

1.6.1 Alles digitalisieren

44

1.6.2 Nur die Produktion modernisieren

45

1.6.3 Auf PLM verzichten

47

1.6.4 Überall lean arbeiten

48

1.6.5 Alles selbst machen

49

1.6.6 Durch günstiges Material höhere Kosten erzeugen

51

1.7 Zusammenfassung

52

2 Digitalisierung der Produktion

53

2.1 Change Management

53

2.1.1 Grundlagen des Change Managements

56

2.1.2 Zielbild: Warum der ganze Aufwand?

58

2.1.3 People Change: die Stakeholder immer im Blick

59

2.1.4 Stakeholder-Kommunikation

68

2.2 Product Lifecycle Management

70

2.2.1 Master Data Governance und Master Data Management

70

2.2.2 CAD-Integration

74

2.2.3 Digitale Arbeitsanweisungen

75

2.2.4 Digitale Ausleitung von Prozessvorgaben

77

2.3 Produktionsplanung

79

2.3.1 Stammdaten

79

2.3.2 Langfristige Produktionsplanung

82

2.3.3 Mittelfristige Produktionsplanung

85

2.3.4 Kurzfristige Produktionsplanung

86

2.3.5 Orchestrierung

88

2.4 Manufacturing Execution

89

2.4.1 Arbeitsvorbereitung

90

2.4.2 Produktion

94

2.4.3 Intralogistik

102

2.4.4 Instandhaltung

106

2.5 Negativbeispiel eines Digitalisierungsprojekts

108

2.5.1 Zeit- und Budgetplanung von Digitalisierungsprojekten

111

2.5.2 Unternehmensstrukturen und Digitalisierungsprojekte

111

2.6 Zusammenfassung

113

3 Product Lifecycle Management

115

3.1 Was ist Product Lifecycle Management?

116

3.1.1 Der Produktlebenszyklus

118

3.1.2 Reifegrade eines Produkts

120

3.1.3 Aufgaben von PLM

122

3.1.4 Produktzentrierter Ansatz

125

3.1.5 PLM in einem Unternehmen einführen

126

3.2 SAP-Werkzeuge für das PLM

128

3.2.1 SAP Integrated Product Development (ehemals SAP PLM)

128

3.2.2 SAP-Änderungsmappe

130

3.2.3 SAP IPPE/SAP PSM und SAP Enterprise Product Structure

131

3.2.4 SAP Engineering Control Center

132

3.2.5 SAP Product Lifecycle Costing

133

3.2.6 SAP Enterprise Portfolio and Project Management

134

3.2.7 SAP 3D Visual Enterprise/SAP Integrated Product Development Visualization

134

3.2.8 SAP Advanced Variant Configuration and Pricing

135

3.2.9 SAP-S/4HANA-Manufacturing-Lösung für Production Engineering and Operations

136

3.2.10 PLM System Integration

136

3.2.11 SAP Document Management Service/SAP Document Service

137

3.3 Digital Thread und Digital Twin

138

3.3.1 Digital Thread

139

3.3.2 Digital Twin

140

3.3.3 Zusammenspiel von Digital Thread und Digital Twin

141

3.4 Dokumentenmanagement

144

3.4.1 Vorteile eines Dokumentenmanagement-Systems

144

3.4.2 Kategorisierung und Ermittlung der relevanten Dokumente

145

3.4.3 Überblick über den SAP Document Management Service

147

3.4.4 Dokumentinfosatz im SAP Document Management Service

148

3.4.5 Dokumente Objekten zuweisen

154

3.4.6 Originale

155

3.5 Änderungsmanagement

155

3.5.1 Ablauf eines Änderungsprozesses

157

3.5.2 Vereinfachung des Prozesses: Fast Track

161

3.5.3 Tool-basierte Unterstützung durch SAP-Änderungsmappen

161

3.5.4 Mit Revisionen Gültigkeiten ändern

163

3.6 Anforderungsdefinitionen

168

3.7 Soll-Definition

170

3.7.1 Systemdekomposition

172

3.7.2 Dokumente der Konstruktion

175

3.7.3 Dokumente des Production/Operational Engineering und Service Engineering

178

3.8 Auftragsabwicklung

184

3.9 Die Produktlebensakte

187

3.9.1 Technische Plätze in SAP S/4HANA

190

3.9.2 Equipments in SAP S/4HANA

190

3.9.3 Zusammenspiel von Technischen Plätzen und Equipments

191

3.10 Ausmusterung und Abkündigung

192

3.11 Datenmodell

194

3.12 Zusammenfassung

200

4 Smart Factory

201

4.1 Was ist die Smart Factory?

202

4.2 SAP-Applikationen für das Manufacturing

202

4.2.1 SAP Manufacturing Execution

203

4.2.2 SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII)

203

4.2.3 SAP Digital Manufacturing

204

4.2.4 SAP Plant Connectivity

205

4.2.5 Production Connector for SAP Digital Manufacturing

206

4.2.6 SAP Extended Warehouse Management (SAP EWM)

206

4.2.7 SAP Business Network Asset Collaboration

206

4.2.8 SAP IoT

207

4.3 Aktuelle Technologien

208

4.3.1 Mobile Endgeräte und Wearables

208

4.3.2 Mixed/Augmented/Virtual Reality

211

4.3.3 Berührungslose Technologien

213

4.3.4 Künstliche Intelligenz

216

4.3.5 Robotic Process Automation

219

4.4 Bewährte Verfahren zur Optimierung einer Smart Factory

220

4.4.1 Poka Yoke

220

4.4.2 Kanban

222

4.4.3 Lean Production/Lean Manufacturing

223

4.4.4 Kaizen

225

4.4.5 Pull und Flow

227

4.4.6 Zero Defects

228

4.4.7 Gemba Walk

229

4.5 Smarte Planung

230

4.5.1 Die Planung heute

230

4.5.2 Die Planung von morgen

231

4.5.3 Schritt für Schritt zum Smart Planning

233

4.6 Smarte Logistik

234

4.6.1 Was ist smarte Intralogistik?

234

4.6.2 Kommunikation zwischen smarten Logistiksystemen und Maschinen

235

4.6.3 Integration von PLM-Systemen mit Intralogistiksystemen

237

4.7 Smart Maintenance

238

4.7.1 Traditionelle Instandhaltung vs. Smart Maintenance

240

4.7.2 Enhanced Reality einsetzen

243

4.8 Smart Production

244

4.8.1 Automatisierte Identifikation

245

4.8.2 Optimierung durch PLM-Daten

247

4.8.3 Digitaler Arbeitsplatz

248

4.8.4 Einsatz von MR/AR/VR

257

4.9 Zusammenfassung

258

5 System- und Technologieintegration

259

5.1 Vertikale Systemintegration

259

5.1.1 Die Automatisierungspyramide

261

5.1.2 Ebene 5: Unternehmensleitebene

263

5.1.3 Ebene 4: Betriebsleitebene

268

5.1.4 Ebene 3: Prozessleitebene

273

5.1.5 Ebene 2: Steuerungsebene

274

5.1.6 Ebene 1: Feldebene

275

5.1.7 Ebene 0: Prozessebene

276

5.1.8 Vertikale Integration und der Enterprise Service Bus

278

5.2 Horizontale Systemintegration

279

5.2.1 Unternehmensleitebene

280

5.2.2 Betriebsleitebene

283

5.2.3 Prozessleitebene und Steuerungsebene

287

5.2.4 Feldebene

287

5.2.5 Prozessebene

288

5.2.6 Horizontale Integration und der Enterprise Service Bus

289

5.3 Hardwareintegration

289

5.3.1 Was Sie vor der Integration bedenken sollten

290

5.3.2 Hardware intelligent vernetzen

294

5.3.3 Intelligente Insellösung oder vernetzte Einheiten?

295

5.4 Datenmengen und Datengranularität

295

5.4.1 Speicherung von Daten

301

5.4.2 Neue Möglichkeiten durch Big Data

302

5.5 Überlegungen vor dem Start der Integration

304

5.5.1 Sicherheit als höchstes Gebot

304

5.5.2 Ein System wählen: On-Premise, Cloud oder Hybrid?

305

5.5.3 Best-of-Breed- vs. Best-of-Seed-Ansatz

308

5.5.4 Wie smart soll die Produktion werden?

309

5.6 Zusammenfassung

311

6 Mitarbeiterintegration

313

6.1 Benutzerfreundliche Software

314

6.1.1 Standard- vs. Individualsoftware

314

6.1.2 Software vereinfachen

316

6.1.3 Software anpassbar gestalten

317

6.1.4 Schulung und Dokumentation

318

6.1.5 Entwicklungsprozess für vereinfachte Software

319

6.1.6 Differenzierte Systemzugänge

321

6.2 Change Management und Mitarbeiterakzeptanz

322

6.2.1 Kommunikation und Bewusstseinsbildung

323

6.2.2 Implementierung von Change-Management-Strategien

324

6.2.3 Psychologische und soziale Aspekte

325

6.2.4 Erfolg des Change Managements messen

327

6.3 Praxisbeispiele

328

6.3.1 Benutzerfreundliche Software durch Mitarbeiter-Feedback bei Frutura

328

6.3.2 Digitale Montage und Logistik

332

6.3.3 Digitales Felgenwerk – bei DT Swiss

338

6.3.4 Digitales Arbeiten in der Pharmaindustrie – bei Daiichi Sankyo Europe

343

6.4 Zusammenfassung und Ausblick

353

7 Analytics

355

7.1 Live-Auswertungen

355

7.1.1 Strategien für die Datenarchitektur

356

7.1.2 Leistungskennzahlen (KPIs)

358

7.1.3 Visualisierung von Live-Auswertungen

361

7.2 Kurzfristige Auswertungen

366

7.2.1 Materialbedarfsübersicht

367

7.2.2 Gesamtanlageneffektivität

369

7.3 Langfristige Auswertungen

370

7.3.1 Anwendungsbereiche

370

7.3.2 Analyse mit SAP Analytics Cloud

372

7.4 Big-Data-Analysen

372

7.4.1 Datenarchitektur und -integration

373

7.4.2 Verarbeitungs- und Analysewerkzeuge

375

7.5 Process Mining

376

7.5.1 Anwendungsbeispiele für Process Mining

377

7.5.2 Vorgehen bei Process-Mining-Projekten

378

7.6 Künstliche Intelligenz

383

7.6.1 Anwendungsgebiete für Künstliche Intelligenz

384

7.6.2 Vorgehen beim Einsatz von KI

387

7.7 Zusammenfassung

389

8 Ihr Weg zur Smart Factory

391

8.1 Was Sie vor der Planung Ihres Digitalisierungsprojekts bedenken sollten

391

8.1.1 Kosten kalkulieren

392

8.1.2 Neue Technologien integrieren

393

8.1.3 Datenaustausch zwischen den Systemen sicherstellen

394

8.1.4 Cyber-Sicherheit und Datenschutz einplanen

395

8.1.5 Externe Unterstützung suchen

396

8.1.6 Regulatorische Anforderungen erfüllen

398

8.1.7 Strategie

399

8.2 Planung Ihres Digitalisierungsprojekts

400

8.2.1 Phase 1: Anforderung und Orientierung

401

8.2.2 Phase 2: Scoping

404

8.2.3 Phase 3: Big Picture

407

8.2.4 Phase 4: Blueprint

410

8.2.5 Phase 5: Startvorbereitung

413

8.3 Start Ihres Digitalisierungsprojekts

419

8.4 Zusammenfassung

421