In Augsburg schlägt das Herz der Smart Factory von Fujitsu. Die intelligente Fabrik pulsiert vor allem aufgrund ihrer Informationstechnologien in der Produktion und im Logistikbereich: Schon im innovativen Zwischenlager, im sogenannten „Supermarkt“, werden sämtliche Komponenten für die Produktion vorbereitet und in speziellen Transportkisten für die einzelnen Aufträge vorgehalten. Besonderheit dort sind dynamische Displays, die den Mitarbeitern anzeigen, welche Komponenten zu den einzelnen Aufträgen gehören. Sie sichern damit die logistische Versorgung der Fertigungszellen „just-in-sequence“. Ein elektrisches Zugfahrzeug mit Anhängern, der Logistik-Train, liefert die vorkommissionierten Materialsätze an den jeweiligen Montagestationen ab.

Die Displays (IoT Device) sind ein wesentliches Element der strategischen Vorgabe höchster Flexibilität und papierloser Produktion, die zum „Produktion 4.0“-Konzept des japanischen IT-Konzerns gehören. Für den Einsatz dieser Displays bediente sich das Unternehmen der Unterstützung eines Herstellers, der auch große Verbrauchermärkte ausstattet. „Aufgrund der Modularität unseres Produktions-IT-Systems konnte die vollständige Integration dieser Lösung in wirtschaftlich vertretbarem Aufwand realisiert werden“, sagt Frank Blaimberger, Head of Services and Tools bei Fujitsu und geht ins Detail: „Das komplette Digitalisierungs-Projekt, inklusive der Ausstattung der Logistik-Trains, erforderte am Ende nur knapp zwei Monate Zeit.“ Nicht zuletzt dank dieses Digitalisierungsschrittes beträgt die Lieferzeit eines ganzen Computersystems bei Fujitsu zwischen sechs und zehn Tagen, abhängig von der Konfigurationsausprägung. Die Produktion umfasst auch die Losgröße eins.

„Bei Prozessstörungen haben sich durch den Einsatz von mobilen Assistenzsystemen die Wartezeiten auf den technischen Support von zehn auf drei Minuten reduziert“, berichtet Blaimberger weiter. „Das geht quasi gegen Null, denn in diesem Zeitraum ist noch keine Produktionsunterbrechung nötig, da ein zu ersetzendes Teil innerhalb kürzester Zeit aus dem Supermarkt an die Arbeitszelle nachgeliefert werden kann.“

Das Augsburger Werk ist das letzte seiner Art in Deutschland und Fujitsu das einzige IT-Unternehmen, das hierzulande Computerhardware nicht nur entwickelt, sondern auch nach dem aktuellsten Stand der Technik und zu wettbewerbsfähigen Kosten produziert. Aber nicht nur deshalb gilt es als ein „Vorzeige-Werk“. Auf dem Gelände der „atmenden Fabrik“ in Augsburg, die sich hochflexibel an die Auftragslage anpasst, setzt der japanische Konzern nicht nur auf Services aus der Cloud, digitale Applikationen und Rapid Prototyping, sondern hat auch die gesamte Wertschöpfungskette von der Entwicklung bis zum Endkunden inklusive Service und Schulung zusammengefasst – auch das ist einzigartig in Europa. „Wir bezeichnen unsere Factory schon heute als ‚smart‘, sehen uns aber noch nicht am Ziel angekommen“, präzisiert Frank Blaimberger.

Lean Production und Customizing dank digitalem Shopfloor-Management

Die rund 1.500 Mitarbeiter produzieren auf insgesamt 77.000 Quadratmetern täglich, teils in drei Schichten, nach Bestelleingang kundenindividuell bis zu 21.000 Endgeräte, vom PC-Mainboard bis zu komplexen Servern. Darunter zu finden sind auch komplette, maßgeschneiderte Baugruppen für Auftragskunden der Industrie. Insgesamt werden pro Tag bis zu 2.500 neue Konfigurationen und Modifikationen umgesetzt. Das Werk ist weltweit als Leadfactory verantwortlich für die Fujitsu „Primergy Server“. Neben der Produktion ist hier auch eine große Entwicklungsabteilung angesiedelt, die einerseits selbst in Eigenregie sehr viele Geräte und Softwaremodule entwickelt, andererseits mit den Laboren des Mutterkonzerns in Japan zusammenarbeitet und die Arbeit angegliederter Entwicklungszentren in anderen europäischen Ländern koordiniert.

Nach dem Vorbild des Toyota-Produktionssystems wurde das Werk seit 2011 von einer lange praktizierten Linienproduktion auf eine Inselproduktion umgestellt. „Unsere Fertigungsteams können somit den Werdegang ‚ihres Produktes‘ von Anfang an bis zum fertigen Gerät verfolgen und dessen Qualität verantworten“, sagt Karlheinz Wintergerst, Director Industrial Engineering bei Fujitsu. „Zu unserer Philosophie von Lean Production zählen aktuellste Prüfkonzepte, moderne Materialbereitstellungskonzepte sowie höchste Flexibilität für Losgrößen aller Art. Wünscht ein Kunde Funktionen, die am Standort nicht vorgehalten werden, sind wir dennoch mit unserem ‚Customizing‘-Konzept in der Lage, diese am Standort zu entwickeln und kurzfristig umzusetzen.“

Eigene Applikationen: online, mobil, individuell und agil

Möglich ist die kundengenaue und extrem schnelle Fertigung dank eines digitalen Shopfloor-Datamanagements basierend auf der digitalen Transformation der Fertigung. Der Fokus liegt dabei auf einer Fülle von „Smart Factory“-Applikationen zur Erhöhung von Transparenz und Qualität, Steigerung der Datenaktualität, Verringerung der Handlingszeiten und Reduzierung der Kosten. Das reicht vom Supermarkt-Konzept über permanente Optimierung der Transport- und Lagerstrukturen bis zu digitalen kundenspezifischen Labels und Sensoren wie beispielsweise RFID-Tags. Die Entwicklung der Applikationen erfolgt auf Basis einer eigenen Definition: Sie sind online, mobil, individuell und agil. „Bei der Weiterentwicklung achten wir darauf, den Shopfloor mit kaskardierbaren, anpassbaren und unabhängigen Applikationen zu befähigen, um die Bedarfe und Anforderungen der Zukunft abdecken zu können“, präzisiert Blaimberger.

Früher wurden bis zu etwa 60 Prozent der IT-Aufwände für die Änderungsorganisation verwendet, die starr, unflexibel und langwierig war. Heute kommen modulare, softwarebasierte Blöcke zum Einsatz – die „Connected Applications“. Diese ermöglichen zum einen punktuelle Änderungen innerhalb der einzelnen Module, und zum anderen eine enorm erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit. Dabei gehört eine hohe Granularität der Module zum Grundprinzip der IT-Architektur, des sogenannten MES. Dieses Manufacturing Execution System stellt die Grundlage der digitalen Transformation dar und ermöglicht eine höhere Flexibilität.

Hohe Mobilität und Individualität der Information mit digitalen Fertigungsassistenten

Die Fertigungslinien sind in einer U-Form angelegt, die mittlerweile in modernen Produktionssystemen kaum noch wegzudenken ist. Diese Form ermöglicht kürzeste Wege für die dort in einer Fertigungszelle tätigen Dreier-Teams. Die einzelnen Tätigkeiten wechseln dabei stets zwischen den Teammitgliedern, um Eintönigkeit und unnötigen Fehlerquoten vorzubeugen. Reicht an einem Arbeitsplatz das Volumen einer Produktion innerhalb der Zelle nicht aus, kann die Produktion auf weitere Zellen ausgeweitet werden. Durch die überall verfügbaren Informationen in der 8.000 Quadratmeter großen Halle ist die Anwesenheit des Mitarbeiters an einem bestimmten Terminal nicht mehr nötig.

Das System errechnet über die Anzahl von Komponenten und erforderlicher Produktionszeit die exakte Zuweisung von Arbeitsschritten auf Mitarbeiter und einzelne Prozessschritte. RFIDs steuern welcher Auftrag wie gefertigt wird. Die relevanten Informationen werden jedem Mitarbeiter individuell und kontextsensitiv auf digitalem Weg für seinen Arbeitsplatz zur Verfügung gestellt. Zusätzlich weist das Onlinesystem darauf hin, wenn spezielle Anforderungen an eine Konfiguration anstehen. Die gesamte Arbeitsplatzsteuerung erfolgt automatisch über das System „APS-Connect“ (Modul des MES) auf Basis der aktuellen Linienbelegung und des aktuellen Produktes.

„Die Digitalisierung führt dazu, dass alle am Fertigungsprozess beteiligten Mitarbeiter alle notwendigen Informationen zur Verfügung haben, auch wenn sie sich physikalisch nicht in der Produktionszelle befinden“, beschreibt Karlheinz Wintergerst die Vorzüge. „Mit diesem Push-Dienst kann der verantwortliche Linienmanager etwa bei der Kalibrierung von Farbbildschirmen zusätzliche Spezialistenleistung hinzuziehen oder weitere Schritte in der Halle koordinieren.“

Ein Alert Assistent überwacht zudem komplexe Produktionsprozesse mit hohem Datenverkehr. Über den digitalen Fertigungsassistenten kann technisch je nach Einstellung personengenau der Informationsbedarf pro Prozessmodul konfiguriert werden. Der verantwortliche Ingenieur lässt sich personalisierte Nachrichten von einem „Ereignismanager“, dem digitalen Event Assistent, zustellen. „Um in Europa zu bestehen, brauchen wir Aktivitäten, die uns einen Vorteil, einen konkreten Nutzen, verschaffen. Vieles von dem passt in den Kontext Industrie 4.0 und Internet of Things. Wir haben ein klares Bild, wie die Reise funktioniert.“ Hierzu zählen als Schwerpunkte Technologien wie Fehlervorhersagen, Smart Analytics und Predictive Maintenance.

Displays mit eigener IP-Adresse

„Durch den Einsatz von ‚Rapid Prototyping‘ sind wir sehr viel schneller von 0 auf 100. Wir machen neue Dinge, die vorher nicht wirtschaftlich waren, die Innovationsgeschwindigkeit hat sich enorm erhöht“, sagt Karlheinz Wintergerst. „Versuch und Irrtum sind nur noch mit minimalen Kosten verbunden. Die Schwelle, mit Innovationen zu beginnen, ist wesentlich gesenkt und somit auch die Innovationsdichte deutlich erhöht.“ Der Informationsfluss über die dynamischen Displays bringen einen speziellen Mehrwert: Die Steuerinformationen zur Produktion eines Auftrages können bis zur letzten Sekunde noch geändert werden.

Ein Beispiel für schnelle Informationsänderungen ist eine quasi „selbstverriegelnde Qualitätsstufe“: Falls sich etwas ändert im Produktionsprozess, etwa durch einen festgestellten Mangel bei Komponenten, lassen sich online Änderungen am Display vornehmen. Der Hinweis „Freigegeben“ kann auf digitalem Weg entfernt werden. Denn jedes Display ist über eine eigene IP-Adresse mit einem Accesspoint verbunden und daher kann auch jeder Transportwagen, der vom Supermarkt aus in der Halle unterwegs ist, individuell angesteuert, erkannt und lokalisiert werden.