Die Weiterentwicklung von unternehmensübergreifenden Lieferketten im Zeitalter von Industrie 4.0 bietet produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, ihren Auftragsabwicklungs-prozess durchgängig zu digitalisieren, um somit unerschlossene Potenziale zu nutzen. Durch die damit verbundene Verringerung von Durchlaufzeiten sowie Beständen und einer erhöhten Transparenz bzw. der Analyse von Echtzeit-Informationen wird die Digitalisierung zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor. Angesichts hoher Produktionskosten und fehlender Rohstoffvorkommen sind insbesondere Unternehmen am Industriestandort Deutschland auf diesen strategischen Vorteil angewiesen. Die digitale Transformation dient dabei jedoch nicht dem Selbstzweck und bedarf einer Verknüpfung von aufeinander abgestimmten Prozessen und Digitalisierungstools in durchdachten Konzepten. Insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) fehlen dabei häufig die entsprechenden Ressourcen, um ein solches Vorhaben ganzheitlich anzugehen.

Das Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) als Experte des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Hannover hat die Thom Metall- und Maschinenbau GmbH unterstützt, ihren Auftragsabwicklungsprozess initial zu analysieren und Digitalisierungspotenziale auszumachen. Daraus entwickelte das Unternehmen eine klare Roadmap für ihre digitale Transformation, welche nun systematisch umgesetzt werden kann.

Unternehmen und Produkt

Die Thom Metall‐ und Maschinenbau GmbH ist ein metallverarbeitendes Handwerksunternehmen mit Sitz im niedersächsischen Verden (Aller). Es wurde 1968 gegründet und beschäftigt heute rund 120 Mitarbeiter. Das Produkt‐ und Leistungsspektrum reicht von Bauschlosserarbeiten für regionale Privatkunden bis hin zu schlüsselfertigen Produktmaschinen für international aufgestellte Investitions‐ und Konsumgüterhersteller.

Die Produkte wie z. B. Füll- und Verpackungsmaschinen des Geschäftsbereichs Maschinenbau gehen an Kunden aus der Konsumgüter- und Getränkeindustrie. Im Bereich Anlagenbau werden hauptsächlich Kunden aus der Lebensmittelindustrie mit maßgeschneiderter Prozesstechnik, Fördertechnik und dem Sondermaschinenbau beliefert. Gemäß den Kundenwünschen werden die individuell konstruierten und gefertigten Produkte den Anforderungen des späteren Einsatzfeldes angepasst und müssen hohen Qualitätsansprüchen genügen. Im Rahmen des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses werden Maßnahmen ergriffen, um das Unternehmen auch für die Zukunft wettbewerbsfähig aufzustellen. So wurden bereits bei der Implementierung des ERP-Systems die Universalität und Kompatibilität in Bezug auf den Auftragsabwicklungsprozess frühzeitig berücksichtigt.

Problemstellung

Das Unternehmen ist in den letzten Jahren stetig gewachsen. Durch die so entstandenen Strukturen ist der momentane Auftragsabwicklungsprozess nicht mehr geeignet, um internen und externen Anforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise ist eine detaillierte Auftragsklärung (Termin- und Kapazitätsplanung, Ressourcenplanung) nur unter großem Aufwand möglich, da die internen Datenerfassungs- und Auswertungssysteme ungeeignet sind oder nicht zweckmäßig eingesetzt werden können. Die Nutzung von Vergangenheits- und Plandaten zur zweckmäßigen Auftragsklärung ist sehr zeitaufwendig. Zudem ist unklar, welche Kennzahlen anhand der aktuell aufgenommenen Bewegungsdaten berechnet werden können. Die Aufarbeitung von wichtigen Kenngrößen kostet die Mitarbeitenden sehr viel Zeit. Es ist zu prüfen, ob die vorhandenen Informationen und Rückmeldepunkte aus der Produktion und Warenwirtschaft angemessen gestaltet sind, um Prozessveränderungen zu ermöglichen. Daher soll ein Planungs- und Informationssystem zur Unterstützung einer effizienten Auftragsabwicklung und -klärung konzeptioniert werden und der dafür notwendige Digitalisierungsbedarf von Prozessen offengelegt und in einer Digitalisierungs-Roadmap zusammengeführt werden. Durch einen effizienten Abruf von Informationen an sämtlichen Stellen in der betriebsinternen Wertschöpfungskette, sollen schlankere Prozesse und eine schnellere interne Projektabwicklung ermöglicht werden. Im Fokus des zu entwickelnden digitalen Unterstützungskonzepts für die Auftragsabwicklung steht die Nutzungsanpassung des bestehenden ERP-Systems.

Lösungsweg

Das Projekt gliedert sich in vier Module. Im ersten Modul hat das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Hannover zusammen mit dem Unternehmen in einem Kick-Off Projektziele und -restriktionen definiert und das weitere Vorgehen strukturiert. Im zweiten Modul wurde zunächst der aktuelle Auftragsabwicklungsprozess aufgenommen und visualisiert. Im dritten Modul hat das Projektteam Schwachstellen analysiert, entsprechende Digitalisierungspotenziale identifiziert und ein Grobkonzept entwickelt. Schließlich wurden das Grobkonzept iterativ im vierten Modul weiterentwickelt und in ein Feinkonzept mit strukturierten Umsetzungsmaßnahmen überführt.

In einem Kick-Off-Workshop schafften das Team des Kompetenzzentrums und die Projektbeteiligten der Firma Thom Metall‐ und Maschinenbau GmbH ein einheitliches Projektverständnis. In dem Projekt wurden alle Funktionsbereiche übergreifend betrachtet, um einen einheitlichen, funktionsbereichsübergreifenden Auftragsabwicklungsprozess zu gestalten. Für diesen wurde ein ganzheitliches Digitalisierungskonzept entwickelt, sodass alle abgeleiteten Digitalisierungsmaßnahmen miteinander harmonieren. Dabei galt es nicht Digitalisierung um der Digitalisierung willen durchzuführen, sondern diese abgestimmt und anwendungsbezogen auf die optimierten Unternehmensprozesse zu planen. Des Weiteren wurden unternehmensseitig organisatorische und technische Restriktionen wie der Fortbestand der Funktionseinheiten und die weitere Nutzung des bereits vorhandenen ERP-Systems festgelegt. Zusätzlich wurde die Akzeptanz der Mitarbeitenden bzgl. des zu entwickelnden digitalen Unterstützungskonzepts für die Auftragsabwicklung als zentraler Projektbestandteil betrachtet, da die konsequente und gewissenhafte Bearbeitung der Kundenaufträge die Grundlage für einen prozessseitig stabilen Auftragsabwicklungsprozess bietet.

Auch die Termintreue gegenüber den Kunden, die Durchlaufzeit von Aufträgen in der Produktion sowie Bestände wurden als elementare Zielgrößen des Unternehmens fixiert. Als Vorbereitung für die detaillierte Prozessaufnahme im zweiten Modul nahmen alle Anwesenden zudem die grobe Struktur des Auftragsabwicklungsprozesses auf und erarbeiteten gemeinsam die benötigten Daten und Informationen.

Den Ist-Prozess der abteilungsübergreifenden Auftragsabwicklung nahm das Projektteam gemeinsam in Workshops mit den Prozessverantwortlichen bzw. Prozessbeteiligten aus den verschiedenen Funktionsbereichen sowie der Verwaltung auf und visualisierte diese. Aufgrund der anhaltenden Corona-Pandemie wurde die Projektdurchführung ausschließlich digital in Videokonferenzen durchgeführt. Auf Präsenztermine musste wegen der geltenden Kontaktbeschränkungen verzichtet werden. Informationsbedarfe und Schnittstellen zwischen den Prozessbeteiligten, Abteilungen und Personen konnten dadurch dokumentiert und transparent gemacht werden. Darauf aufbauend identifizierte das Projektteam Schwachstellen, Kommunikationshürden und grundsätzliche Ansatzpunkte für eine Optimierung des Auftragsabwicklungsprozesses. Die Erfassung und Dokumentation der Auftragsabwicklung für die unterschiedlichen Geschäftsbereiche Anlagenbau und Maschinenbau schufen ein gemeinsames Verständnis für die größtenteils konvergenten Prozesse und zeigte somit Potenzial für Synergien auf.

Auf Grundlage der Ist-Prozess-Aufnahme wurde eine systematische Schwachstellen-Analyse durchgeführt. So galt es in einem ersten Schritt bereits, einige Schwachstellen durch organisatorische Maßnahmen zu beseitigen. Insbesondere die Kommunikation in den Schnittstellen zwischen den interagierenden Abteilungen im Auftragsabwicklungsprozess konnte dadurch verbessert werden. Die gemeinsame Nutzung des ERP-Systems zur Verbuchung von Materialien und Auftragszeiten sowie die Unterstützung der Terminplanung durch das ERP-System standen im Mittelpunkt der Konzeption und wurde durch unterschiedliche Teilmaßnahmen verfolgt. Es wurde darüber hinaus auch eine Analyse aller im gesamten Auftragsprozess benötigten Informationen durchgeführt und validiert, welche Informationen wann und wie an welcher Stelle im Prozess aufgenommen werden müssen.

Die Erhöhung der Datenverfügbarkeit der verwendeten Ressourceneinsätze (Personal- und Betriebsmittelkapazitäten) soll eine bessere Quantifizierung der angefallenen Kosten zur Preisfindung bei späteren, ähnlichen Aufträgen gewährleisten. Die Möglichkeit der dezentralen Verbuchung durch die Integration von ortsungebundenen Scannern (bisher gibt es nur wenige und ortsfeste Terminals) soll eine Vereinfachung für die Produktionsmitarbeitenden darstellen. Die Akzeptanz soll dabei insbesondere durch die Vermeidung von Laufwegen in den Produktionshallen (siehe Abbildung 1) erzielt werden, welche bei einer feingranularen Dokumentation von Fertigungsaufträgen verstärkt auftritt.

 

Abbildung 1: Endgeräte für eine mobile Datenerfassung sollen unnötige Laufwege vermeiden

Dabei bedarf es einer anwendungsbezogenen Implementierung der Endgeräte mit der dazugehörigen Software, um diese passgenau in den Gesamtprozess einzubinden und somit eine funktionierende Datenaufnahme in den wertschöpfenden Produktionsbereichen zu erzeugen. Zusätzlich soll die Datenverfügbarkeit des tatsächlichen Materialeinsatzes von nicht auftragsbezogenen Materialien verbessert werden, um eine stark verzögerte und teilweise fehlerhafte Bestandsführung zu vermeiden. Die organisationale Einbindung von Materialverbuchungen in den Gesamtprozess sowie eine klare Verteilung von Verantwortlichkeiten sollen die Grundlage zur konsequenten und verzögerungsfreien Verbuchung bieten.

Der Materialwirtschaft soll außerdem durch eine benutzerspezifische Informations-bereitstellung direkt über das ERP-System die Datengrundlage gegeben werden, um die Kaufteile direkt in der Warenannahme nach Durchführung einer Sichtkontrolle baugruppenspezifisch zu kommissionieren. Zudem werden die betreuenden Projektverantwortlichen über sämtliche Kaufteil-Eingänge ihres Projekts durchgehend informiert, sobald die Kaufteile im Wareneingang verbucht werden. Die erfolgreiche Umsetzung dieser Maßnahmen soll durch ein abteilungsübergreifendes Prozessverständnis gestützt werden. Die ERP-systemseitige Verknüpfung zur benutzerdefinierten Informationsbereitstellung bildet die Grundlage für einen abgestimmten Auftragsdurchlauf und soll zukünftig die analog-digital-Schnittstellen sowie die damit verbundene Zettelwirtschaft vermeiden.

Weiterhin wurde bisher im Unternehmen nur eine grobe Terminplanung gemacht. Terminabweichungen gingen mit einem hohen Aufwand in der Umplanung einher, da diese bisher nicht systemisch unterstützt wurde. Aus diesem Grund wurden mit dem Projektteam Anforderungen für eine Systemunterstützung aufgenommen. So sollten durch die bereits bestehende Projektstruktur auch eine terminliche Verbindung zwischen den einzelnen Baugruppen und ihren benötigten Materialbeschaffungen und Fertigungsschritten geschaffen werden. Über die Definition von Wiederbeschaffungszeiten von Materialien und Übergangszeiten in den Produktionsbereichen konnte eine einfache Terminierung durchgeführt werden. Bei Terminabweichungen sollte zudem die Terminierung aktualisiert werden, sodass sich bspw. der Projektendtermin automatisch verschiebt, wenn ein Beschaffungsteil auf dem kritischen Pfad zu spät kommt. Das ERP-System gibt fortan aktualisierte Plan-Termine wieder, sodass die Projektleiter eine verbesserte Transparenz über die Terminsituation der Projekte haben und Maßnahmen zur Einhaltung der dem Kunden gegenüber bestätigten Termine einleiten können.

Durch eine gemeinsame Bewertung in der laufenden Konzeptionierung konnten auch nachträgliche Anforderungen berücksichtigt werden, sodass aus einem gemeinsamen Konsens eine „Digitalisierungs-Roadmap“ abgeleitet werden konnte. Diese sieht im Kern zunächst die Schaffung einer papierlosen Auftragsabwicklung vor. Insbesondere die benutzerdefinierte Informationsbereitstellung direkt aus dem ERP-System soll bereits frühzeitig angegangen werden. Durch die zusätzlichen Potenziale aus den abgeleiteten organisatorischen Änderungen (Sofortmaßnahmen), die Priorisierung und Auswahl weiterer Digitalisierungsmaßnahmen sowie die Visualisierung des Soll-Prozesses ist die Thom Metall- und Maschinenbau GmbH befähigt, die Umsetzung des Konzeptes anzugehen und ihre Auftragsabwicklung umfassend zu digitalisieren.

Nutzen für den Mittelstand

Die Digitalisierung ist ein zentraler Faktor für das Aufrechterhalten und Ausbauen der Wettbewerbsfähigkeit. Das gilt insbesondere für KMU, die in der Regel nicht viele interne Ressourcen haben, um den Prozess der digitalen Transformation zu konzipieren und durchzuführen. Daher benötigen KMU Unterstützung bei der Entwicklung eines ganzheitlichen Digitalisierungskonzepts, das ihre gesamte Auftragsabwicklung berücksichtigt. Nur so kann die digitale Transformation ressourceneffizient und zielgerichtet gestaltet werden und können umfassende Effizienzgewinne realisiert werden. Durch das im Projekt mit der Thom Metall- und Maschinenbau GmbH entwickelte Konzept können allein am Beispiel der Rückmeldungen über mobile Endgeräte direkt Prozessaufwände eingespart werden. Aufgrund der granularen Rückmeldedaten besteht zudem eine höhere Transparenz über die Produktion. Die verbesserte Datengrundlage bietet neben der beabsichtigten verbesserten Preisbildung und des eingeführten Bestandsmanagements auch die Möglichkeit für weitere datenbasierte Optimierungen.

Industrie 4.0

Im Rahmen des Projektes stehen folgende Themen im Fokus:

  • Standardisierung von Prozessen
  • Systemintegration
  • Rückmeldetechnologien

Autoren:

Tammo Heuer, M. Sc., studierte Wirtschaftsingenieurwesen mit dem Schwerpunkt Produktionstechnik und Controlling an der Leibniz Universität Hannover. Seit 2018 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA). In der Forschungsgruppe Produktionsmanagement sowie als Experte des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Hannover beschäftigt er sich insbesondere mit der optimalen Wahl von Auftragsabwicklungsstrategien.

Marco Bleckmann, M. Sc., studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Produktionstechnik an der Leibniz Universität Hannover. Seit 2020 arbeitet er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA). In der Forschungsgruppe Produktions- und Arbeitsgestaltung beschäftigt er sich insbesondere mit der veränderungsfähigen Gestaltung von Produktionssystemen und unterstützt als Experte das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Hannover.