smart factory: intelligente, vernetzte Prozesse
smart factory steht auch für Data Analytics und Big Data
Ein Kernziel der digitalen Transformation besteht darin, Produkt- und Maschinendaten über verschiedene Prozessstufen hinweg auszuwerten. Denn mithilfe von Data Analytics lassen sich beispielsweise Materialeigenschaften wie Dickenschwankungen, Rauheiten oder Festigkeiten präziser vorhersagen und Toleranzen genauer treffen. Hunderttausende Sensoren erfassen dazu die Qualitäts- und Produktionsdaten während der gesamten Prozesskette der Flachstähle, und schaffen so die Basis, um Produktionsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren. Ein interdisziplinäres Team, das Big Data Squad, entwickelt daraus mathematische Modelle. Eines davon steuert seit einem Jahr das Dressiergerüst der Feuerbeschichtungsanlage 8 in Dortmund. Es sorgt dafür, dass die Anlage die angepeilten Rauheitswerte der Stahlbänder nun noch passgenauer trifft. „Bislang war es so, dass der Anlagensteuerer die Maschine vor allem erfahrungsbasiert einstellte. Unser Modell ermöglicht es nun, für jede erdenklichen Auftragsparameter automatisch die passende Einstellung vorzunehmen“, erklärt Yavuz Dogan aus dem Big Data Squad. Der Vorteil: Die digitalbasierte Anlagensteuerung trifft das Toleranzband schon jetzt genauer und schafft die Grundlage dafür, dass sich die Fahrweise bei Bedarf online nachjustieren lässt. Dadurch steigt das Qualitätsniveau weiter an.
Vorteile durch das Erschaffen digitaler Zwillinge
Derweil führt ein interdisziplinäres Team unter Koordination des Innovationsbereichs Pilotprojekte im Bereich der horizontalen Vernetzung durch. Die zentrale Frage dabei: Welche Produktdaten aus der Stahlverarbeitung ließen sich künftig auch für Kunden nutzbar machen? Die Vorteile eines solchen Datenaustauschs liegen für Lothar Patberg, Leiter Innovation bei thyssenkrupp Steel, auf der Hand: „Daten sind schon nach der Produktion der Coils verfügbar. Ein Kunde könnte künftig nicht nur den aktuellen Status seines Auftrags nachvollziehen. Er könnte auch ausgewählte Qualitätsdaten aus der Produktion erhalten, um bereits vor der Auslieferung der Coils eigene Prozesse anzupassen.“ Die Überlegungen sind richtungsweisend für eines der zentralen Vorhaben von thyssenkrupp Steel: Daten aus verschiedenen Prozessstufen so miteinander zu verknüpfen, dass ein möglichst exaktes digitales Abbild der Produktion entsteht. Die Geburt dieser digitalen Zwillinge und die damit verbundene Datentransparenz wäre nicht nur für die nachgelagerten Wertschöpfungsstufen von Vorteil. Sie hätte auch einen selbstverstärkenden Effekt. Lothar Patberg: „Digitale Abbilder helfen uns dabei, unsere Prozesse besser zu verstehen. Dadurch lassen sich mögliche Fehlerquellen und Ausfallrisiken zuordnen und beheben. Letztlich führt die Digitalisierung unserer Wertschöpfungskette also dazu, dass wir sowohl unsere Lieferperformance als auch unsere Materialqualitäten weiter erhöhen.“
Lokrangierführer-App für bessere interne Logistik
Die größte Werksbahn Deutschlands mit 87 Lokomotiven, ca. 2.000 Waggons und rund 300 Kilometern Schienennetz ist ein Stück digitaler. Sie ist der entscheidende Transportweg für Rohstoffe und Produkte auf dem Gelände und darüber hinaus. In einem aktuellen #DigitalLab – hier arbeiten Mitarbeiter aus unterschiedlichen Fachbereichen intensiv und in kurzen Sprints an der digitalen Transformation des Unternehmens – wurde jetzt eine Lokrangierführer-App entwickelt, die die Kommunikation zwischen Auftragsdisponenten und Lokführern vereinfachen und so unsere interne Logistik verbessert und werkseigene Lieferengpässe reduziert.
Bisher fand der Austausch vor allem über Sprechfunk statt. In nur vier Wochen stand der Prototyp für den Feldversuch bereit, cloud-basierte Systemarchitektur inklusive. Nun können Disponent und Lokführer ihre Aufträge sowie Gleisbelegungen jederzeit einsehen und ihre Meldungen direkt über die App absetzen.
Mehr Prozessstabilität und Effizienz dank Digital Lab "Hochbahn App"
Für deutlich mehr Prozessstabilität und Effizienz auf unserer Hütte in Duisburg sorgt heute das digitale Lab "Hochbahn-App". Die App verbucht in Echtzeit jeden einzelnen Waggon, der unsere Hochöfen mit Rohstoffen versorgen. Konkret zeigt sie alle Züge und ihre Waggons an, die auf unserem Werkgelände mit Rohstoffen beladen zu den Hochöfen unterwegs sind. Wird dort ein Waggon in den vorgesehenen Rohstoffbunker entladen, scannt ein Mitarbeiter den sogenannten NFC-Tag am Bunker - das System meldet dies sofort in alle relevanten System.
Zuvor wurde jeder Verladevorgang manuell dokumentiert. Da häufig mehrere Züge hintereinander entladen werden, war so keine zeitgenaue Erfassung mehr möglich und somit auch keine aktuellen Bestände abrufbar. Kurz: die Bilanz lief auseinander.
Ein weiterer Vorteil der neuen "Hochbahn-App" ist die digitale Inventur, die zu Beginn jeden Schicht stattfindet. Was zuvor aufwändig mit Zettel und Stift dokumentiert wurde, wird nun per NFC Tag eingescannt. Per Slider wird schließlich die Menge, die noch in den Bunker passt, ausgewählt. Nach Bestätigung werden die aktuellen Bestände sofort an die relevanten Systeme gemeldet.
digital supply chain: mehr Transparenz und Flexibilität für unsere Partner
Vernetzte Lieferketten sind Bestandteil der Digitalisierung bei thyssenkrupp Steel
Was eine vernetzte Supply Chain darüber hinaus an Vorteilen bringt, lässt sich im Warmwalzwerk Precision Steel in Hohenlimburg hautnah erleben. Hier sind die einzelnen Produktionsprozesse bereits so aufeinander abgestimmt, dass das Werk seinen Kunden ein bislang einzigartiges Angebot machen kann: „Walzen as a Service“. Die Abnehmer der Stahlprodukte steuern dazu ihre kurzfristigen Bedarfe direkt ins System ein und lösen damit den Fertigungsprozess aus. „Eine hohe Lieferflexibilität selbst bei kleinen Losgrößen ist für unsere Kunden zentral. Diesen Mehrwert können wir durch unsere volldigitalisierten Bestell- und Herstellungsprozesse realisieren“, sagt Ulrich Schneppe, IT-Leiter des Bereichs Precision Steel. Auf der anderen Seite der Lieferkette steuern die Mitarbeiter im Warmwalzwerk die Belegung der Stranggussanlage im Stahlwerk ihres Vorlieferanten an, um auf diese Weise eine fristgerechte Bereitstellung der Materialien zu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil: Auf beiden Seiten lässt die hochflexible Produktionsweise die Lagerbestände und somit das gebundene Kapital sinken.
Labs bieten Raum für digitale Innovationen
Ideen schnell, digital und unkompliziert ausprobieren – das ermöglicht thyssenkrupp Steel in seinen zahlreichen Labs. Hier arbeiten Mitarbeiter aus unterschiedlichen Fachbereichen intensiv und in kurzen Sprints an der digitalen Transformation des Unternehmens. Voraussetzung: die Ideen haben einen Mehrwert für Business und Kunde. Ein aktuelles Beispiel ist die Schubleichter-App. In dem gleichnamigen Lab macht das Team die Logistik zukunftsfähig, indem sie alle Schubleichter, die das thyssenkrupp Werk über den Rhein mit Rohstoffen versorgen, nun mit solarbetriebenen GPS-Sensoren ausstattet. So können Lieferant und Stahlunternehmen auf einer digitalen Landkarte den Schifftransport im Blick behalten und besser koordinieren.
smart services: innovative Lösungen für unsere Kunden
Virtual Engineering als ein Instrument der digitalen Transformation
So also könnte künftig ein Meeting zwischen Entwicklungsingenieuren aussehen. Beim Virtual Engineering geht es unter anderem darum, Entwicklungszeit, Hardware und teure Testreihen einzusparen: Statt des realen Crashfahrzeugs fährt sein digitaler Zwilling an die Wand – aufgebaut aus 3D-Daten von großen Mengen an Crash-Simulationsberechnungen. „Die Entwicklungskosten sinken dadurch auf einen Bruchteil“, erklärt Erik Hilfrich, Teamleiter in der Anwendungstechnik bei thyssenkrupp Steel. „Hinzu kommt, dass wir Daten um die Welt schicken und keine sperrigen Bauteile. Das erleichtert die Zusammenarbeit mit unseren internationalen Kunden. Wir können Fahrzeugcrashs beispielsweise beliebig oft, in Zeitlupe und aus nächster Nähe untersuchen. Auf diese Weise lässt sich auch unsere Entwicklungsarbeit besser darstellen.“ Virtual Engineering ist in diesem Sinne also auch ein Werkzeug, mit dem die Ingenieure schnell und über Ländergrenzen hinweg mit Kunden und Kollegen kollaborieren können.
Daten, die das Material ersetzen – eine Vision für das Stahlwerk der Zukunft? Volker Lang, Head of Digitalization & Architecture erteilt diesem Gedankenspiel eine klare Absage. „In unserer Branche ist es etwas anders als in der Automobilindustrie. Kunden kaufen dort längst nicht mehr nur noch Ingenieurskunst, sondern auch und vor allem High-Tech-Computer auf vier Rädern. Wir unterstützen diesen Wandel, in dem wir unser Kernprodukt Stahl digitalisieren. Das heißt, dass wir unseren Kunden neben den klassischen Werkstoffeigenschaften beispielsweise einen erhöhten Servicelevel bieten, weil wir flexibler in der Auftragsbearbeitung werden. Daten sind also auch für uns von zentraler Bedeutung. Sie unterstützen uns dabei, Kundenerwartungen besser zu treffen und sowohl unsere Produkte als auch unsere Prozesse zu optimieren.“
Ein weiterer Schritt Richtung smart factory: Augmented-Reality
Eins wird an den Standorten von thyssenkrupp Steel deutlich: Die digitale Transformation ist ein Prozess mit offenem Ende. Ein Prozess, den Vordenker zwar anstoßen können, dessen Umsetzung jedoch von der Haltung und von dem Veränderungswillen jedes einzelnen Mitarbeiters abhängt. Sie abzuholen, Wissen zu teilen und Vorbehalte zu nehmen, gehört bei jedem der lösungsorientierten Digitalvorhaben von thyssenkrupp Steel zu den wichtigsten Aufgaben. Lars Bode aus der Business Unit Automotive erinnert sich an die Vorstellung von smartform® auf dem Tablet, eine der ersten Augmented-Reality-Anwendungen im Unternehmen. Das innovative smartform®-Verfahren ermöglicht komplexe Bauteile aus höchstfesten Stählen mit minimaler Rückfederung. Das lässt sich auf dem Tablet realitätsgetreu abbilden und somit gut veranschaulichen. „Die Simulation erleichtert uns den fachlichen Austausch über komplexe Prozesse sehr. Zusätzlich haben wir aber weiterhin ein Bauteil dabei, sozusagen als Anschauungsobjekt.“ Verständlich – denn Daten lassen sich zwar erleben, aber eben nicht anfassen. Bis sich die VR-Brille als Arbeitstool durchsetzt, werden die Maschinen in den Walzwerken ihre Daten vermutlich längst mit den Anlagen anderer Standorte teilen.
digital culture: geht nicht, gibt es nicht
Agil: neue Wege der Zusammenarbeit
Digital zu sein bedeutet für uns, eine experimentierfreudige Denkweise zu ermöglichen: Testen, lernen und sich weiterentwickeln, je nachdem, was für die Hütte am besten ist. So zeichnet sich unsere digitale Zusammenarbeit dadurch aus, dass nicht mehr einzelne Mitarbeiter von Anfang bis Ende eine Lösung entwickeln, sondern dass eine Lösung kontinuierlich und im Austausch mit anderen aus einem großen Netzwerk weiterentwickelt wird. Wir arbeiten agil in kleineren Teams, um schneller und flexibler zu sein und so erste Lösungen zu finden, die mit zeitnahem Feedback von Fachbereichen und Kunden getestet und verbessert werden können.
Unsere digitale Kultur befähigt uns, schneller Ergebnisse zu liefern. Sie legt Wert auf Aktion. Planung und Entscheidungsfindung haben wir dabei von einem langfristigen auf einen kurzfristigen Fokus verlagert. Wir haben alle Mitarbeiter mit Methoden und Vorgehensweisen ausgestattet, damit sie vernetzter arbeiten, bereichsübergreifend lernen und allgemein innovativer sein können. Die wichtigsten Bausteine auf dem Weg zu dieser neuen Zusammenarbeit waren unsere Digital Labs, unsere smart steel natives community und das smart steel pioneers Programm.
Digital Lab als smarte Lösung von Steel
Neben den großen Vorhaben zeigt die Digitalisierungslandkarte von thyssenkrupp eine Vielzahl an kleineren Projekten: Sie schließen Digitalisierungslücken in der Logistik, optimieren die Instandhaltung und zahlen letztlich darauf ein, dass Aufträge zügig und effizient bearbeitet werden. Für das Team „Digital Innovation“ bergen die Werksgelände mit ihren weit verzweigten Schienennetzen, den Rohstoffhäfen und Materiallägern viel Potenzial zur Digitalisierung. In so genannten „Digital Labs“ entwickeln die Speziaisten gemeinsam mit und für Kollegen aus den jeweiligen Fachbereichen innerhalb weniger Wochen anfassbare Prototypen: Lösungen, die konkrete Herausforderungen adressieren und den Arbeitsalltag erleichtern. Entstanden ist so beispielsweise eine App zum mobilen Bestandsmanagement von Stahlschrott oder eine Track-and-Trace-Lösung, über die sich der aktuelle Standort der Kohle- und Erzlieferungen aus Rotterdam in Echtzeit abrufen lässt. Mehr als 20 solcher Lösungen hat das junge Team in den vergangenen drei Jahren entwickelt. Auch die Augmented-Reality-Anwendung „smart insight“, die es Instandhaltern per virtuellem „Röntgenblick“ ermöglicht, ins Innere einer Maschine zu schauen, wurde im Lab bis zum ersten Anwendungsfall vorangetrieben „Die Entwicklungsphase ist mit zwei bis vier Wochen recht kurz, aber auch sehr intensiv. Es wird viel diskutiert. Dabei entsteht oft eine ungeheure Dynamik. Am Ende dieser Phase findet man das entwickelte Produkt meist so gut, dass man gerne weiter an ihm arbeiten würde“, erzählt Tim Rupp. Gemeinsam mit Tobias Eckhoff gehört er zum Kernteam der Digital Labs. „Wir arbeiten sehr eigenständig und kommen gleichzeitig mit nahezu allen Bereichen aus unserem Unternehmen in Kontakt“, so Tobias Eckhoff. „Einerseits sind wir IT-Experten, andererseits Change-Manager und Kulturbotschafter. Unsere Aufgabe ist es auch, mehr und mehr Kollegen für Digitalisierungsthemen zu begeistern.“
Kontakt
Volker Lang
Head of Digital Transformation & Innovation
thyssenkrupp Steel Europe AG
Kaiser-Wilhelm-Straße 100
47166 Duisburg
Telefon: +49 (0)203 52-47749
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Marcus van Marwick
Head of Brand & Marketing Communications
thyssenkrupp Steel Europe AG
Kaiser-Wilhelm-Straße 100
47166 Duisburg
Telefon: +49 (0)203 52-41005
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