Industrie 4.0, Digitalisierung, Digital Cppability Center, RWTH Aachen, McKinsey, PTC, Internet of Things

Im Digital Capability Center wurde von der RWTH Aachen, McKinsey und PTC eine funktionsfähige Industrie 4.0-Linien aufgebaut, an der Führungs- und Fachkräfte lernen können, wie man die digitale Transformation angeht. - Bild: McKinsey

McKinsey & Company möchte Führungs- und Fachkräfte in Workshops befähigen, ihre Mitarbeiter bei der Einführung von Industrie 4.0 sowie der Digitalisierung anzuleiten. Dafür hat die internationale Unternehmensberatung innerhalb von vier Monaten zusammen mit dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen und dem Lösungsanbieter für das Internet of Things, PTC, eine Lernfabrik für den Bereich Digitalisierung errichtet, die den Namen Digital Capability Center (DCC) trägt. Produktion beantwortet die wichtigsten Fragen zu der funktionsfähigen Industrie 4.0-Fabrik für die Produktion in Losgröße 1.

Was wird mit dem Digital Capability Center bezweckt?

McKinsey will die Führungskräfte von Unternehmen, die bereits zu ihren Kunden gehören, in die Lage versetzen, ihre Mitarbeiter ins Zeitalter der Digitalisierung zu führen.

„Die Kernherausforderung bei der Einführung von Industrie 4.0 und digitalen Themen ist der Mensch“, sagte Christoph Schmitz, Global Leader Manufacturing Practice von McKinsey. „Man kann Sensoren und Technik installieren, aber am Ende müssen die Menschen mit der neuen Technologie arbeiten und dort bedarf es einer signifikanten Befähigung und mentalen Offenheit: Von daher ist es ein Capability Center.“

In dem Center, in deren Mittelpunkt die Digitalisierung steht, erfahren Führungskräfte in Workshops, wie man eine gute, lean geführte Produktionsanlage auf ein höheres Niveau hebt und digitale Anwendungen zur Produktivitätssteigerung integriert. Sie lernen im Workshop, wie sie ihre Mitarbeiter befähigen können, damit diese die Möglichkeiten der Digitalisierung nutzen.

Was leistet das Digital Capability Center?

In Workshops zum Thema Digitalisierung lernen die Teilnehmer systematisch, wie sie neue Technologien über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg einsetzen können, von der Kundenanfrage über Entwicklung, Produktion und Auslieferung bis zum Service.

Manager erfahren bei den Workshops, wie sie ihre Mitarbeiter befähigen können. In 25 Modulen erhalten die Teilnehmer Einblick in neue digitale Technologien wie Echtzeit-Diagnose, Big Data-Analyse, vorausschauende Instandhaltung, digitales Performance-Management, 3D-Druck und kollaborative Roboter.

  • In der Industrie 4.0-Linie des DCC wird ein intelligentes elastisches Kunststoffarmband hergestellt: Zunächst bereitet eine Schärmaschine das einzelne Garn für die Verwendung in der Webmaschine vor, indem 96 Einzelfäden auf einen Kettbaum übertragen werden. In diesem Prozess überwachen Knoten- und Fadenspannungssensoren die Qualität des Eingangsproduktes. Am Produktionsausgang können durch einen Schwinungssensor am Kettbaum Abweichungen frühzeitig erkannt werden. Diese Überwachungsmaßnahmen sollen Einsparungen in Höhe von 250.000 Euro/Jahr ermöglichen, da weniger Kettbäume wegen mangelnder Qualität entsorgt werden müssen. - Bild: McKinsey/Frank Best

    In der Industrie 4.0-Linie des DCC wird ein intelligentes elastisches Kunststoffarmband hergestellt: Zunächst bereitet eine Schärmaschine das einzelne Garn für die Verwendung in der Webmaschine vor, indem 96 Einzelfäden auf einen Kettbaum übertragen werden. In diesem Prozess überwachen Knoten- und Fadenspannungssensoren die Qualität des Eingangsproduktes. Am Produktionsausgang können durch einen Schwinungssensor am Kettbaum Abweichungen frühzeitig erkannt werden. Diese Überwachungsmaßnahmen sollen Einsparungen in Höhe von 250.000 Euro/Jahr ermöglichen, da weniger Kettbäume wegen mangelnder Qualität entsorgt werden müssen. - Bild: McKinsey/Frank Best

  • Eine Webmaschine verkreuzt die Garne der Kettbäume mit dem Schussfaden zu einem Textilband. Da das Einrichten der Maschine mit neuen Garnen sehr zeitaufwändig ist und eine hohe Fachkenntnis erfordert, wurden hierfür digitale Unterstützungssysteme entwickelt. Dadurch erhalten die Bediener der Maschine produkt-, maschinen- und anwender-spezifische Informationen zum Einrichten und Kalibrieren. - Bild: McKinsey/Frank Best

    Eine Webmaschine verkreuzt die Garne der Kettbäume mit dem Schussfaden zu einem Textilband. Da das Einrichten der Maschine mit neuen Garnen sehr zeitaufwändig ist und eine hohe Fachkenntnis erfordert, wurden hierfür digitale Unterstützungssysteme entwickelt. Dadurch erhalten die Bediener der Maschine produkt-, maschinen- und anwender-spezifische Informationen zum Einrichten und Kalibrieren. - Bild: McKinsey/Frank Best

  • Das ist eine Thermo-Fixier-Maschine, die momentan noch auf ihre Integration in die Industrie 4.0-Linie wartet. - Bild: McKinsey/Frank Best

    Das ist eine Thermo-Fixier-Maschine, die momentan noch auf ihre Integration in die Industrie 4.0-Linie wartet. - Bild: McKinsey/Frank Best

  • Mit dieser textilen Druckmaschine wird das elastische Kunststoffarmband individuell bedruckt. Durch QR-Codes und RFID-Chips können die Armbänder individuell nachverfolgt werden. Außerdem kann so ein digitales Abbild des Produkts erschaffen werden, das die Qualitätssicherung vereinfacht und dem Kunden eine erhöhte Transparenz bietet. - Bild: Mckinsey/Frank Best

    Mit dieser textilen Druckmaschine wird das elastische Kunststoffarmband individuell bedruckt. Durch QR-Codes und RFID-Chips können die Armbänder individuell nachverfolgt werden. Außerdem kann so ein digitales Abbild des Produkts erschaffen werden, das die Qualitätssicherung vereinfacht und dem Kunden eine erhöhte Transparenz bietet. - Bild: Mckinsey/Frank Best

  • Eine Schneidemaschine trennt die einzelnen Kunststoffarmbänder vom Band. Dabei unterscheidet sie automatisch verschiedene Produktlängen. - Bild: McKinsey/Frank Best

    Eine Schneidemaschine trennt die einzelnen Kunststoffarmbänder vom Band. Dabei unterscheidet sie automatisch verschiedene Produktlängen. - Bild: McKinsey/Frank Best

  • An einer ergonomischen Nähstation, wo das Armband fertiggestellt wird, können sich Näherinnen mit Ihrem Armband einloggen. Daraufhin stellt sich der Arbeitstisch automatisch auf die richtige Höhe ein. - Bild: McKinsey/Frank Best

    An einer ergonomischen Nähstation, wo das Armband fertiggestellt wird, können sich Näherinnen mit Ihrem Armband einloggen. Daraufhin stellt sich der Arbeitstisch automatisch auf die richtige Höhe ein. - Bild: McKinsey/Frank Best

  • Eine "Digital Performance Engine" gibt einen schnellen Überblick mit Echtzeitdaten über die Situation im Werk. Dabei werden nicht nur klassische Produktions-Kennzahlen wie OEE, Produktivität und Qualität gezeigt, sondern auch die Sicherheit, Personalmanagement und Mitarbeiterzufriedenheit. - Bild: McKinsey/Frank Best

    Eine "Digital Performance Engine" gibt einen schnellen Überblick mit Echtzeitdaten über die Situation im Werk. Dabei werden nicht nur klassische Produktions-Kennzahlen wie OEE, Produktivität und Qualität gezeigt, sondern auch die Sicherheit, Personalmanagement und Mitarbeiterzufriedenheit. - Bild: McKinsey/Frank Best

Wieso ist das Institut für Textiltechnik ITA Partner?

„Die Verbindung von Textiltechnik und Digitalisierung ist eine Jahrhunderte alte“, sagte Institutsdirektor Professor Thomas Gries. Die erste Form der Digitalisierung sei der Jacquard-Webstuhl gewesen, mit dem 1805 die Lochkarte erfunden wurde. Diese Form der Mechanisierung habe später zur Dampfmaschine geführt. Die Automatisierung der Textilindustrie sei immer ein Trendsetter gewesen.

„Wir hatten schon frühzeitig Projekte zum Thema Industrie 4.0“, berichtete Gries. Eine Keimzelle für dieses Zentrum, das Fähigkeiten im Bereich Digitalisierung vermittelt, sei das Projekt Soziotext, eine weitere eine Nachwuchswissenschaftlergruppe, die Mittel in Höhe von 2,5 Mio vom Forschungsministerium erhielt.

Zusammen mit Adidas wurde die Speedfactory realisiert

Das ITA gestaltete zudem mit Adidas die Speedfactory. Diese hat das Ziel, individualisierte Produktion zurück nach Deutschland zu holen und dem Kunden schnell ein individuelles Produkt zu liefern. „Dort muss der Kunde das Produkt konfigurieren, dann erst macht die hohe Automatisierung Sinn“, so Gries. Zusammen mit Adidas eröffneten die Textiltechniker dann eine Store-Factory namens ‚Knit for You‘ in Berlin, die die kundenindividuelle Fertigung im Geschäft ermöglicht.

Das ITA war auch das erste Institut, das im Textilmaschinenbau Augmented Reality in der Instandhaltung einsetzte.

Das ITA stellte jedoch bei Branchenfirmen fest, dass diese nicht wussten, was sie im Zusammenhang mit Industrie 4.0 und Digitalisierung tun sollten. Das Institut überlegte, wie es den Firmen einen Mehrwert im Bereich Digitalisierung und digitale Transformation bieten kann.

Zu dieser Zeit kam das ITA in Kontakt mit der Beratung McKinsey, die die Idee einer Lernfabrik zum Thema Digitalisierung hatte. Dieses Angebot soll den Firmenvertretern nun bei Workshops die Möglichkeit geben, auszuprobieren, was sie in ihrem Unternehmen im Bereich Industrie 4.0 realisieren können.

Video: Industrie 4.0: Digital Capability Center

Was wird in dem Digital Capability Center hergestellt?

In der Industrie 4.0-Linie wird ein intelligentes elastisches Kunststoffarmband mit einem integrierten Chip hergestellt, das individuell konfiguriert werden kann. Die Linie besteht aus älteren und moderneren Maschinen mit unterschiedlichen Steuerungen und Schnittstellen, die um Sensoren ergänzt wurden.

„Die einzelnen Schritte sind übertragbar auf diverse Produktionsschritte in anderen Industrien“, erläuterte Schmitz. Die nächste Ausbaustufe gehe in Richtung Internet of Things beziehungsweise Direktanbindung des Kunden. Es sei eine der spannendsten Herausforderungen bei Industrie 4.0, wenn der Kunde des Produkts direkt in den digitalen Prozess eingreifen kann, wenn er seine Wünsche in ein maßgeschneidertes Produkt einsteuern kann.

Welche IT steht hinter der Linie?

In der Armbandproduktion wird die Software Kepware und Thing Worx von dem Anbieter von Lösungen für das Internet of Things PTC eingesetzt. „Mit der Middleware Kepware werden die Maschinendaten von den einzelnen Stationen aggregiert und an Thing Worx weitergeleitet, das den Mittelpunkt der IT-Infrastruktur bildet“, erklärte Sebastian Bergner, Projektleiter Internet of Things bei PTC.

Thing Worx ist für Logik, Visualisierung der Daten und Analyse zuständig, die zuvor durch Sensoren aufgenommen wurden. Drei Anwendungen wurden damit entwickelt: ein Condition Monitoring-System, ein digital Assistent Dashboard und ein Quality-System.

Wird das Angebot ausgebaut?

Es sollen weltweit fünf Zentren zum Thema Digitalisierung eröffnet werden, in denen Workshops stattfinden: nach Aachen in Singapur, Peking, Chicago und Venedig. PTC ist jeweils beteiligt, akademische Partner werden noch gesucht.

  • Digital Capability Center: Die Partner McKinsey, RWTH Aachen und PTC haben eine funktionsfähige Industrie 4.0-Linie zur Herstellung eines intelligenten elastischen Kunststoffarmbandes errichtet. In Workshops lernen Fach- und Führungskräfte, wie sie neue Digitalisierungstechnologien über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg einsetzen können. Sie erhalten Einblick in Technologien wie Echtzeit-Diagnose, Big-Data-Analyse, vorausschauende Instandhaltung, 3D-Druck und kollaborative Roboter. - Bild: McKinsey

    Digital Capability Center: Die Partner McKinsey, RWTH Aachen und PTC haben eine funktionsfähige Industrie 4.0-Linie zur Herstellung eines intelligenten elastischen Kunststoffarmbandes errichtet. In Workshops lernen Fach- und Führungskräfte, wie sie neue Digitalisierungstechnologien über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg einsetzen können. Sie erhalten Einblick in Technologien wie Echtzeit-Diagnose, Big-Data-Analyse, vorausschauende Instandhaltung, 3D-Druck und kollaborative Roboter. - Bild: McKinsey

  • Cyber-Physical Factory: Mit der Cyber-Physical Factory will Festo Unternehmen und Hoch­schul­einrichtungen einen Zugang zu Anwendungen und Technologien der Industrie 4.0 bieten. Die CP Factory bildet die Stationen einer realen Produktionsanlage modellhaft ab und integriert Technologien der Mechatronik und Automation. Man kann lernen, wie Fertigungsbereiche in die digitale Produktion integriert werden, wie die Produktion per MES gesteuert wird, wie die Logistik in autonomen Systemen aussieht  und wie man Anlagen mittels Smart Maintenance überwacht. Den Kern der CP Factory bilden flexibel kombinierbare Basismodule, auf die unterschiedliche Applikationsmodule aufgesetzt werden können. - Bild: Festo

    Cyber-Physical Factory: Mit der Cyber-Physical Factory will Festo Unternehmen und Hoch­schul­einrichtungen einen Zugang zu Anwendungen und Technologien der Industrie 4.0 bieten. Die CP Factory bildet die Stationen einer realen Produktionsanlage modellhaft ab und integriert Technologien der Mechatronik und Automation. Man kann lernen, wie Fertigungsbereiche in die digitale Produktion integriert werden, wie die Produktion per MES gesteuert wird, wie die Logistik in autonomen Systemen aussieht und wie man Anlagen mittels Smart Maintenance überwacht. Den Kern der CP Factory bilden flexibel kombinierbare Basismodule, auf die unterschiedliche Applikationsmodule aufgesetzt werden können. - Bild: Festo

  • Xpertiso: In der Lernfabrik von ROI und verlag moderne industrie wird ein Überblick über die technologischen Grundlagen von Industrie 4.0 gegeben, über Anwendungsfälle und den Weg zur Realisierung. Die Fabrik verfügt über Produktions- und Montageanlagen inklusive Datenverarbeitung und Software. Basierend auf schlanken Produktionsprozessen, kann eine I 4.0-Produktion aufgebaut und das Zusammenspiel mit dem ERP-System dargestellt werden. - Bild: Xpertiso

    Xpertiso: In der Lernfabrik von ROI und verlag moderne industrie wird ein Überblick über die technologischen Grundlagen von Industrie 4.0 gegeben, über Anwendungsfälle und den Weg zur Realisierung. Die Fabrik verfügt über Produktions- und Montageanlagen inklusive Datenverarbeitung und Software. Basierend auf schlanken Produktionsprozessen, kann eine I 4.0-Produktion aufgebaut und das Zusammenspiel mit dem ERP-System dargestellt werden. - Bild: Xpertiso

  • IIoT Innovation Center: Accenture unterstützt Kunden und andere Interessenten dabei, wie sie ihr Unternehmen gewinnbringend 
digitalisieren können. Es wird auf 
Design-Thinking-Workshops, Technologiedemonstrationen sowie auf Rapid-Prototyping-Projekte gesetzt, um Ideen schnell anfassbar zu machen. Den Teilnehmern wird geholfen, eine Strategie und Roadmap zu erstellen.  - Bild: Accenture

    IIoT Innovation Center: Accenture unterstützt Kunden und andere Interessenten dabei, wie sie ihr Unternehmen gewinnbringend digitalisieren können. Es wird auf Design-Thinking-Workshops, Technologiedemonstrationen sowie auf Rapid-Prototyping-Projekte gesetzt, um Ideen schnell anfassbar zu machen. Den Teilnehmern wird geholfen, eine Strategie und Roadmap zu erstellen. - Bild: Accenture

  • Applikationszentrum I 4.0: Das Zentrum vom Fraunhofer IPA und dem Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Uni Stuttgart ist mit neuartigen Demonstratoren ausgestattet. Es gibt vier Showcases: das personalisierte Produkt, der Mensch als Dirigent in der Produktion, die Digitalisierung der Wertschöpfung, die autonome Produktion. Firmen können das Center als Testumgebung nutzen. - Bild: Applikationszentrum I 4.0

    Applikationszentrum I 4.0: Das Zentrum vom Fraunhofer IPA und dem Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Uni Stuttgart ist mit neuartigen Demonstratoren ausgestattet. Es gibt vier Showcases: das personalisierte Produkt, der Mensch als Dirigent in der Produktion, die Digitalisierung der Wertschöpfung, die autonome Produktion. Firmen können das Center als Testumgebung nutzen. - Bild: Applikationszentrum I 4.0

  • Smart Factory: Die herstellerübergreifende Industrie 4.0-Produktionsanlage wurde vom Smart Factory-Konsortium realisiert. Sie demonstriert die intelligente Fertigung von Visitenkartenetuis in Losgröße 1. 18 beteiligte Firmen, beispielsweise Bosch Rexroth, Festo und Phoenix Contact, einigten sich auf gemeinsame Standards. Eine Schulung wird nicht angeboten, die Smart Factory arbeitet mit dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum zusammen, wo Schulungen für KMU kostenlos sind. - Bild: Smart Factory

    Smart Factory: Die herstellerübergreifende Industrie 4.0-Produktionsanlage wurde vom Smart Factory-Konsortium realisiert. Sie demonstriert die intelligente Fertigung von Visitenkartenetuis in Losgröße 1. 18 beteiligte Firmen, beispielsweise Bosch Rexroth, Festo und Phoenix Contact, einigten sich auf gemeinsame Standards. Eine Schulung wird nicht angeboten, die Smart Factory arbeitet mit dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum zusammen, wo Schulungen für KMU kostenlos sind. - Bild: Smart Factory