Das Werkzeugmanagement der Zukunft - Praxisorientierte Ansätze zur Nutzung Digitaler Zwillinge

Anja Wilde, Stefan Wiemers und Jan Theissen

Ein schneller Informationsfluss innerhalb der gesamten Lieferkette ist für eine Risikominimierung unvermeidlich und in unbeständigen Zeiten bzw. Krisensituationen diskussionslos. Der Informationsfluss innerhalb der Supply Chain ist dabei von verschiedenen Übertragungsformen geprägt: EDI, Cloud-Anwendungen und andere System-Schnittstellen sind in den verschiedenen Bereichen der Wertschöpfungsnetzwerke zur digitalen Risikoüberwachung und Prozesseffizienzsteigerung vorhanden. Werden die Unternehmensprozesse genauer betrachtet, bleibt ein Bereich bisher digital unterrepräsentiert: Der digitale Zwilling eines Produktionswerkzeugs. Den Umgang mit diesen Produktionswerkzeugen gilt es nun auf eine neue Ebene zu heben.

Der Produktionswert der deutschen Maschinenindustrie steigt mit jedem Jahr stetig an [1]. Dabei entfällt auf Deutschland ein Anteil der weltweiten Werkzeugmaschinenproduktion von 17 %, wobei der Umsatz der deutschen Maschinenindustrie im Jahr 2019 bei 8,7 Mrd.€ lag [2]. Dieser Industriezweig stellt somit einen entscheidenden Faktor dar. Dabei werden Werkzeuge, also Betriebsmittel die unmittelbar auf das Werkstück formend einwirken, oft dem Zulieferer beigestellt. Um bestimmte Produkte herzustellen, benötigt der Abnehmer die durch das Werkzeug hergestellten Bauteile. Der Abnehmer ist dabei immer noch der Eigentümer der Werkzeuge.

Dieses Phänomen wird auch als „Werkzeug-Supply Chain“ beschrieben. Der Informationsfluss in einer „Werkzeug-Supply Chain“ läuft dabei weitestgehend papierbasiert ab. Werkzeugdaten werden oftmals noch auf Werkzeugbegleitkarten dokumentiert. Diese Werkzeugbegleitkarten liegen dem Werkzeug bei [3]. Das Problem ist jedoch, dass die Informationen oft unvollständig sind oder die Werkzeugbegleitkarten in einigen Fällen verschwinden. Somit kann das Werkzeug nicht mehr zweifelsfrei identifiziert, einem Eigentümer zugeordnet oder der genaue Standort bestimmt werden. Zusammenfassend liegen die Herausforderungen somit bei
• einer hohen Fehlerquote durch die manuelle Datenübertragung,
• ineffizienten Prozessen durch die fehlende unternehmensübergreifende Digitalisierung der Daten,
• oftmals keine organisatorische Verankerung mit klarer Verantwortung und damit einhergehend
• einer fehlenden gemeinsamen Sicht auf die Werkzeugdaten durch Datensilos der einzelnen Unternehmen,
• einer nicht vorhandenen Übersicht, wo sich die Werkzeuge befinden, ob sie verlagert werden können und in welchem Zustand sie sind,
• der Möglichkeit zur Manipulation der Daten, da es keine prüfende Instanz gibt sowie
• einer fehlenden Möglichkeit zur eindeutigen Identifikation der Herkunft und des Nachweises des Werkzeugeigentümers.

Das Resultat daraus ist, dass die Eigentümer, die das Werkzeug ihren Lieferanten beigestellt haben, die Übersicht innerhalb ihrer „Werkzeug-Supply Chain“ verlieren.

In der Zwischenzeit sind zwar Lösungen, wie das cloudbasierte Werkzeugmanagement, aus den Forschungen der TU München bzw. getrieben durch kommerzielle Anbieter entstanden, welche sich aber bisher nicht flächendeckend durchsetzen konnten. Dies hat zwei Gründe: Zum einen ist die beschriebene branchenübergreifende Standardisierung zwar möglich, jedoch nur unter erheblichem Aufwand und einem langen Zeithorizont umsetzbar und zum anderen liegen alle (unternehmensspezifischen) Werkzeugdaten bei einem Intermediär innerhalb einer zentralen Datenbank [4].


Bild 1: Optimaler Prozessverlauf der Werkzeug-Supply Chain.

Das Werkzeug bekommt einen Digitalen Zwilling

Die Werkzeugdaten müssen jedoch in irgendeiner Art und Weise digitalisiert und unternehmensübergreifend teilbar sein. Das können Daten zum Hersteller, zur Form und Größe, dem Material, Anzahl der Maschinenstunden, Bilder, Wartungsnachweise oder auch Beschaffenheit des Werkzeugs sein. Bisher sind die verschiedenen Daten in den unterschiedlichen Systemen der Fachabteilungen (CAD, ERP, Finanzen, etc.) von Zulieferern und Eigentümern gespeichert (Bild 1). Eine Analyse dieser Daten kostet teilweise viel Zeit und Ressourcen, da beispielsweise Werkzeuge in den Inventar- oder Abschreibungslisten enthalten sind, aber dort oftmals keinen Bezug zu einer Werkzeugbestellung aufweisen oder eine ganz andere Bezeichnung haben. Diese Intransparenz erschwert die abteilungsübergreifende Zusammenarbeit (z. B. zwischen dem Einkauf und der Finanzbuchhaltung) gerade in den Themengebieten wie Auditsicherheit, Inventarisierung, Bilanzierung oder Abschreibung. Wie ein optimaler Prozessablauf zwischen den verschiedenen Fachbereichen sowie Unternehmen aussehen kann, visualisiert Bild 1. 

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