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MIT MECHATRONIK MILLIONENPOTENZIALE HEBEN

Unser Heimkino via Smartphone programmieren, Modelle per 3D-Drucker basteln oder Twitter-Posts vom eigenen Auto erhalten: Das alles sind keine Zukunftsvisionen mehr, sondern bereits Alltäglichkeiten – machbar dank immer neuer Kombinationsmöglichkeiten von mikroelektronischen Systemen mit Informationsund Kommunikationstechnologien. Im Sinne einer ‚intelligenten Produktion‘ bedeutet dies auch einen tiefgreifenden Wandel für Produktionsprozesse. Die Entwicklung geht klar in Richtung einer flexiblen und intelligenten Automatisierung, die technische Innovationen optimal nutzt. Dabei kommt es jedoch nicht nur auf eine intelligente Vernetzung von Maschinen, Werkstücken, Transportmitteln und Menschen via IT bzw. Sensoren/Aktoren an. Wichtig ist auch eine frühzeitige Integration von Elektrotechnik und Informatik, insbesondere in Forschung & Entwicklung (F&E). Unsere Branchenanalysen belegen, dass integrierte mechatronische Produktkonzepte bei Maschinen- und Anlagenbauern einen erheblichen Effizienzschub erzeugen könnten. Dennoch setzen viele Unternehmen der Branche noch immer auf traditionelle Prozesse in F&E und vernachlässigen damit Kostensenkungspotenziale in Millionenhöhe.

Starres Abteilungsdenken überwinden

Mechatronische Konzepte verbinden gezielt Prozessschritte im Maschinenbau, der Elektrotechnik und der IT über Entwicklung, Produktion und Prozessdesign hinweg. Das ermöglicht einerseits die Kostendegression bei Hochleistungsprozessoren und komplexer Sensortechnik, welche als Bauteile für die Serienfertigung zur Verfügung stehen. Andererseits verdeutlicht ein Blick auf die Produktionszyklen anderer Branchen, welchen immensen Einfluss die dynamische Taktung der Hard- und Softwareentwicklung hier inzwischen hat. So verfügen etwa Fahrzeuge der Mittelklasse oder sogar Kleinwagen über Fahrerassistenzsysteme, die nur wenige Modellgenerationen zuvor den Besitzern eines Oberklasse-Fahrzeugs vorbehalten waren. Dies geht vor allem auf die effizienten und integrierten Produktentwicklungsprozesse in der Automobilindustrie zurück.

„Mit einem mechatronischen Ansatz sind Maschinen- und Anlagenbauer mindestens 20 Prozent schneller.“

Bereits heute sind im Schnitt mehr als 30 Prozent der Kosten eines PKW durch Elektronik induziert. Das bedeutet, dass Automobildesigner und Konstrukteure bei der Produktentwicklung sehr früh mit Elektronikern und IT-Experten zusammenarbeiten müssen – denn je näher das Fahrzeug an der Serienreife ist, desto teurer werden Änderungen.
Von einem solchen mechatronischen, simultanen Ansatz ist der Maschinen- und Anlagenbau jedoch noch weit entfernt. Das kann selbst für viele etablierte Unternehmen in den nächsten 5 -10 Jahren zu einem ernsthaften Problem werden, denn der Technologie-Push setzt den Markt bereits massiv unter Druck. Allerdings ist der Ansatz den meisten Maschinen- und Anlagenherstellern durchaus bekannt – die Schwierigkeiten liegen in der Umsetzung. Die wesentliche Ursache dafür sind traditionelle, sequenziell aufgebaute Prozesse: Ingenieure entwickeln eine Maschine oder Komponente und geben ihre Ideen erst im zweiten Schritt an Elektroniker und Software-Ingenieure weiter. Doch mit diesem tradierten Prozessmuster blenden die Unternehmen erhebliche Wertschöpfungspotenziale aus: Bei der Entwicklung einer Idee von der ersten Skizze zum serienreifen Produkt mit einem mechatronischen Ansatz sind Maschinen- und Anlagenbauer mindestens 20 Prozent schneller als Wettbewerber ohne einen solchen Ansatz.
Auch in der Qualitätsplanung lassen sich Verbesserungen erzielen. Eine frühe interdisziplinäre Zusammenarbeit identifiziert und löst Probleme rechtzeitig. Diese Vorgehensweise verringert die Fehlerquote und die Anzahl der Produkttests, was weitere 10 Prozent an Kostensenkungspotenzial bei den Produktkosten generieren kann. In Summe lassen sich damit schon bei kleineren Auftragsvolumina Einsparpotenziale in Millionenhöhe realisieren.

Mechatronische Ansätze erfolgreich nutzen

Best-Practice-Projekte von ROI im Maschinen- und Anlagenbau zeigen, dass folgende Schlüsselfaktoren für den Projekterfolg entscheidend sind:

• Frühzeitige Integration von Mechanik, Hard- und Software
Der zentrale Schlüssel zum Erfolg ist, von Anfang der Entwicklung an bereits in mechatronischen Systemen zu denken und zu handeln. Im ersten Schritt der Produktentwicklung sollte man bereits die Gesamtarchitektur eines Produktes entwerfen und festlegen, auf welche Art die erforderlichen Funktionen zu realisieren sind. Das gewährleistet, dass Unternehmen die in Summe beste Lösung – mechanisch oder softwaretechnisch – für die jeweilige Funktion finden, was Entwicklungszeiten verkürzt und Produktkosten reduziert.

• Wertschöpfungsstruktur aus unterschiedlichen Blickwinkeln analysieren
Alle an Entwicklung und Produktion beteiligten Funktionen müssen gemeinsam die Wertschöpfungsstruktur analysieren und frühzeitig Verbesserungsvorschläge erarbeiten. Das gilt vor allem für stark differenzierte Produktportfolios mit hohen Komplexitätskosten. So wird exakt analysiert, welche ‚Variantentreiber‘ interne/technische Komplexität verursachen. Diese lassen sich dann in absatzstarke und absatzschwache Komponenten unterteilen, was schnell Potenziale offenlegt.

• Partner entlang der Wertschöpfungskette aktivieren
Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit muss nicht auf das eigene Unternehmen begrenzt sein. Produktionsverantwortliche in Partnerunternehmen und Zulieferer sind gerade in international aufgestellten Unternehmen gute Impulsgeber für F&E, da sie beispielsweise Vorlieben oder Veränderungen regionaler Märkte besser kennen.

„Alle an Entwicklung und Produktion beteiligten Funktionen müssen gemeinsam die Wertschöpfungsstruktur analysieren und frühzeitig Verbesserungsvorschläge erarbeiten.“