Case Study

Erfolgsrezept für die Industrie 4.0 Transformation 

Ein Pharmaunternehmen rüstet sich für neue Märkte 

Ein Hersteller von Verdickungs-, Binde- und Umhüllungsmitteln ist als zuverlässiger Lieferant in der pharmazeutischen Industrie etabliert. Innovationsfreude und Pioniergeist sind feste Bestandteile der DNA des Unternehmens – entsprechend richtet es seinen Blick auf größere Märkte und neue Kunden. Stabile, harmonisierte und effiziente Prozesse, die eine solche Skalierung erfordert, sind vorhanden. Es gilt, einen in dieser Hinsicht bereits hohen Reifegrad weiter zu steigern. Die Marschroute: Über eine durchgehende Kundenintegration eine führende Marktposition erreichen.

In 12 Monaten eine Industrie 4.0 Transformation meistern und die Wachstumsstrategie erfüllen. 
Mit ersten Testpiloten zum Einsatz von Smart Analytics, RFID-Trackern und einem Kundenportal ist das Unternehmen bereits auf der richtigen Spur. Denn ohne Digitalisierung bzw. Industrie 4.0-Technologien sind die gesetzten Ziele nicht erreichbar. Aber welche Investion zahlt sich wann tatsächlich aus? Wie gelingt die schnelle und wirksame Integration der Maßnahmen in den laufenden Betrieb? An dieser Stelle kommt das Team von ROI-EFESO ins Spiel. Gemeinsam mit dem Unternehmen absolviert es in nur 12 Monaten drei Projektphasen: Auf ein Industrie 4.0 Assessment folgen eine Industrie 4.0 Transformation mit Zielarchitektur und Planung sowie schließlich die Umsetzung aller Maßnahmen inkl. der Implementierung der neuen Technologien.

Herausforderung

Ein Hersteller pharmazeutischer Rohstoffe will seine Organisation skalierbarer gestalten und seine Resilienz stärken, um in neue Märkte zu expandieren. Mit Hilfe von Industrie 4.0 Technologien sollen die bestehenden Kundenbeziehungen gestärkt und neue geschlossen werden.

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ROI Lösungsansatz

Das Projektteam führt ein Industrie 4.0 Assessment durch und erstellt bei der anschließenden Industrie 4.0 Transformation eine Zielarchitektur und Planung zur Umsetzung aller Maßnahmen im Unternehmen.

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Lessons learned

Potenziale lassen sich nicht nur mit Industrie 4.0 Technologien erschließen, ein prüfender Blick auf die vorhandenen Standardsysteme kann sich auszahlen. Zugleich ist die Auseinandersetzung mit Blockchain, Predictive Maintenance, Realtime Production Analytics und weiteren Tools eine Pflichtübung.

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Erfolgsmodell von ROI

ROI-EFESO agiert als Sparringpartner, der in einem Unternehmen mit bereits hohem Leistungsniveau neue Impulse und Perspektiven einbringt. Das Ziel: mit skalierbaren Plattformen zukunftsorientierte Technologien etablieren und neue Märkte erschließen.

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Neue Märkte erobern mit Skalierbarkeit und Resilienz

Als Produzent pharmazeutischer Hilfsstoffe ist das Unternehmen mit den Herausforderungen eines komplexen und stark regulierten Marktumfeldes vertraut. Um in neuen Märkten Kunden zu gewinnen und langfristig erfolgreich zu sein, genügt eine solide, lineare Performance allerdings nicht. Schließlich kann es immer zu außergewöhnlichen Umsatz- und Auslastungseinbrüchen kommen. In diesem Fallbeispiel entwickelte das Unternehmen selbst die richtige Rezeptur: nämlich alle Maßnahmen darauf auszurichten, seine Organisation skalierbarer zu gestalten und damit seine Resilienz zu stärken. Ein mustergültiges Vorgehen, denn schließlich bedeutet Skalierbarkeit, nicht nur effizienter, sondern auch standardisierter, harmonisierter zu sein. Und stabile, eingeübte, digital abgebildete Prozesse schränken den Handlungsspielraum in kritischen Situationen bzw. schwierigen Zeiten eben nicht ein, sondern stärken die Flexibiltät und Reorganisationsfähigkeit. 

Neben dieser langfristigen Ausrichtung hat das Unternehmen das „Hier und Jetzt“ ebenfalls im Blick. Es nimmt wahr, dass das Prinzip „kürzer, knapper, schneller“ immer mehr Handlungsfelder des Marktes beherrscht: Die Durchlaufzeiten von Produkten, insbesondere in der Entwickung, reduzieren sich stetig. Zusätzlich laufen viele Patente aus und Patentzeiten verkürzen sich. Der Zeitpunktemarkt, in dem bei medikamentösen Applikationen Lizenzen auslaufen und dann die Generikaproduktion startet, entwickelt sich ebenfalls in Richtung knapperer Zyklen. Gerade der Generikamarkt ist für die Wachstumspläne des Unternehmens entscheidend. Zwar spielt er aktuell eine untergeordnete Rolle, muss aber zukünftig in einem deutlich größeren Umfang bedient werden. Was wiederum voraussetzt, in diesem Preisgefüge erheblich effizienter und flexibler zu werden. Insbesondere über Kostensenkungen, die das das Unternehmen durch Digitalisierung herbeiführen will. Aber ebenso über neue „Digital Services“ für Kunden sowie deren Echtzeitintegration in den Wertschöpfungsprozess.

Der Generikamarkt ist für die Wachstumspläne entscheidend.

In drei Phasen zur Industrie 4.0 Exzellenz

Bereits vor dem Start standen die generellen Stoßrichtungen für das Projekt fest: „Effizienz und Harmonisierung“ hinsichtlich einer vertikalen Vernetzung von Maschinen und Technologien zu erreichen, die vorhandenen IT-Systeme und Fertigungsprozesse weiter zu verbessern und neue Industrie 4.0 Technologien für eine zukuftsorientierte Digitalisierung zu nutzen. Zugleich rücken die Kunden stärker in den Fokus. Sie sollen noch enger in die Auftragsabwicklung einbezogen werden, etwa indem sie per Track-&Tracing die Herstellungs- und Lieferstati ihrer Ware mitverfolgen. Eine Win-Win Situation für beide Seiten; die Kunden können besser planen, das Unternehmen beim Pricing genauer kalkulieren. 

Um diese und weitere Ziele zu erreichen, verstärkte das Unternehmen sein Projektteam mit den Consultants von ROI-EFESO. Diese brachten nicht nur ihre Expertise aus vergleichbaren Projekten in der Branche mit ein, sondern gliederten das Projekt in drei aufeinander folgende Phasen. Nach einem Industrie 4.0 Asssesment und der anschließenden Industrie 4.0 Transformation setzt das Team mehrere Schritte um – inkl. der Anwendung aller Technologien und Maßnahmen im operativen Betrieb.

Industrie 4.0 Assessment: Zielbild für die Gesamtarchitektur als Ausgangspunkt

Neun digitale Tools verortete das Team in einem Zielbild für die Gesamtarchitektur.In der ersten Phase identifizierte das Projekteam digitale Tools, die ideal zu den existierenden Fertigungsprozessen und -technologien des Unternehmens passen und einen klaren Mehrwert zum Erreichen der Projektziele beitragen. Dabei ermittelte es nicht nur neun geeignete Tools wie Blockchain oder Edge/Cloud Analytics, sondern beantwortete auch die Frage, wie diese in einem „Solution Framework“, d.h. einem Zielbild für die Gesamtarchitektur verortet sind. 
In dieser Assesment-Phase profitierte das Projektteam insbesondere vom Know-how der Consultants dazu, wie sich neue Technologien optimal in die Fertigung der Prozessindustrie integrieren lassen. Mit Bezug zum Markt wurden alle Tools u.a. auf zwei Aspekte überprüft: Was ist tatsächlich möglich und sinnvoll? Und mit welchen Kosten ist zu rechnen? Außerdem ermittelte das Projektteam, wie sich neue Technologien idealerweise in die vorhandenen Prozesse bzw. Infrastrukturen einfügen. Und identifizierte Lücken bzw. Schwachstellen, die sich mittels Digitalisierung schließen lassen.

 

Neun digitale Tools verortete das Team in einem Zielbild für die Gesamtarchitektur.

Industrie 4.0 Transformation: Vorhandene Ressourcen ausreizen

In der zweiten Projektphase stand die Übertragung der Assesment-Ergebnisse in konkrete Umsetzungsformate im Mittelpunkt. Beispielsweise beim Thema „Infrastructure Design“: Welche aktuellen Pain-Points – etwa hinsichtlich Ausschuss, Maschinenstopps, Volatilität in der Auslastungsplanung – lassen sich reduzieren oder eliminieren? Eine wichtige Erkenntnis bestand darin, dass bereits mit den vorhandenen SAP- /ERP-/MES-Systemen viele Verbesserungen realisierbar sind. Vor dem Einsatz von „fancy tools“ lohnt sich also immer ein kritischer Blick auf die Nutzung der vorhandenen Systeme. 

Das Projektteam beließ es allerdings nicht dabei, nur das Potenzial zu benennen. Es zog daraus auch Rückschlüsse auf die möglichen Auswirkungen auf methodischer Ebene, also z.B. in der konkreten Produktionsprogrammplanung, Schichtplanung und beim Scheduling. 

Sind die vorhandenen Systeme ausgereizt? Ein kritischer Blick lohnt sich.

In dieser Phase erwies sich die Methode des „Walk the Process“ als besonders wertvolles Vorgehen. In nur zwei Monaten machte das Projektteam alle relevanten „End-to-End“-Prozesse transparent, sowohl horizontal als auch in allen Ebenen. So ging es z.B. im Shopfloor mit den Mitarbeitern den gesamten Geschäftsablauf durch, sowohl zum Workflow als zum Materialflow. Und dies beginnend bei der Planung, nicht beim Wareneingang: Wie sind die Planungsebenen aufgebaut? Mit welchem Vorlauf, mit welchen Methoden und Systemen wird geplant? Wie entsteht schließlich auf dieser Basis der Schichtplan eines Tages? Ein ähnliches Verfahren wandte das Team an, um auch die horizontale Ebene zu berücksichtigen. Hier stand der Vertrieb im Fokus: Was sind dessen Entwicklungsziele mit den Kunden? Wohin bewegt sich der Markt, kurz-, mittel-, und langfristig? Welche Strategie(n) gibt es bereits, um in diesen Szenarien zu bestehen? 

Industrie 4.0 Use Case: Out of Spec bei Schüttgut-Chargen reduzieren

Im Anschluss an beide Projektphasen setzte das Unternehmen mehrere neue Anwendungen und Methoden in die Praxis um. Als besonders hilfreich erwies sich zum Beispiel der Einsatz von Real Time Data Analytics. 

Das Ziel hierbei: frühzeitig Anomalien erkennen, die auf mögliche Maschinenausfälle oder Microstops hinweisen. 

Eine solche Mustererkennung trägt zudem dazu bei, die „Out of Spec“ Produktion zu reduzieren. In diesem Fall bei Schüttgut in Pulverform, welches das Unternehmen als Rohstoff in Fässern an seine Kunden liefert. Sowohl die Position jedes Fasses als auch der Zustand seines Inhaltes sind per Sensorik überwachbar: 24/7 ist abrufbar, unter welchen Einflüssen (Temperatur, Feuchtigkeit) sich die Ware seit welcher Zeit wo befindet. Bei extremen Temperaturschwankungen oder zu langer Lagerung unter schlechten Bedingungen kann das Pulver die erforderte Qualität verlieren und damit als „Out of Specification“ zur Auslieferung an den Kunden nicht mehr geeignet sein. Ohne diese Informationen besteht das Risiko, über einen längeren Zeitraum von einzelnen Fässern bis hin zu ganzen Chargen kompletten Ausschuss zu produzieren. Mit Real Time Data Analytics wird das verhindert, der Kunde kann zudem on-demand diese Informationen digital abrufen. Inklusive des Electronic Batch Record (EBR), der die kompletten Produktions-, Materialzuführungs- und Prozessdaten enthält. 
 

Nach zwei Monaten waren alle relevanten „End-to-End“-Prozesse transparent.

Vorhandene Optionen mit neuen Technologien kombinieren

In allen Projektphasen gab es wertvolle „Aha-Erlebnisse“ für das Projektteam und die Mitarbeiter. Ein wichtiger Erkenntnisgewinn wurde bereits genannt: Potenziale lassen sich nicht nur mit Industrie 4.0 Technologien wie Augmented Reality (AR), Künstlicher Intelligenz (KI) oder Holo Lense erschließen – sondern auch aus den vorhandenen Standardsystemen mobilisieren. 

Zudem verdeutlichte das Projekt mit ROI-EFESO, dass sich mit aktuellen Ecosystems und Plattformen von der untersten Maschinen-Ebene an viel schneller und einfacher die notwendingen Informationen erzeugen und vernetzten lassen als vor wenigen Jahren. Im Fallsbeispiel erwies sich insbesondere die Verbindung des EBR mit einer Blockchain Technologie als wegweisende Innovation. Das Unternehmen erfuhr dabei, dass es mehrere Blockchain Varianten gibt. Nun vereinbart es mit seinen Kunden unterschiedliche Smart Contracts, die den Umfang des Datenaustausches aus dem digitalen Produktzwilling heraus definieren und sicherstellen.

Mehrere Smart Contract Varianten stehen für die Kunden zur Verfügung.

Ideenreichtum gefragt 

In diesem Fall war das Team von ROI-EFESO in seiner Rolle als Sparringpartner gefordert, der bei einem bereits hohen Leistungsniveau neue Impulse und Perspektiven einbringt. Die Projektpartner im Unternehmen hatten einen klaren „Kreativanspruch“, der über eine Konsolidierung von Informationen hinausging: Was lässt sich bei unseren Prozessen, Produktions- und IT-Systemen noch besser machen? Wie bringen wir Ideen zum Technologieeinsatz in die Umsetzung? Welche Ideen oder Ansätze haben wir noch nicht im Blick? 

Im Projekt setzte das Team von ROI-EFESO auf flexible, skalierbare Ecosysteme als technologischen Rahmen für alles, was das Unternehmen bei seiner Industrie 4.0 Transformation einführen wollte. Anstelle großer, sperriger „MES Monolithen“ gibt es nun wenige Manufacturing Apps, die in der Gesamtplattform als Micro Services zum Einsatz kommen. Dieses Vorgehen erlaubt eine völlig andere Skalierbarkeit, Flexibilität und Kostendarstellung – und sorgte nicht nur in diesem Fallbeispiel dafür, dass das Unternehmen mit stabilen digitalen Prozessen seine bestehenden Kunden einbindet.