Case Study

Future Factory F&B

Kursziel: Schneller Wiederaufbau, langfristiges Wachstum

Eine Großmolkerei digitalisiert ihre Prozesse und errichtet eine Zukunftsfabrik.

Mit einer klaren Vision setzt ein Molkereiunternehmen im Nahen Osten seine Erfolgsgeschichte fort: Nach Kriegszeiten und Fabrikbränden baut es die technologisch fortschrittlichste „Future Factory“ in seiner Region auf. Mit ROI-EFESO entwickelt das Unternehmen während der Covid-19 Pandemie ein Konzept für die Fabrik, die bis 2030 auf 70.000 Quadratmetern entstehen soll – und kombiniert diese Planung mit einer Digitalisierungs-/Industrie-4.0-Initiative für die laufende Fertigung.

Herausforderung

Eine Großmolkerei will die technologisch fortschrittlichste „Future Factory“ in ihrer Region aufbauen. Mit ROI-EFESO entwickelt sie ein Konzept für eine Zukunftsfabrik, die bis 2030 entstehen soll – und kombiniert diese Planung mit einer Digitalisierungs-/Industrie-4.0-Initiative für die laufende Fertigung.

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Lösungsansatz von ROI-EFESO

Ist-Analyse, Konzeption zum Platzbedarf, Fabrik-Layout und Roadmap zur Umsetzung der „Future Factory“; Assessments, Use Cases und Zielbilder als Grundlage der Digitalisierungs-/Industrie-4.0-Initiative.

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Lessons Learned

Eine engagierte Kooperation der Teams beider Projekt-Streams ist erfolgsentscheidend. Zudem sollten methodische Basics wie „Greenfield – Brownfield“ und „Planungsebene von grob bis detailliert“ konsequent befolgt werden.

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Erfolgsmodell von ROI-EFESO

Kombination einer „Future Factory“-Planung mit Digitalisierungs-/Industrie-4.0-Iinitiativen. Mit Klarheit werden dauerhaft beständige Lösungen geschaffen, z.B. in genauen, unmissverständlichen Planungsvorgaben.

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Mit dieser Vorgehensweise konzentrierte sich die Großmolkerei auf die Lösung der beiden dringlichsten Herausforderungen: Zum einen musste möglichst rasch eine optimale Fabrikstruktur wiederhergestellt werden. Das betraf nicht nur den Wiederaufbau unterschiedlicher Gebäudeteile auf dem durch Bomben und Brände beschädigten Werksgelände, sondern auch den Neustart und die Stabilisierung der anspruchsvollen Prozesse der Milchverarbeitung. Zum anderen galt es, die zwar vorhandenen, aber stark fragmentierten digitalen Lösungen so zu integrieren und weiterzuentwickeln, dass alle Arbeitsabläufe reibungslos funktionieren.


Eine Zukunftsfabrik mit 70.000 Quadratmetern entsteht – „remote“ geplant aus 4.000 Kilometern Entfernung.
 

Damit lag die „Messlatte“ des Projektes bereits außergewöhnlich hoch. Doch es gab eine weitere Herausforderung: Aufgrund der Covid-19 Pandemie führte das Team von ROI-EFESO das gesamte Projekt per „Remote-Betrieb“, also über Videokonferenzen und Online-Sessions aus 4.000 Kilometern Entfernung durch.

Statt sequenziell vorzugehen, verfolgte das Projektteam aus ca. zehn Teammitgliedern vor Ort und fünf Consultants in Deutschland daher zwei Planungsstränge zugleich. Es entwickelte ein Konzept für die Zukunftsfabrik 2030 in Kombination mit einer Digitalisierungsinitiative. Für beide Stränge berücksichtigte das Team Szenarien und Technologien der Industrie 4.0 und entwickelte eine Roadmap zur Umsetzung der Vorschläge in zukünftigen Projektphasen.

Fabrikplanung 2021: Hohe Komplexität und geringer Automatisierungsgrad

Bei der Konzeptionierung der „Future Factory“ zeigte sich, dass das vorhandene Fabrik-Layout hochkomplex war und Hürden und Ineffizienzen in den Arbeitsprozessen mit sich brachte bzw. verstärkte. Hierzu zählten neben der Reinigung, Entrahmung und Wärmebehandlung der Milch weitere typische Arbeitsschritte bei der Herstellung von Standard- und Gruppenerzeugnissen. Insgesamt war die Produktion mit einer Belegschaft von ca. 800 Mitarbeitern auf neun voneinander getrennte Gebäude mit bis zu vier Ebenen verteilt.

60 Produktgruppen und eine verschachtelte Gebäudestruktur sorgen für einen komplexen Materialfluss.

Um ein optimales „Fundament“ für die Zukunftsfabrik zu schaffen, das über 2030 hinaus bestehen kann, wurden zuerst die Zielsetzungen geklärt:

  • Vereinfachung des komplexen Materialflusses mit 60 Produktgruppen, der sich auf unterschiedliche Gebäudeebenen verteilte
  • Einsatz von Automatisierung zur Bewältigung des Arbeitskräftemangels, z.B. mittels einer End-of-Line-Automatisierung (automatische Palettierung)
  • Sicherstellung der Einhaltung von Hygienezonen, z.B. durch entsprechende Wegekonzepte und die Konsolidierung von gleichen Hygienezonen im Layout

Das Projektteam sorgte diesbezüglich für Transparenz, indem es alle relevanten Stakeholder im Unternehmen einband und an wichtigen Punkten moderierte, etwa bei einem unterschiedlichen Prozessverständnis der Projektbeteiligten. Da das Team seitens des Managements einen hohen Freiheitsgrad bei der Konzeptentwicklung erhielt, erzielte es dank engagierter Mitarbeiter und einer Eingrenzung und Priorisierung der wichtigsten Aufgaben schnell Ergebnisse.

Industrie-4.0-Perspektiven: Systemlücken und komplexer Product Life Cycle

Mit anspruchsvollen Ausgangsbedingungen sah sich das Team auch bei der Digitalisierungsinitiative konfrontiert. Insbesondere die „Lücken“ zwischen IT- und OT-Abteilung erwiesen sich als problematisch: So führte deren technologische Trennung zu einem hohen manuellen Aufwand, um Transparenz über den aktuellen Stand der Produktion zu schaffen. Zugleich sorgte die organisatorische Trennung der Abteilungen dafür, dass unterschiedliche Lösungen für dieselbe Aufgabenstellung erarbeitet wurden. Und last, but not least gab es kein klares Gesamtbild vom Einsatz der ca. 15 vorhandenen, teilweise sehr individuell gestalteten IT- und OT-Lösungen.

15 IT- und OT-Lösungen mussten in ein Gesamtbild gebracht werden.

Neben der IT-/OT-Integration waren zudem die folgenden Herausforderungen zu lösen:

  • eine geringe Nutzung der bereits vorhandenen technologischen Lösungen seitens der Mitarbeiter, die deren Arbeit erleichtern könnten
  • eine geringe Transparenz in der Lieferkette sowie eine fehlende, „frühzeitige“ Identifikation von Ressourcenengpässen
  • unklare Prioritäten und lange Vorlaufzeiten bei der Produktentwicklung
  • häufige Änderungen in der Produktionsplanung, die zusätzlich die Komplexität in der Produktion steigerten
  • eine Neugestaltung der Datenerfassung, die bis dato aus mehreren, heterogenen Datenquellen mit teilweise inkonsistenten Daten erfolgte

Lösungsansatz von ROI-EFESO: Mit Transparenz stabile Prozesse schaffen

Für die beiden Projektstränge entwickelte das Team die folgenden Lösungswege:

Fabrikplanung 2030+: Basics erfüllen, Material- und Personenfluss kartieren
Anhand einer Ist-Analyse sowie einer Konzeption zum Platzbedarf sollten das Fabrik-Layout sowie eine Roadmap zur Umsetzung der Planung entstehen. Die zentralen Elemente hierbei waren

  • eine Lösung für 2030 mit zusätzlicher Wachstumsoption für >2030
  • Flexibilität im Layout, um zukünftigen Anforderungen wie neuen Produkten, Technologien oder veränderten Mengen gerecht zu werden
  • eine klare Ausrichtung auf den Materialfluss, den Personenfluss und die Hygienezonen
  • eine detaillierte Darstellung der Planungsebenen
  • eine Benennung von Maßnahmen zur Automatisierung, die zur Bewältigung des Arbeitskräftemangels beitragen

Um Schwachstellen in der aktuellen Fertigung aufzudecken und das „Future Factory“-Konzept zukünftig weiter ausarbeiten zu können, visualisierte das Projektteam die Material- und Personenflüsse in einer detallierten Karte sowie mit Flussmatrizen und einem Sankey-Diagramm. Dies ermöglichte die Diskussion einer klaren Vision für 2030 mit allen Interessengruppen im Unternehmen.

Einen besseren Material- und Personenfluss erzielte das Unternehmen bereits in der Planungsphase.

Industrie-4.0-Initiative: Pain Points und Handlungsfelder identifiziert
Im zweiten Projektstrang erarbeitete das Team über die folgenden Schritte konkrete Projektchartas sowie eine Roadmap für die Digitalisierungs-/Industrie- 4.0-Initiative:

  • Ein Assessment über alle Funktionsbereiche deckte Schwachstellen auf und wies auf Verbesserungspotenziale hin.
  • Use Cases aus der Lebensmittelindustrie und vergleichbaren Digitalisierungsprojekten aus anderen Branchen zeigten dem Unternehmen, wo es abteilungsübergreifend Hebel bzw. Methoden zur Weiterentwicklung nutzen kann.
  • Zwei Zielbilder konkretisierten die langfristigen Meilensteine für die nächsten fünf Jahre: ein prozessorientiertes Zielbild sowie ein Zielbild für eine ganzheitliche IT-/OT-Architektur.

Aus den Use Cases leitete das Unternehmen Projektchartas für 13 Digitalisierungsinitiativen ab, u.a. für ein digitales Shopfloor Management. Für jeden Bereich ist darin festgehalten, welches Set an Lösungen am besten geeignet ist, um die gesetzten Ziele zu erreichen.

Für 13 Digitalisierungsinitiativen liegt eine konkrete Projektplanung vor.

Als zusätzliche Ergebnisse lagen bereits in dieser Phase eine Aufwands- (quantitativ) und Nutzenbewertung (quantitativ und qualitativ) für alle Projekte vor. Die Roadmap zur Umsetzung konnte schließlich anhand eines Abgleichs der Projektpläne mit den internen und externen Kapazitäten von Planungsbüros, IT- Dienstleistern etc. besonders präzise und transparent formuliert werden.

Lessons Learned

Eine der größten Herausforderungen für alle Projektbeteiligten bestand darin, eine vollständige „Fernplanung“ zu meistern. Schließlich ließ sich ohne jegliche Vor-Ort-Präsenz nur sehr schwer ein Gefühl für die tatsächlichen räumlichen Gegebenheiten in der Molkerei entwickeln. Hinzu kam, dass in beiden Projektsträngen eine hohe Komplexität zu bewältigen war. Dies klappte aufgrund eines engagierten Teamworks beider Projekt-Streams sowie weiterer Erfolgsfaktoren ausgezeichnet:

Erfolgsfaktoren der Fabrikplanung

  • Die Fabrikplanung muss sich an der Unternehmensstrategie orientieren, die die Leitlinien und somit einen stabilen Rahmen für die Planung vorgibt.
  • Basis für eine stabile Layout-Planung sind vorab definierte Konzepte, insbesondere für die Produktion und die Logistik. Ändern sich die Konzepte, dann ändern sich auch die Flächenbedarfe, was zu viel Unruhe in der Layout-Planung führt.
  • Stakeholder sollten rechtzeitig eingebunden werden, um Änderungsbedarfe frühzeitig zu berücksichtigen.
  • Richtlinien „Greenfield – Brownfield“ und „Planungsebene von grob bis detailliert“ sollten konsequent befolgt werden. Im letztgenannten Fall ist es wichtig, die richtige Granularität bei der Layout-Planung zu finden, d.h., wie viele einzelne Flächenelemente müssen in der Layoutplanung angeordnet werden Steigt deren Anzahl, steigt die Komplexität in der Planung – zugleich aber auch die Genauigkeit im Layout.
     

Erfolgsfaktoren für Industrie-4.0-Initiative

  • Dieselbe Lösung für verschiedene Bereiche zu nutzen, bringt enorme Vorteile mit sich. Zugleich erfordert dies viele Abstimmungen, damit alle Beteiligten diese Vorteile verstehen.
  • Fernprüfungen erfordern die bestmögliche technische Ausrüstung der Akteure auf beiden Seiten (Body Cams, Video- und Kommunikationssysteme).

Erfolgsmodell von ROI-EFESO

Neben der Kombination einer Fabrikplanung mit Digitalisierungs-/Industrie-4.0- Iinitiativen erwies sich in diesem Projekt eine durchdachte Automatisierung zur Bewältigung des Arbeitskräftemangels als richtiger Ansatzpunkt. Die außergewöhnliche Situation der rein „virtuellen“ Zusammenarbeit erforderte Kreativität, um neue Formate zu finden – neben den typischen Video Calls war das z.B. eine virtuelle Live-Werksbesichtigung per 360°-Kamera.

Zusätzliche Wachstumsoptionen für >2030 ergaben sich durch die Verlagerung der Fertigwarenbestände.

Dabei setze das Team ein Erfolgsmodell um, dass einem wichtigen Prinzip folgt: mit Klarheit dauerhaft beständige Lösungen schaffen. Dies kann z.B. in genauen, unmissverständlichen Planungsvorgaben geschehen oder indem sichergestellt wird, dass die Projektverantwortlichen im Unternehmen eine realistische Ist-Sicht entwickeln und teilen. Auf der methodischen Ebene erwiesen sich digitale Planungstools wie etwa seine Sketch-up-Visualisierung für Personenströme als besonders hilfreich.

Neben den bereits genannten Ergebnissen konnte das Unternehmen somit bereits in der Konzeptionsphase seine Wachstumsoptionen für den Zeithorizont der kommenden 10 bis 15 Jahre benennen, etwa durch eine Verlagerung der Fertigwarenbestände. Dies geht einher mit einer detaillierten Roadmap zur Umsetzung der Maßnahmen in den kommenden Jahren. Zur Umsetzung seiner Vision der technologisch wegweisenden „Future Factory“ in der Region hat die Molkerei somit die idealen Voraussetzungen geschaffen.