Kollaborative Wandlungsfähigkeit in produzierenden KMU (KoWaK)

Motivation
In vielen Branchen der deutschen Industrie bilden kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) mit ihren hochgradig spezialisierten Erzeugnissen ein entscheidendes Rückgrat der Wertschöpfungsprozesse. Gerade im Maschinenbau und in der Automobilindustrie haben sich ausdifferenzierte Wertschöpfungsstrukturen und die bedarfssynchrone Zusammenarbeit in unternehmensübergreifenden Netzwerken als wesentlicher Erfolgsfaktor für Technologie- und Effizienzvorsprünge auf den Weltmärkten erwiesen. Viele Unternehmen des industriellen Mittelstands sind derzeit jedoch mit großen Herausforderungen konfrontiert. Im Zentrum stehen neben wachsenden Unsicherheiten in den globalen Lieferketten, Preissprüngen bei Energie- und Materialkosten, neuen Wettbewerbern und Fachkräftemangel langfristige Entwicklungen wie die fortschreitende Digitalisierung (Stichwort: Industrie 4.0). Von der Geschäftsmodellentwicklung über die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit bis hin zum Shopfloor nehmen damit die Ungewissheitsdimensionen zu, die produzierende KMU sowohl bei der Gestaltung ihrer Unternehmensstrategie als auch im operativen Betrieb managen müssen. Damit avanciert der Aufbau von Wandlungsfähigkeit zu einem zentralen Erfolgsfaktor sowohl für die Sicherung der Zukunftsfähigkeit produzierender Unternehmen als auch für die Stabilisierung der Wertschöpfungssysteme in der Industrie insgesamt.

Ziel
Das Forschungsprojekt KoWaK zielt darauf, Industrie 4.0 Lösungen mit neuen arbeitsorganisatorischen Konzepten und der Kompetenzentwicklung von Führungskräften und Beschäftigten zu verknüpfen, sodass vorausschauendes Handeln in produzierenden KMU ermöglicht und ihre Wandlungsfähigkeit nachhaltig gestärkt werden kann. Dazu werden die drei Handlungsebenen Produktion, Lieferketten und Geschäftsmodelle integrativ analysiert. Auf dieser Grundlage sollen mit den Praxispartnern relevante Anwendungsfälle prototypisch umgesetzt und dokumentiert werden.

Vorgehensweise
Im Zentrum der Projektarbeiten steht die Entwicklung von Konzepten zur Erhöhung der Wandlungsfähigkeit in den Handlungsfeldern der Produktion (Matrixfertigung, Robotik), der Lieferketten (Supply Chain) und der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Dazu werden Datenanalysen mit dem Erfahrungswissen und den fachlichen Kompetenzen der Beschäftigten kombiniert, um die Wandlungsbefähigung in die operativen Prozesse arbeitsorganisatorisch einzubetten und damit systemisch zu stärken.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die im Projekt erzielten Ergebnisse umfassen prototypische Lösungen in den genannten drei Handlungsfeldern.
1. Prototyp Matrixfertigung:
Die oftmals sehr kostenintensiven Fertigungs- und Produktionsanlagen sowie das erarbeitete technologische Know-how von Unternehmen erlauben es häufig nicht, ein etabliertes Produktportfolio signifikant zu ändern, ohne umfassende Neuinvestitionen zu realisieren. Durch die Gestaltung wandlungsfähiger Systeme und Fabriken sollen die unternehmerischen Handlungsräume signifikant erweitert werden, ohne die damit häufig verbundenen Kosten zu generieren. Der im Projekt für KMU entwickelte Ansatz besteht in einer modularisierten Bearbeitung von Aufträgen durch Matrixfertigung. In der Matrixfertigung werden Industrieroboter bedarfsgerecht mit spezifischen Bearbeitungsmodulen ausgerüstet. Dazu werden die Roboter durch fahrerlose Transportsysteme mit den Bearbeitungsmodulen versorgt. Kameras am Roboter erkennen sowohl die Bearbeitungsmodule und deren Ankoppelstellen als auch die Werkstücke und Geometrieelemente zur Referenzierung des Roboters. Mit diesem produktionstechnischen Ansatz sind eine Vielzahl von Produkten fertigbar. Dies führt zu einer hohen Flexibilität und einer entsprechend gesteigerten Wandlungsfähigkeit.

2. Prototyp Methodenbaukasten für robuste Lieferketten
Eine zunehmende Zahl von Produktvarianten bei gleichzeitiger Verringerung der Losgrößen erfordert auch in unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsnetzwerken immer schnellere Reaktionen auf veränderte Auftragslagen. In der Folge müssen Parameter wie Materialien und Kaufteile sowie Arbeitsprozesse zeitnah neu synchronisiert werden. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, wurde im Projekt KoWaK eine Simulationsplattform konzipiert und eine web-basierte Anwendung entwickelt, die in Echtzeit mit aktuellen Daten gespeist wird. Die Schnittstelle zur Datenquelle erfolgt über eine eigens programmierte REST-API, welche die kontinuierliche Synchronisation mit dem ERP-System sicherstellt und so die Datenaktualität und -integrität gewährleistet. Nutzende der Plattform können unterschiedliche Szenarien wie etwa den Ausfall einzelner Lieferanten, Substitutionen von Komponenten oder Prioritätsverschiebungen in der Produktion definieren und simulieren. Die Ergebnisse der Simulation werden in intuitiver, visuell und tabellarisch aufbereiteter Form präsentiert, sodass die relevanten Handlungsoptionen unmittelbar erkennbar sind.

3. Prototypisches Vorgehensmodell Geschäftsmodellentwicklung
Geschäftsmodelle bestehen im Kern aus der Beschreibung des Wertes, den das Unternehmen für Kunden generiert (Nutzenversprechen), der Art und Weise, wie das Unternehmen diesen Wert erzeugt (Architektur der Wertschöpfung) sowie dem Mechanismus, durch den der geschaffene Wert realisiert und in Erlöse umgewandelt wird (Ertragsmodell). Das im Projekt KoWaK entwickelte Vorgehensmodell ist spezifisch auf KMU ausgerichtet. Kennzeichnend ist eine häufig hohe Auslastung im Tagesgeschäft, wodurch die Weiterentwicklung des Geschäftsmodells oft in den Hintergrund rückt. Zudem verfügen viele KMU über keine spezialisierten Abteilungen und Fachkräfte für Geschäftsmodellentwicklung. Deshalb ist die Einbindung von Beschäftigten unterschiedlicher Abteilungen erforderlich. Ein beteiligungsorientiertes Vorgehensmodell zur Geschäftsmodellentwicklung umfasst die folgenden Schritte: Dokumentation des bestehenden Geschäftsmodells; Herausarbeitung von Alleinstellungsmerkmalen des Unternehmens; Klassifizierung und integrierter Ist-/Soll-Abgleich mit Gap-Analyse; Identifikation und Entwicklung von neuen Produkten und Dienstleistungen. Um den längerfristigen Erfolg zu sichern, ist neben einem Commitment seitens der Unternehmensleitung die Bildung eines interdisziplinären Teams von Beschäftigten erforderlich, das Geschäftsmodellentwicklung kontinuierlich bearbeitet.

• CBA Synergy GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• HAVLAT Präzisionstechnik GmbH
• Honasco Kunststofftechnik GmbH & Co. KG
• Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH
• Institut für sozialwissenschaftliche Forschung eingetragener Verein
• LOGSOL GmbH
• Maier Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG
• R.&S. Präzisionsdrehteile GmbH
• triloglQa
• ZIGPOS GmbH