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Hitachi

Social Innovation

    • Produktion
    • Analytik

    Immer häufiger stehen Hersteller vor der Herausforderung, den sich ständig ändernden Anforderungen gerecht zu werden. Gleichzeitig diversifizieren sich die Kundenbedürfnisse sehr schnell und der globale Wettbewerb verschärft sich. In den letzten Jahren mussten immer mehr Hersteller Massenanpassungen vornehmen. Verlangt ist eine Produktivität, die der der Massenproduktion entspricht, selbst bei der Herstellung von Ultra-High-Mix-Produkten in kleinen Stückzahlen. Einige japanische Unternehmen haben daher begonnen, ihre Stärken wirksam einzusetzen: So integrieren sie fortschrittliche Technologien wie das Internet of Things (IoT), Big Data und künstliche Intelligenz (KI) in ihre qualifizierten Fertigungstechniken. Die Okuma Corporation, ein führender Werkzeugmaschinenhersteller, gehört zu den Befürwortern dieses Ansatzes: Von zentraler Bedeutung bei der Herstellung von Werkzeugmaschinen ist die Ultra-High-Mix-Fertigung in kleinen Stückzahlen und die Montage von Massenteilen, um den unterschiedlichen Kundenanforderungen zu entsprechen. Erfahren Sie, wie Okuma die Herausforderungen des Wandels erfolgreich bewältigt.

    Einblick in die neue Fabrik, die Okuma eröffnete, um die weltweit besten Produktionsdienstleistungen bieten zu können.

    Zusammenfassung

    • Herausforderung
      Versuch, IoT und andere fortschrittliche Technologien zu nutzen, um eine Fabrik der nächsten Generation zu schaffen, die die Massenanpassungen handhaben kann.
    • Lösung
      Okuma baute die Fabrik Dream Site 2 (DS2), um die Entwicklung der Produktionsvisualisierung voranzutreiben und Fabrikkontrollzyklen zu beschleunigen. Dazu integrierte Okuma sein Fachwissen in die Bemühungen der Hitachi Omika Works.
    • Ergebnis
      Weiterentwicklung automatisierter und unbemannter Systeme, Verbesserung der Produktivität und Reduzierung der Produktionsvorlaufzeiten selbst bei Kleinserien von mehr als 4.000 Artikeln
    • Vision
      Ziel ist es, das DS2-Know-how auf andere Okuma Fabriken zu übertragen, auch unter Berücksichtigung neuer Dienstleistungen für Kundenunternehmen im Bereich Smart Manufacturing und Next-Generation Fabrikbau.

    Herausforderung

    Verfolgung weiterer Fertigungsinnovationen, um die Massenanpassung zu verwirklichen

    Die Okuma Corporation ist ein umfassender Werkzeugmaschinenhersteller, der vor etwa 120 Jahren gegründet wurde. Das Unternehmen mit Sitz in der japanischen Präfektur Aichi ist ein weltweit führender Anbieter von Werkzeugmaschinen. So produziert Okuma unter anderem numerisch gesteuerte CNC-Drehmaschinen und Multitaskingmaschinen, Bearbeitungszentren sowie Schleifmaschinen.

    2013 nahm Okuma die Dream Site 1 (DS1) in Betrieb, um die Kampagne „Made in Japan to Win Around the World.“ zu verwirklichen. Zu dieser Zeit litt die Produktion in Japan unter einem rasant steigenden Yen. Viele Akteure verlagerten ihre Geschäfte ins Ausland, um zu überleben. Doch bei Okuma wusste man, die eigene Wettbewerbsfähigkeit beruht auf der Fertigungskompetenz, die es in Japan über die Jahre kultiviert hatte. Okuma folgte dem Branchentrend nicht und investierte stattdessen stark in die eigene Produktionsinfrastruktur.

    Herr Atsushi Ieki, Senior Executive Director bei Okuma erinnert sich: „Wir wussten, dass die japanische Fertigungsindustrie durch eine Effizienzsteigerung Boden wieder gutmachen kann.“ Diese mutige Entscheidung zahlte sich aus: Die vollständige Automatisierung der Produktionsanlagen und die Visualisierung der Betriebszustände erhöhte die Produktivität der Fabrik und sorgte für eine drastische Verbesserung der Kapazitätsauslastung. Möglich machte dies insbesondere der Einsatz von Multitasking- und mittleren bis großen Dreh- und Vertikaldrehmaschinen in der DS1.

    Im Jahr 2017 baute das Unternehmen die hochmoderne Fabrik Dream Site 2. In Hinblick auf die Massenanpassung von Werkzeugmaschinen ist die DS2 eine Weiterentwicklung der DS1. Die geplante Produktionskapazität der DS2 liegt bei 4.000 Teilen in der High-Mix- und Kleinserienbearbeitung - verglichen mit dem Maximum der DS1 von 1.000 Teilen. In der neuen Fabrik können zudem verschiedene kleine bis mittelgroße Dreh- und Schleifmaschinen gefertigt werden. Die DS2 symbolisiert Okumas Mission, ein hocheffizientes Produktionsmodell zu entwickeln: So sind kurze Fertigungsdurchlaufzeiten möglich, um auf Änderungen von Aufträgen, Zeitplänen oder Spezifikationen zu reagieren, und es kann exakt die gewünschte Anzahl von Produkten produziert werden.

    Lösung

    Das kombinierte Wissen von Okuma und Hitachi ermöglichte den Bau eines fortschrittlichen Fertigungsmodells

    Okuma identifizierte drei Schlüsselfaktoren für den Entwurf einer fortschrittlichen Fabrik zur Massenanpassung: Nummer eins war die Steigerung der Produktivität. Diese müsste durch kluge Prozessgestaltung, Automatisierung, unbemannten Betrieb und integrierte Prozesse erhöht werden. Zweitens sollten die werkseigenen Regelkreise beschleunigt und drittens die Produktion für die Gesamtoptimierung visualisiert werden.

    Durch den Einsatz moderner Roboter und flexibler Fertigungssysteme (FFS), konnte Okuma bei DS2 Fortschritte in der Automatisierung erzielen. Dabei konzentriert sich Okuma auf die eigenen Stärken in der Prozessintegration im Bereich intelligenter Systeme und Maschinen. Durch den Einsatz von Robotern konnte Okuma die Herausforderungen der konventionellen Fertigung bewältigen und die Produktivität in der Bearbeitung schwerer Teile in der High-Mix- und Kleinserienfertigung steigern.

    Die Beschleunigung der Fabrikkontrollzyklen und die Visualisierung der Produktion stellten Okuma vor große Herausforderungen. Um den Erfolg in diesem neuen Bereich sicherzustellen, wurde eine externe Zusammenarbeit in Betracht gezogen.

    Herr Ieki bemerkt: „Wir prüften verschiedenste Anbieter hinsichtlich einer möglichen Zusammenarbeit. Der Optimierungsrahmen für eine Fabrik ist allerdings sehr umfassend und nur wenige Unternehmen konnten das von uns verlangte Leistungsspektrum abdecken. Hitachi jedoch kennt alle Einzelheiten der Produktion bis ins Detail und verfügt über Technologien zur Steuerung einzelner Produktionslinien und ganzer Anlagen. Wir erkannten, dass die Kombination von Hitachis Expertise und unseren Fähigkeiten, die Fertigungsabläufe beschleunigen und die Produktion visualisieren kann, um eine vollständige Optimierung zu erreichen."

    Initiativen bei Hitachis Fabrik "Omika Works" beeinflussten Okumas Entscheidung. Omika Works entwickelt und produziert Steuerungssysteme für Eisenbahnen, den Energiebereich, die Wasseraufbereitung und andere soziale Infrastrukturen. Außerdem wird, wie bei Okuma, High-Mix- und Low-Volume-Fertigung betrieben.

    Um eine effiziente Produktion für verschiedene Produktfamilien zu gewährleisten, richtete Omika Works innerhalb des Standortes eine IoT-Umgebung ein. Sie greift auf RFID-Transponder (Radio Frequency Identification) zurück. Die Erfassung und Nutzung von Informationen über Mensch, Maschine und Material in Echtzeit ermöglichte es Omika Works die Durchlaufzeiten der Kernprodukte zu halbieren. Dieser hocheffiziente Produktionsaufbau kombiniert Betriebstechnik (Steuerung und Betrieb) und Informationstechnologie (Datenanalyse und Anwendung). Herr Ieki erinnert sich, dass Hitachis Ansatz aus Omika Works für Okuma sehr hilfreich war.

    So begann die gemeinschaftliche Entwicklung zwischen Okuma und Hitachi. Für ihr Projekt trafen sich Vertreter von Okuma und Hitachi wiederholt, um ein neues Fertigungskonzept zu besprechen. Es wurde alles überdacht, angefangen bei Zielen für das Management bis hin zu drastischen Verbesserungen der Produktion auf Bearbeitungsebene vor Ort. So reduzierten sie die Durchlaufzeiten und erschufen eine Visualisierung der Produktionsprozesse.

    Die Synergien der beiden Unternehmen ebneten den nächsten Schritt: Hitachis Expertise in der Omika-Works-Fabrik und Okumas Know-how, die es bei DS1 gewinnen konnte, ermöglichten in Kombination ein Prozessleitsystem, das die Produktionssteuerungszyklen beschleunigt. Zudem war es die Grundlage für ein Fortschritts- und Betriebszustands-Überwachungssystem zur Visualisierung der Produktionsprozesse.

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    Beschleunigen der werkseigenen Kontrollzyklen, um sofort und genau zu erkennen, wo sich alle Teile in einer Fabrik befinden und in welchem Zustand.

    Okumas neue Fabrik orientierte sich an Hitachis Omika Works: Auch hier wurde innerhalb des Standortes eine IoT-Umgebung aufgebaut, die auf RFID-Transpondern (Radio Frequency Identification) basiert. So konnten die Vorlaufzeiten der Kernprodukte halbiert werden.

    Ergebnis

    Verbesserte Produktivität und kürzere Fertigungszeiten bei DS2

    Liste der zu überwachenden Produktionsanlagen

    Detaillierte Informationen sind im Auswahlmenü verfügbar.

    Obwohl DS2 noch am Anfang steht, hat es sich bereits bewährt: Das Werk produziert in schnelleren Arbeitszyklen, erreicht durch die Intervallverkürzung der Arbeitsanweisungen von wöchentlichem auf stündlichen Takt.

    Die Verwendung der RFID-Transponder zentralisierte die Verwaltung der Teileverfolgung vor Ort für Okuma - ganz nach dem Vorbild des Omika Works von Hitachi. Früher verfolgte man die Teile bis auf Prozessebene. Nun kennt Okuma stündlich den Ort aller Teile, einschließlich derer, die sich zwischen den Prozessen bewegen.

    Der Einsatz von IoT ließ Okuma die Produktionsvisualisierung realisieren. So können Daten zum Produktionsfortschritt und dem Betriebzustand der Anlagen erfasst und verknüpft werden. Hitachi entwickelte ein System zur Durchführung einer erweiterten Analyse der gesammelten Daten. Das System ermöglicht es Okuma, Prozessengpässe (einschließlich Verzögerungen von früheren Prozessen und Ausfällen vor Ort) zu erkennen und umfassende Optimierungsmaßnahmen durchzuführen.

    Hitachi plant, dieses System mithilfe künstlicher Intelligenz zu verfeinern, um automatisch hochpräzise Funktionspläne zu generieren, wenn sich die Situation in der Fertigung ändert.

    Für die Prozessleitsysteme setzte sie die Production Planning Optimization Solution der IoT Plattform „Lumada“ ein.

    Herr Ieki merkt an: „Früher überschritten die Bearbeitungszeiten einiger Teile die Anforderungen. Doch nachdem wir die Lösung zur Optimierung der Produktionsplanung einsetzten, waren wir besser in der Lage, auf plötzliche Planänderungen zu reagieren und die Standardbearbeitungszeiten einzuhalten. Wenn wir die Produktionsdurchlaufzeiten verringern können, ist es sogar rentabler in Japan zu produzieren als außerhalb. Die Beschleunigung der Fabrikkontrollzyklen und die Weiterentwicklung der Produktionsvisualisierung werden den Durchsatz ganzer Fabriken verbessern, indem sie die PDCA-Zyklen beschleunigen. Daher ist diese Aufstellung für uns von entscheidender Bedeutung, um unsere globale Wettbewerbsfähigkeit in Bezug auf Kosten zu erhöhen.

    Mit dem Einsatz von Industrierobotern verfolgt Okuma eine Vollautomatisierung.

    Vision

    Unbegrenztes Potential für fortschrittliche Fabriken

    Okuma plant die Expertise, die aus DS2 gewonnen wurde, in anderen Fabriken einzusetzen. So steigert dies die Produktivität des gesamten Konzerns und erfüllt gleichzeitig die vielfältigen Kundenbedürfnisse auf dem globalen Markt. Auf dem Weg dorthin werden neue Dienstleistungen geschaffen, die zu einer intelligenteren Fertigung für die Kunden beitragen.

    „Okuma strebt danach, das weltbeste Unternehmen für Dienstleistungen im Bereich der Fertigung zu werden", fasst Atsushi Ieki die Vision zusammen. "Heutzutage wird der Wert eines Unternehmens nicht mehr an seinen Produkten gemessen, sondern an dem Wissen, das es schafft. Das Wissen aus der Fertigung ist demnach das an den Produktionsstandorten angesammelte Know-how. Die Fähigkeit, den Kunden dieses Know-how anbieten zu können, wird im Mittelpunkt der Zusammenarbeit von Okuma und Hitachi stehen."

    Okuma erzielte große Erfolge beim Einsatz von IoT für die Massenanpassung im Werkzeugmaschinenbau. Damit demonstriert das Unternehmen das grenzenlose Potenzial von Fabriken der nächsten Generation. Die gewonnene Datenmengen ermöglichen es, die Nachfrageprognosen auf die Kundenbedürfnisse abzustimmen und die Produktion weltweit zu optimieren. Die Grundlage sind erfasste und analysierte Daten innerhalb und außerhalb der Fabrik und deren Anwendung in den Phasen Beschaffung, Fertigung, Wartung und Vertrieb. Dieses Modell für die Fabrik der nächsten Generation könnte helfen, die Produktivität weltweit zu steigern und die Aussichten für die japanische Produktion zu verbessern.

    Okuma plant, sein Know-how aus der neuen Fabrik in anderen Fabriken einzusetzen, um die besten Fertigungsdienstleistungen der Welt anzubieten.

    Veröffentlichungsdatum: Oktober 2017
    Lösungen von: Hitachi, Ltd. Industry & Distribution Business Unit