Eaton beschleunigt die Industrie 4.0-Transformation mit einer Top-Down-Strategie und effektiven Anwendungsfällen, die sich schnell auf das gesamte Unternehmen skalieren lassen
Die Transformation zur Industrie 4.0 erfordert eine starke digitale Plattform
Fertigungsunternehmen mit vielen Produktionsstätten haben zwei Möglichkeiten zur digitalen Transformation. Sie können entweder individuelle Anwendungen für jede einzelne Produktionsstätte entwickeln und bereitstellen, was zu einer Vielzahl von Anwendungsfällen und inkonsistenten Ergebnissen führen würde, oder sie können sich auf generelle, effektive Anwendungsfälle konzentrieren, die für alle ihre Produktionsstätten von Bedeutung sind. Mit mehr als 200 Produktionsstätten rund um den Globus entschied sich Eaton dafür, die Transformation über standardisierte IIoT-Anwendungen per Factory Insights as a Service von PTC voranzutreiben. So sollten schnelle Erfolge erzielt und eine digitale Plattform zur einfachen Implementierung weiterer Anwendungsfälle geschaffen werden.
Der Einsatz der Industrie 4.0-Technologie (I4.0) unterstützt moderne Fertigungsunternehmen bei der Effizienzsteigerung, der Verbesserung der Agilität und der Differenzierung von Mitbewerbern. Die Transformation erfolgt jedoch nicht über Nacht. Vielmehr müssen Hersteller eine Bestandsaufnahme ihrer aktuellen Funktionalitäten vornehmen und über die entsprechende Konnektivität und eine einheitliche digitale IT/OT-Plattform die Basis für eine breite Palette von I4.0-Anwendungsfällen schaffen. Auf Basis eines starken digitalen Fundaments können Fertigungsunternehmen dann durch die Entwicklung konsistenter, reproduzierbarer Prozesse, die sich über das gesamte Unternehmen hinweg skalieren lassen und eine maximale Effektivität erreichen, einen enormen wirtschaftlichen Nutzen erzielen.
Eaton ist ein Paradebeispiel für ein Unternehmen, das skalierbare, effektive Anwendungsfälle zur Transformation implementiert hat. Eaton wurde 1911 gegründet und ist ein Unternehmen für intelligentes Energiemanagement mit energieeffizienten Produkten und Dienstleistungen. Die Kunden nutzen das Angebot von Eaton zum zuverlässigen, effizienten, sicheren und nachhaltigen Energiemanagement in elektrischen, hydraulischen und mechanischen Systemen. Auch mehr als 100 Jahre nach der Entwicklung der ersten getriebebasierten LKW-Achse bleibt Eaton seinen ursprünglichen Prinzipien treu und pflegt einen Innovationsgeist, der die Branche stetig voranbringt. Heute beschäftigt das Unternehmen mehr als 90.000 Mitarbeiter und beliefert Kunden in über 175 Ländern.
Enterprise Governance Council treibt die I4.0-Strategie, -Ziele und -Prioritäten voran
Eaton reagiert mit branchenübergreifenden Produkten und Dienstleistungen auf die weltweit steigende Nachfrage nach Energie. Daher gibt es verschiedene Geschäftsbereiche innerhalb des Unternehmens.
Es war klar, dass es die digitale Transformation mit einer strategischen Vision anzugehen galt. Daher schuf Eaton ein Enterprise I4.0 Governance Council mit dem Ziel, das Engagement zu fördern und die Zustimmung der Führungskräfte in allen Geschäftsbereichen sicherzustellen. Der Council sollte die Effizienz im gesamten Unternehmen steigern und untersuchte verschiedene Herausforderungen und Wachstumschancen. Durch die Identifizierung von unternehmensweiten Zielen zur Verbesserung der operativen Effizienz, der Qualität und der Markteinführungszeit stellte der Council die wichtigsten unternehmensweiten Prioritäten in den Mittelpunkt. Diese umfassten:
- Reduzierung der Ausfallzeiten von Anlagen und Minimierung menschlicher Fehler, um die Produktionskosten zu senken und die Qualität und Sicherheit zu verbessern
- Senkung der Tooling-Kosten und der Vorlaufzeit, um die Gesamtkosten für komplexe Konstruktionen zu reduzieren
- Verkürzung der Umrüstzeiten und Erstellung einfacherer Prozessanweisungen zur Reduzierung der Schulungszeit
- Erfüllung komplexer Kundenanforderungen und Verbesserung der Lieferzeiten zur Steigerung von Umsatz und Gewinn sowie zur Kundengewinnung
LTI ist ein globales Unternehmen für Technologieberatung und digitale Lösungen, das seine Kunden bei der erfolgreichen Arbeit in einer vernetzten Welt unterstützt. Das Unternehmen treibt die digitale Transformation über Niederlassungen in 31 Ländern voran. Mit seiner Erfahrung und den Erfolgen bei anderen digitalen Transformationen ist LTI für Eaton ein zuverlässiger Beratungspartner. Die Expertise von LTI in den Bereichen Architektur, Produktauswahl, Lösungsdesign und Implementierung unterstützte den Aufbau der zur großflächigen Umsetzung erforderlichen Basis.
Durch die Analyse der Herausforderungen und Verbesserungsmöglichkeiten sowie die Fokussierung auf die Bereitstellung konsistenter Anwendungen, die über viele Produktionsstätten hinweg skaliert werden konnten, schuf Eaton die Voraussetzungen für ein unternehmensweites Wachstum. "Wir haben uns vorgenommen, eine Kultur des Wissensaustausches zu fördern. Wir wollen es unseren Mitarbeitern und Kunden leichter machen, Probleme zu lösen, geschäftliche Vorteile zu erkennen und den Erfolg zu messen", sagt Craig Sutton, Vice President, Industry 4.0, Eaton. Um den optimalen Weg für jeden Teil des Unternehmens zu finden, hat sich Eaton zu einem methodischen Evaluierungsprozess entschlossen.
Eaton identifizierte besonders effektive Anwendungsfälle, die über alle Produktionsstätten hinweg skaliert werden konnten
Eaton erkannte, dass die Skalierung von standardisierten Anwendungsfällen über das gesamte Unternehmen hinweg – statt der Entwicklung von Dutzenden individueller Anwendungen an einzelnen Standorten – für den Erfolg und die geschäftliche Wirkung entscheidend sein würde. Um Anwendungsfälle zu identifizieren, die in allen Produktionsstätten rasch einen Mehrwert schaffen würden, startete Eaton mit einer einjährigen Phase des Lernens und Zuhörens. Zunächst wurde eine Bestandsaufnahme der internen Herausforderungen, Möglichkeiten und Erkenntnisse durchgeführt. Als Nächstes beschäftigte sich das Unternehmen mit den Experten der Branche, einschließlich PTC, und verglich diese mit Wettbewerbern und Nicht-Wettbewerbern.
"Die digitale Transformation ist eine Reise. Um die Schwierigkeiten bei der Pilotierung und Skalierung zu vermeiden, ist ein Top-Down-Engagement für eine Handvoll über alle Standorte skalierte Anwendungen, gefolgt von einer schnellen Bottom-Up-Validierung über alle Teams, erforderlich", sagt Sutton.
Eaton wählte drei wichtige Anwendungsfälle aus, deren Nutzen schnell im gesamten Unternehmen skaliert werden konnte. Diese würden die Basis für die Transformation schaffen: Echtzeit-Produktionsleistungsüberwachung (Real-Time Production Performance Monitoring, RTPPM), Anlagenüberwachung und -auslastung (Asset Monitoring and Utilization, AMU) und vernetzte Arbeitszellen (Connected Work Cells, CWC). Zusammen würden diese Anwendungsfälle einen transformativen Einfluss auf Eaton haben, die Gesamtanlageneffektivität (OEE) und die betriebliche Effizienz verbessern, Produkt- und Serviceinnovationen beschleunigen und die Produktivität der Belegschaft erhöhen.
Um diese Vision zu verwirklichen, entschied sich Eaton, die Anwendungsfälle für Factory Insights as a Service von PTC und das Know-how seiner Factory Services Unit (FSU) zu nutzen. Die Anwendungsfälle für Factory Insights as a Service ermöglichen Fertigungsunternehmen die Umsetzung der Transformation mit einer beispiellosen Geschwindigkeit und Skalierung. Die standardisierten Anwendungen für RTPPM, AMU und CWC – die drei Anwendungsfälle, mit denen 80 % der PTC-Kunden beginnen – basieren auf ThingWorx von PTC, einer End-to-End-Plattform für das Industrial Internet of Things (IoT), die mit Echtzeit-Datenanalysen, einer Konnektivität für den industriellen Einsatz und einer prädiktiven Analytik Einblicke in die Produktion und den Zustand von Anlagen sowie eine Vielzahl von Informationen und Berichten bietet.
Durch die Nutzung von Standardsoftware-Anwendungen konnte Eaton die Zeit bis zur Wertschöpfung drastisch verkürzen und eine Plattform schaffen, über die weitere Anwendungsfälle leicht hinzugefügt werden können. "Die Prozesse und Anlagen sind von Werk zu Werk sehr verschieden. Wir sind begeistert, dass wir Standard-Softwareanwendungen statt maßgeschneiderter Anwendungen verwenden können", sagt Todd Earls, Vice President, IT Digital Design and Manufacturing, Eaton. "Mit vorgefertigten, standardisierten Angeboten folgen wir der Roadmap von PTC und erhalten bei Bedarf Unterstützung von den Experten und LTI."
Bereitstellung flexibler Tools und skalierbarer Anwendungen zur Verbesserung der Gesamtbetriebskosten und zum Aufbau einer digitalen Arbeitswelt
Jeder der ersten drei Anwendungsfälle stellt ein wichtiges Element der digitalen Plattform von Eaton dar. Zunächst misst und verbessert Eaton die Gesamtanlageneffektivität per RTPPM. Über Echtzeitinformationen erhält das Unternehmen einen ganzheitlichen Überblick über seine operative Leistung und kann so den Output und den Durchsatz steigern und gleichzeitig die Zykluszeiten senken. RTTPM ermöglicht ein generelles Verständnis der Fertigungs-KPIs, bietet Einblicke in Engpässe und liefert Daten für die Ursachenanalyse – unerlässlich für eine kontinuierliche Verbesserung. Darüber hinaus ermöglicht die Remoteüberwachung kontaktlose Vorgänge, die im Rahmen von COVID und Social-Distancing wichtig sind, da sie den Mitarbeitern Informationen in sicherer und zugänglicher Form bieten.
Da die Gesamtanlageneffektivität durch Maschinenausfälle beeinflusst wird, ist die AMU ein wichtiger ergänzender Anwendungsfall zum RTTPM. Die AMU gibt Aufschluss über den Einfluss der Anlagenleistung und des Anlagenzustands auf die Gesamteffektivität. In einem Automobilwerk in South Bend, Indiana, werden beispielsweise Warnungen zu Maschinen eingesetzt, um das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten zu eliminieren und ungewöhnliche Zustände in einer Reihe von Schmiedeeinheiten zu erkennen – industrielle Maschinen, die Metall durch Hitze und Druck formen. Die Warnungen zu Maschinen helfen dabei, die Temperaturschwelle zu erkennen, bei der sich die Schmiedeeinheiten festfahren und ausfallen. Der Bediener erhält die Warnungen und kann das Problem beheben, bevor die Produktion beeinträchtigt wird.
"Wir nutzen die Warnungen zu Maschinen nicht nur, um die Bediener in der Fertigung zu unterstützen, sondern auch, um den Werksleitern und Führungsteams Informationen zur Verfügung zu stellen, über die diese die Leistung über mehrere Werke hinweg bewerten und vergleichen können", sagt Earls.
Schließlich stattet Eaton seine Mitarbeiter mit den benötigten digitalen Tools aus. Begonnen wurde mit vernetzten Arbeitszellen in der Luft- und Raumfahrtabteilung. Mit vernetzten Arbeitszellen können die Mitarbeiter in der Fertigung auf Produktdaten und die detaillierten, digitalen Arbeitsanweisungen zugreifen, die sie benötigen, um manuelle Fehler zu vermeiden und die Bauteile in einem einzigen nahtlosen Prozess zu montieren. Die Ausstattung der Arbeiter mit besseren Tools und Daten trägt zur Fehlerreduzierung bei, erhöht die Qualität und ermöglicht flexiblere Prozesse.
Eaton hat die Anwendungsfälle RTPPM und AMU erfolgreich an neun Standorten ausgerollt. Die ersten drei Standorte waren innerhalb von neun Monaten live. Sechs weitere folgten in den nächsten drei Monaten. Das Unternehmen plant, diese Anwendungen bis Ende 2021 an 17 weiteren Standorten einzusetzen. Schon jetzt haben sie die Gesamtanlageneffektivität um 10 bis 15 % verbessert. Darüber hinaus hat die AMU zu einer Reduzierung der ungeplanten Wartung um mehr als 12 % geführt.
"In den ersten vier oder fünf Monaten", so Earls, "hatten wir vier verschiedene Fälle, in denen die Lösungen etwas verhindert haben, das sonst erhebliche Kosten verursacht hätte".
Obwohl sich die CWCs und digitalen Arbeitsanweisungen noch in der frühen Phase der Einführung befinden, decken sich die Ergebnisse mit dem Ziel einer Reduzierung des manuellen Aufwands um über 15 %, das sich Eaton gesetzt hat. Zusätzlich hat Eaton ein wichtiges Ziel erreicht: die hundertprozentige Einhaltung von Standardarbeitsanweisungen an diesem Standort.
Standardanwendungen, die einen schnellen Mehrwert für das gesamte Unternehmen schaffen, bilden die Grundlage für weitergehende Anwendungsfälle
Mit den bisherigen Fortschritten hat Eaton eine flexible Plattform für zukünftige Anwendungsfälle und Funktionen geschaffen, die einen exponentiellen Mehrwert und Geschäftseffekte freisetzen werden. Eaton ist beispielsweise in der Konstruktionsphase für die Implementierung eines Anwendungsfalls zur Rückverfolgbarkeit ("Track and Trace") in der gesamten Produktfertigung. Und durch die Einbindung moderner IoT-Analysen in die AMU-Szenarien kann Eaton eine vorausschauende Wartung implementieren. "Das Framework zur Anlagenüberwachung und -nutzung wird uns bei der Umsetzung der vorausschauenden Wartung unterstützen und so eine Menge ungeplanter Ausfallzeiten verhindern", sagt Earls.
Eaton betrachtet den gesamten Prozess nicht nur als Möglichkeit, in einer Produktionsstätte eine direkte Lösung für ein bestimmtes Problem anzubieten. "In der Vergangenheit hätten wir in einem Werk eine Lösung wie diese implementiert und uns danach für diese Implementierung beglückwünscht", sagt Earls. "So möchten wir nicht mehr agieren. Denn der Mehrwert liegt nicht wirklich in der Bereitstellung der Lösung. Vielmehr geht es darum, was man danach mit ihr macht."
Billy Ledbetter, Manager, Digital Core Practice, Eaton, stimmt zu, dass die Fokussierung auf die Erweiterung und Skalierung von Funktionalitäten die größte Wertschöpfung für das Unternehmen darstellt. "Über diese Methodik können wir die zu lösenden Problemstellungen und die erzielten Ergebnisse aufzeigen", sagt Ledbetter. "Wir nutzen die Technologie nicht um der Technologie willen. Stattdessen haben wir einen konsistenten, reproduzierbaren Prozess geschaffen, um wertschöpfende Ergebnisse im gesamten Unternehmen zu erzielen."
Dynamik und eine Kultur des Wachstums für den kontinuierlichen Fortschritt
Das Team bei Eaton wird sich bei der Transformation auch weiterhin von PTC und LTI unterstützen lassen. In diesem Jahr hat Eaton Kompetenzen entwickelt und neue Lernmaterialien erstellt. Insbesondere hat das Unternehmen mit dem Einsatz von Vuforia Chalk und Expert Capture zur Remote-Arbeit an anderen Standorten begonnen. Außerdem wurde ein Programm-Playbook erstellt, um Standardarbeitsanweisungen für neue Abläufe zu dokumentieren.
Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist vielleicht, dass eine Top-Down-Strategie, die sich auf standardisierte Anwendungsfälle konzentriert, sehr hilfreich ist, wenn es darum geht, schnell und in großem Umfang Ergebnisse zu erzielen. Durch die Einbeziehung interner Stakeholder konnte Eaton die Unterstützung und Perspektive aufbauen, die für eine Skalierung in allen Produktionsstätten erforderlich ist. Und mit jedem Anwendungsfall, der auf der Anwendung aufbaut, beschleunigt Eaton seine Möglichkeiten für Dinge wie die Bestandsabwicklung und -optimierung, Aftermarket-Services per Augmented-Reality und Connected Supply Chain Management.Das Unternehmen hat erkannt, dass eine digitale Basis eine Skalierung ermöglicht – eine Funktionalität öffnet die Tür zur nächsten. Es wird daher auch weiterhin von PTC mit der bestmöglichen Technologie und Support unterstützt.
"Die digitale Transformation ist eine Reise. Um die Schwierigkeiten bei der Pilotierung und Skalierung zu vermeiden, ist ein Top-Down-Engagement für eine Handvoll über alle Standorte skalierte Anwendungen, gefolgt von einer schnellen Bottom-Up-Validierung über alle Teams, erforderlich."
- Craig Sutton, Vice President, Industrie 4.0, Eaton