Digitale Fertigung: Wie ERP, Daten und vernetzte Systeme die Produktion verändern

Die digitale Fertigung verbindet Maschinen, Mitarbeitende, Materialien, Produktionsaufträge und Unternehmenssoftware zu durchgängigen Informations- und Prozessketten. Daten werden nicht erst nach Abschluss eines Auftrags ausgewertet, sondern möglichst dort erfasst und genutzt, wo sie entstehen.

Dadurch kann ein Fertigungsunternehmen früher erkennen, wenn Material fehlt, eine Maschine ausfällt, ein Arbeitsgang länger dauert oder ein Liefertermin gefährdet ist. Produktionsplanung und Fertigungssteuerung arbeiten nicht mehr ausschließlich mit veralteten Rückmeldungen, sondern erhalten aktuelle Informationen aus Lager, Einkauf, Shopfloor und Qualitätssicherung.

Eine zentrale Rolle übernimmt dabei das ERP-System. Es verbindet Kundenaufträge, Stücklisten, Arbeitspläne, Materialbedarfe, Bestände, Beschaffung, Fertigungsaufträge, Kosten und Liefertermine. Ergänzende Systeme wie APS, MES, BDE und MDE können detaillierte Planungs-, Ausführungs- und Maschinendaten bereitstellen.

Digitale Fertigung ist deshalb weit mehr als die Automatisierung einzelner Maschinen. Sie entsteht, wenn Daten und Prozesse vom Kundenauftrag über Planung und Produktion bis zur Auslieferung und Nachkalkulation miteinander verbunden sind.

Was ist digitale Fertigung?

Digitale Fertigung bezeichnet die durchgängige digitale Unterstützung, Vernetzung und Steuerung von Produktionsprozessen.

Dazu werden Informationen aus unterschiedlichen Bereichen zusammengeführt, beispielsweise aus:

• Kundenaufträgen
• Konstruktion
• Materialwirtschaft
• Einkauf
• Produktionsplanung
• Fertigungssteuerung
• Maschinen und Anlagen
• Betriebsdatenerfassung
• Qualitätssicherung
• Lager und Logistik
• Instandhaltung
• Rechnungswesen
• Controlling

Ziel ist ein möglichst konsistenter Datenfluss zwischen Planung, Ausführung und Auswertung.

In einer digitalen Fertigung können beispielsweise:

• Fertigungsaufträge digital bereitgestellt werden
• Stücklisten und Arbeitspläne zentral verfügbar sein
• Materialbedarfe automatisch ermittelt werden
• Maschinen und Arbeitsplätze kapazitiv eingeplant werden
• Arbeitsanweisungen am Arbeitsplatz angezeigt werden
• Zeiten und Mengen direkt zurückgemeldet werden
• Maschinenzustände automatisch erfasst werden
• Qualitätsprüfungen in den Prozess integriert werden
• Abweichungen frühzeitig erkannt werden
• Produktionskennzahlen aktuell ausgewertet werden

Der genaue Digitalisierungsgrad unterscheidet sich von Unternehmen zu Unternehmen. Eine digitale Fertigung muss nicht vollständig autonom arbeiten. Entscheidend ist, dass relevante Informationen ohne unnötige Medienbrüche verfügbar sind und betriebliche Entscheidungen unterstützen.

Digitale Fertigung, Industrie 4.0 und Smart Factory

Die Begriffe digitale Fertigung, Industrie 4.0 und Smart Factory werden häufig im gleichen Zusammenhang verwendet. Sie setzen jedoch unterschiedliche Schwerpunkte.

Digitale Fertigung

Digitale Fertigung beschreibt die Nutzung digitaler Daten und Systeme entlang der Produktionsprozesse.

Im Mittelpunkt stehen:

• digitale Informationsflüsse
• vernetzte Produktionsprozesse
• aktuelle Rückmeldungen
• digitale Planung und Steuerung
• Integration der Unternehmensbereiche
• Transparenz über Aufträge und Ressourcen

Industrie 4.0

Industrie 4.0 beschreibt die umfassende digitale Vernetzung industrieller Wertschöpfung. Dazu gehören nicht nur einzelne Produktionsstandorte, sondern auch Produkte, Lieferanten, Kunden und externe Partner.

Relevante Technologien sind unter anderem:

• Internet of Things
• Industrial Internet of Things
• Sensorik
• Cloud Computing
• künstliche Intelligenz
• digitale Plattformen
• autonome Systeme
• digitale Zwillinge

Smart Factory

Die Smart Factory ist das Leitbild einer intelligent vernetzten Fabrik, in der Systeme, Maschinen und Produkte Informationen austauschen und Produktionsabläufe flexibel unterstützen.

Eine digitale Fertigung kann ein Schritt auf dem Weg zur Smart Factory sein. Unternehmen müssen jedoch nicht sofort eine vollständig vernetzte Fabrik umsetzen. Bereits digitale Aufträge, aktuelle Rückmeldungen und ein durchgängiger Datenfluss können einen erheblichen operativen Nutzen schaffen.

Digitale Fertigung und Automatisierung: Wo liegt der Unterschied?

Automatisierung und Digitalisierung sind eng miteinander verbunden, aber nicht identisch.

Bei der Automatisierung werden Tätigkeiten oder Prozessschritte ohne laufenden manuellen Eingriff ausgeführt.

Bei der Digitalisierung werden Informationen, Prozesse und Entscheidungen digital abgebildet und miteinander verbunden.

Eine Maschine kann hochautomatisiert arbeiten, obwohl Auftragsdaten, Stillstände oder Produktionsmengen weiterhin manuell erfasst werden. Umgekehrt kann eine Produktion digital transparent sein, obwohl einzelne Arbeitsschritte weiterhin von Menschen ausgeführt werden.

Digitale Fertigung verbindet beide Perspektiven:

• technische Automatisierung
• digitaler Informationsfluss
• aktuelle Produktionsdaten
• integrierte Planung
• strukturierte Entscheidungsunterstützung

Welche Ziele verfolgt die digitale Fertigung?

Die Digitalisierung der Fertigung ist kein Selbstzweck. Sie sollte konkrete betriebliche Probleme lösen und messbare Ziele unterstützen.

Mehr Transparenz

Produktionsleitung, Planung und angrenzende Bereiche benötigen aktuelle Informationen über:

• Auftragsstatus
• Materialverfügbarkeit
• Maschinenbelegung
• Fertigungsfortschritt
• Auslastung
• Störungen
• Qualitätsstatus
• offene Arbeitsgänge
• voraussichtliche Fertigstellung

Höhere Termintreue

Aktuelle Produktionsdaten helfen dabei, gefährdete Aufträge früher zu erkennen und geeignete Maßnahmen einzuleiten.

Kürzere Durchlaufzeiten

Digitale Informationen können Wartezeiten, Liegezeiten und unnötige Abstimmungen sichtbar machen. Dadurch lassen sich nicht nur Bearbeitungszeiten, sondern auch Verzögerungen zwischen den Arbeitsgängen untersuchen.

Bessere Ressourcennutzung

Maschinen, Personal, Werkzeuge und Materialien können auf Grundlage aktueller Bedarfe und Kapazitäten geplant werden.

Weniger manuelle Datenerfassung

Daten sollten möglichst dort erfasst werden, wo sie entstehen. Automatische oder vereinfachte Rückmeldungen können doppelte Eingaben und Übertragungsfehler reduzieren.

Verlässlichere Entscheidungen

Ein gemeinsamer Datenstand erleichtert die Abstimmung zwischen Vertrieb, Einkauf, Produktion, Lager und Controlling.

Höhere Prozess- und Produktqualität

Digitale Prüfpläne, Qualitätsdaten und Rückverfolgbarkeit unterstützen eine strukturierte Qualitätssicherung.

Größere Flexibilität

Bei Eilaufträgen, Maschinenausfällen oder Materialengpässen lassen sich Auswirkungen schneller beurteilen und Alternativen prüfen.

Durchgängige Nachkalkulation

Geplante Mengen, Zeiten und Kosten können mit tatsächlichen Rückmeldungen verglichen werden.

Welche Bereiche gehören zur digitalen Fertigung?

Digitale Fertigung beginnt nicht erst an der Maschine. Sie umfasst den gesamten Informationsfluss von der Nachfrage bis zum fertigen Produkt.

Kundenauftrag und Vertrieb

Der Kundenauftrag bildet häufig den Ausgangspunkt der auftragsbezogenen Fertigung.

Relevante Informationen sind:

• Produkt
• Variante
• Menge
• Liefertermin
• Kundenspezifikationen
• Qualitätsanforderungen
• Dokumente
• Preis und Konditionen

Diese Daten müssen ohne unnötige manuelle Übertragung in Planung und Produktion einfließen.

Konstruktion und Produktdaten

Konstruktion und Arbeitsvorbereitung liefern wichtige Grundlagen für die Fertigung.

Dazu gehören:

• Zeichnungen
• CAD-Daten
• Stücklisten
• Arbeitspläne
• Änderungsstände
• technische Spezifikationen
• Werkzeuge
• Prüfmerkmale
• Dokumente

Digitale Fertigung setzt voraus, dass die jeweils gültigen Informationen im richtigen Prozess verfügbar sind.

Materialwirtschaft und Einkauf

Materialbedarfe müssen mit Beständen, Reservierungen, Bestellungen und Lieferterminen abgeglichen werden.

Dadurch lässt sich prüfen:

• Welche Materialien werden benötigt?
• Welche Mengen sind verfügbar?
• Welche Bestände sind bereits reserviert?
• Welche Bestellungen sind offen?
• Wann werden fehlende Materialien erwartet?
• Welche Aufträge stehen miteinander in Konkurrenz?
• Gibt es alternative Materialien oder Bezugsquellen?

Produktionsplanung

Die Produktionsplanung legt fest, was in welchen Mengen und Zeiträumen gefertigt werden soll.

Sie berücksichtigt unter anderem:

• Kundenaufträge
• Prognosen
• Materialverfügbarkeit
• Produktionsprogramm
• Kapazitäten
• Liefertermine
• Losgrößen
• Make-or-Buy-Entscheidungen

Fertigungssteuerung

Die Fertigungssteuerung begleitet die operative Umsetzung der geplanten Aufträge.

Sie umfasst beispielsweise:

• Auftragsfreigabe
• Reihenfolgeplanung
• Maschinenbelegung
• Kapazitätssteuerung
• Überwachung des Fortschritts
• Reaktion auf Störungen
• Anpassung von Prioritäten
• Rückmeldung abgeschlossener Arbeitsgänge

Shopfloor

Am Shopfloor werden digitale Vorgaben in reale Produktionsschritte umgesetzt.

Mitarbeitende benötigen dort unter anderem:

• aktuelle Fertigungsaufträge
• Arbeitsanweisungen
• Zeichnungen
• Materialinformationen
• Werkzeugangaben
• Qualitätsvorgaben
• Rückmeldemöglichkeiten
• Informationen über Prioritäten

Qualitätssicherung

Qualitätsprüfungen sollten mit Auftrag, Arbeitsgang, Artikel, Charge oder Seriennummer verbunden sein.

Digitale Qualitätsprozesse können unter anderem abbilden:

• Prüfpläne
• Prüfmerkmale
• Messergebnisse
• Abweichungen
• Sperrungen
• Nacharbeit
• Ausschuss
• Freigaben
• Reklamationen

Instandhaltung

Maschinendaten und Störungsinformationen schaffen eine Grundlage für die Planung und Dokumentation von Wartungsmaßnahmen.

Lager und Logistik

Digitale Lagerprozesse verbinden Materialfluss und Informationsfluss.

Relevant sind:

• Wareneingang
• Einlagerung
• Materialbereitstellung
• Produktionsversorgung
• Umlagerungen
• Zwischenbestände
• Fertigwaren
• Kommissionierung
• Versand

Controlling und Nachkalkulation

Rückmeldungen aus Fertigung, Materialwirtschaft und Qualität liefern Daten für:

• Nachkalkulation
• Kostenabweichungen
• Plan-Ist-Vergleiche
• Produktionskennzahlen
• Bestandsbewertung
• Wirtschaftlichkeitsanalysen

Welche Technologien ermöglichen digitale Fertigung?

Digitale Fertigung basiert nicht auf einer einzelnen Technologie. Entscheidend ist das Zusammenspiel mehrerer Systeme.

ERP-System

Das ERP-System verbindet kaufmännische, logistische und fertigungsbezogene Prozesse.

Im Umfeld der digitalen Fertigung stellt es unter anderem Informationen bereit zu:

• Kundenaufträgen
• Materialien
• Stücklisten
• Arbeitsplänen
• Beständen
• Beschaffung
• Fertigungsaufträgen
• Terminen
• Kosten
• Qualität
• Versand
• Rechnungswesen

PPS-System

Ein PPS-System unterstützt die Produktionsplanung und -steuerung.

Typische Bereiche sind:

• Produktionsprogrammplanung
• Materialbedarfsplanung
• Terminplanung
• Kapazitätsplanung
• Auftragsfreigabe
• Auftragsüberwachung

PPS-Funktionen können Bestandteil eines ERP-Systems sein.

APS-System

Advanced Planning and Scheduling unterstützt die detaillierte Planung begrenzter Ressourcen.

Mögliche Aufgaben sind:

• Feinplanung
• Reihenfolgeplanung
• Engpassanalyse
• Simulation
• Kapazitätsabgleich
• Bewertung von Eilaufträgen
• Umplanung bei Störungen

MES

Ein Manufacturing Execution System unterstützt die operative Ausführung und Überwachung der Produktion.

Je nach Systemlandschaft kann es unter anderem folgende Aufgaben übernehmen:

• Aufträge an den Shopfloor übergeben
• Produktionsfortschritt überwachen
• Maschinendaten verarbeiten
• Rückmeldungen erfassen
• Qualitätszustände berücksichtigen
• Störungen dokumentieren
• Produktionskennzahlen bereitstellen

BDE

Die Betriebsdatenerfassung erfasst auftrags- und arbeitsgangbezogene Daten.

Dazu gehören beispielsweise:

• Auftragsbeginn
• Auftragsende
• Bearbeitungszeit
• Rüstzeit
• Gutmenge
• Ausschuss
• Nacharbeit
• Materialverbrauch
• Unterbrechung
• Störungsgrund

MDE

Die Maschinendatenerfassung übernimmt technische Informationen unmittelbar aus Maschinen und Anlagen.

Mögliche Daten sind:

• Maschinenstatus
• Laufzeit
• Stillstand
• Taktzeit
• Stückzahl
• Störmeldung
• Prozesswert
• Energieverbrauch

Welche Daten tatsächlich verfügbar sind, hängt von Maschine, Steuerung, Schnittstelle und technischer Einbindung ab.

IoT und IIoT

Das Internet of Things verbindet physische Objekte mit digitalen Systemen. Im industriellen Umfeld wird häufig vom Industrial Internet of Things gesprochen.

Sensoren und vernetzte Geräte können Zustände und Prozesswerte erfassen und an übergeordnete Systeme übertragen.

Künstliche Intelligenz

KI kann Produktionsdaten analysieren und bei geeigneter Datengrundlage beispielsweise Muster, Abweichungen oder Zusammenhänge erkennen.

Mögliche Anwendungsfelder sind:

• Qualitätsanalyse
• Anomalieerkennung
• Wartungsunterstützung
• Prognosen
• Planungsvorschläge
• Klassifikation
• Assistenz bei der Informationssuche

KI-Ergebnisse müssen fachlich eingeordnet werden. Schlechte oder unvollständige Daten führen nicht automatisch zu verlässlichen Empfehlungen.

Digitaler Zwilling

Ein digitaler Zwilling bildet ein physisches Produkt, eine Maschine oder einen Prozess digital ab.

Abhängig vom Anwendungsfall können damit Zustände dargestellt, Varianten geprüft oder Szenarien simuliert werden.

CAD, CAM, PDM und PLM

Diese Systeme verbinden Produktentwicklung und Fertigung.

• CAD unterstützt die Konstruktion.
• CAM übersetzt Konstruktionsdaten in Informationen für die Bearbeitung.
• PDM verwaltet produktbezogene Daten und Dokumente.
• PLM betrachtet Informationen entlang des Produktlebenszyklus.

Additive Fertigung

Bei der additiven Fertigung entstehen Objekte schichtweise auf Grundlage digitaler Modelle.

Sie kann unter anderem für Prototypen, Werkzeuge, Ersatzteile oder komplexe Bauteile eingesetzt werden.

Robotik und Assistenzsysteme

Roboter und digitale Assistenzsysteme können Mitarbeitende bei wiederholenden, körperlich belastenden oder besonders präzisen Tätigkeiten unterstützen.

ERP und digitale Fertigung: Welche Rolle spielt das ERP-System?

Das ERP-System bildet den betriebswirtschaftlichen und logistischen Zusammenhang der digitalen Fertigung.

Eine Maschine kennt möglicherweise ihren Zustand und die gefertigte Stückzahl. Ohne den Bezug zum Fertigungsauftrag ist jedoch nicht automatisch klar:

• für welchen Kunden gefertigt wird
• welcher Liefertermin gilt
• welche Materialien vorgesehen sind
• welche Stückliste gültig ist
• welche Kosten geplant wurden
• welche Qualitätsanforderungen bestehen
• welcher Folgeprozess betroffen ist
• wie der Auftrag abgerechnet wird

Das ERP-System stellt diesen Geschäftskontext bereit.

Vom Kundenauftrag zum Fertigungsauftrag

Der Kundenauftrag kann Bedarf, Konfiguration, Menge und Liefertermin auslösen.

Das ERP-System verbindet diese Informationen mit:

• Stückliste
• Arbeitsplan
• Materialverfügbarkeit
• Beschaffung
• Produktionsbedarf
• Fertigungsauftrag
• Terminplanung
• Kalkulation

Material und Produktion verbinden

Die Materialbedarfsplanung berücksichtigt unter anderem:

• Lagerbestände
• Reservierungen
• offene Bestellungen
• geplante Zugänge
• Kundenbedarfe
• Fertigungsbedarfe
• Wiederbeschaffungszeiten
• Eigenfertigung und Fremdbezug

Dadurch werden Materialversorgung und Produktionsplanung nicht getrennt voneinander betrachtet.

Rückmeldungen in den Unternehmensprozess integrieren

BDE- und Maschinendaten erhalten durch den ERP-Bezug eine geschäftliche Bedeutung.

Rückmeldungen können beispielsweise:

• Fertigungsfortschritt aktualisieren
• Materialbestände verändern
• Folgearbeitsgänge beeinflussen
• Liefertermine neu bewerten
• Ist-Kosten bereitstellen
• Nachkalkulation unterstützen
• Qualitätsprozesse auslösen
• Bestände fertiger Erzeugnisse erhöhen

Vertrieb und Produktion verbinden

Aktuelle Fertigungsinformationen helfen dem Vertrieb dabei, Auftragsstatus und mögliche Liefertermine zuverlässiger einzuschätzen.

Controlling und Fertigung verbinden

Materialverbräuche, Zeiten, Mengen und Kosten können mit den geplanten Werten verglichen werden.

ERP, MES und Shopfloor richtig integrieren

ERP und MES erfüllen unterschiedliche, aber zusammenhängende Aufgaben.

Das ERP-System betrachtet den übergeordneten Auftrags-, Material-, Termin- und Kostenkontext. Das MES kann die operative Ausführung auf dem Shopfloor detaillierter unterstützen.

Eine mögliche Aufgabenverteilung ist:

Die konkrete Aufgabenteilung hängt von den eingesetzten Systemen ab. Unternehmen sollten vermeiden, dieselbe Information parallel in mehreren Anwendungen zu pflegen.

Für jedes Datum muss geklärt sein:

• Welches System ist führend?
• Wo wird die Information erzeugt?
• Wer ist fachlich verantwortlich?
• Wann wird sie übertragen?
• Wie werden Fehler erkannt?
• Welches System darf sie verändern?
• Wie wird die Historie dokumentiert?

Wie sieht der Datenfluss in einer digitalen Fertigung aus?

Ein durchgängiger Datenfluss kann vereinfacht wie folgt aussehen:

1. Der Vertrieb erfasst einen Kundenauftrag.
2. Das ERP-System prüft Produkt, Menge und Liefertermin.
3. Stückliste und Arbeitsplan bestimmen Material- und Arbeitsbedarf.
4. Die Disposition berücksichtigt Bestände, offene Bestellungen und weitere Bedarfe.
5. Produktionsplanung und Feinplanung terminieren die Arbeitsgänge.
6. Der Fertigungsauftrag wird digital an den Shopfloor übergeben.
7. Mitarbeitende erhalten Arbeitsanweisungen, Zeichnungen und Qualitätsvorgaben.
8. BDE und MDE erfassen Fortschritt, Mengen, Zeiten und Störungen.
9. Qualitätsdaten werden dem Auftrag oder Arbeitsgang zugeordnet.
10. Rückmeldungen aktualisieren Fertigungsfortschritt, Bestände und Kosten.
11. Vertrieb und Planung erhalten aktuelle Statusinformationen.
12. Nach Abschluss stehen Daten für Nachkalkulation und Prozessanalyse bereit.

In der Praxis können weitere Systeme und Prüfschritte beteiligt sein. Entscheidend ist, dass Informationen nicht mehrfach manuell übertragen werden müssen.

Vorteile der digitalen Fertigung

Aktuelle Auftragsinformationen

Der Status laufender Fertigungsaufträge wird schneller sichtbar.

Schnellere Reaktion auf Störungen

Maschinenausfälle, Materialengpässe und Qualitätsabweichungen können früher erkannt und bewertet werden.

Weniger Medienbrüche

Digitale Aufträge, Arbeitsanweisungen und Rückmeldungen reduzieren die Abhängigkeit von Papier, Tabellen und manuellen Übertragungen.

Bessere Abstimmung

Vertrieb, Einkauf, Produktion, Lager und Controlling arbeiten auf einer gemeinsamen Informationsgrundlage.

Verlässlichere Produktionsplanung

Aktuelle Rückmeldungen verbessern die Grundlage für nachfolgende Planungsentscheidungen.

Verbesserte Rückverfolgbarkeit

Materialien, Chargen, Seriennummern, Arbeitsgänge und Qualitätsdaten können miteinander verbunden werden.

Fundiertere Nachkalkulation

Tatsächliche Zeiten, Mengen und Materialverbräuche lassen sich mit der Planung vergleichen.

Unterstützung kontinuierlicher Verbesserung

Historische Produktionsdaten machen wiederkehrende Störungen und Planabweichungen sichtbar.

Flexiblere Produktion

Änderungen der Auftragslage können schneller in Material-, Kapazitäts- und Terminplanung einfließen.

Mögliche Herausforderungen der digitalen Fertigung

Unklare Ziele

„Wir wollen Industrie 4.0“ ist kein ausreichend konkretes Projektziel.

Besser sind messbare Zielsetzungen wie:

• Rückmeldungen schneller verfügbar machen
• Auftragsfortschritt transparent darstellen
• manuelle Übertragungen reduzieren
• Bestandsdifferenzen verringern
• Stillstandsursachen strukturiert erfassen
• Plan-Ist-Abweichungen früher erkennen

Schlechte Stammdaten

Fehlerhafte Stücklisten, Arbeitspläne, Vorgabezeiten und Mengeneinheiten beeinträchtigen Planung und Auswertung.

Getrennte Systeme

Digitale Einzellösungen schaffen keinen durchgängigen Prozess, wenn ihre Daten nicht sinnvoll verbunden sind.

Unklare Datenverantwortung

Ohne festgelegte Verantwortlichkeiten bleiben Qualitätsprobleme häufig ungelöst.

Technisch unterschiedliche Maschinen

Maschinen verschiedener Hersteller, Baujahre und Steuerungen können unterschiedliche Möglichkeiten zur Datenbereitstellung besitzen.

Zu große Projektumfänge

Ein gleichzeitiger Umbau sämtlicher Prozesse, Systeme und Maschinen erhöht Projektkomplexität und Risiko.

Fehlende Beteiligung der Mitarbeitenden

Mitarbeitende am Shopfloor kennen viele praktische Ausnahmen und Störungsursachen. Dieses Wissen sollte in die Prozessgestaltung einfließen.

Unzureichende Schulung

Neue Anwendungen müssen gemeinsam mit den zugrunde liegenden Prozessen erklärt werden.

IT- und Informationssicherheit

Zusätzliche Vernetzung schafft weitere technische Zugänge und Abhängigkeiten. Sicherheitsanforderungen müssen daher bereits bei Architektur und Systemauswahl berücksichtigt werden.

Fehlende Integration von Altanlagen

Nicht jede Bestandsmaschine kann wirtschaftlich oder vollständig vernetzt werden. Der erwartete Nutzen muss dem technischen Aufwand gegenübergestellt werden.

Wie können Unternehmen ihre Fertigung digitalisieren?

1. Ziele definieren

Zunächst muss klar sein, welche betrieblichen Probleme gelöst werden sollen.

Mögliche Ziele sind:

• aktuelle Produktionsdaten
• höhere Termintreue
• kürzere Durchlaufzeiten
• weniger manuelle Erfassung
• bessere Rückverfolgbarkeit
• geringere Bestände
• schnellere Störungsreaktion
• verlässlichere Nachkalkulation

2. Prozesse aufnehmen

Der tatsächliche Ablauf wird vom Auftragseingang bis zur Fertigmeldung untersucht.

Dabei sollten betrachtet werden:

• Informationsflüsse
• Materialflüsse
• Systeme
• Tabellen
• Papierdokumente
• manuelle Übertragungen
• Verantwortlichkeiten
• Ausnahmefälle
• Qualitätsprüfungen
• Rückmeldungen

3. Medienbrüche identifizieren

Besonders relevant sind Stellen, an denen Daten:

• abgeschrieben werden
• mehrfach eingegeben werden
• per E-Mail weitergegeben werden
• in privaten Tabellen liegen
• erst verspätet erfasst werden
• ohne eindeutige Verantwortung bleiben

4. Daten und Stammdaten prüfen

Vor einer Automatisierung oder Vernetzung müssen zentrale Daten verlässlich sein.

Dazu gehören:

• Artikel
• Stücklisten
• Arbeitspläne
• Vorgabezeiten
• Lagerorte
• Ressourcen
• Maschinen
• Werkzeuge
• Qualitätsmerkmale
• Mengeneinheiten

5. Zielarchitektur festlegen

Unternehmen sollten definieren:

• Welche Aufgaben übernimmt das ERP-System?
• Werden zusätzliche PPS- oder APS-Funktionen benötigt?
• Ist ein MES sinnvoll?
• Welche Daten liefert die BDE?
• Welche Maschinen werden über MDE angebunden?
• Welche Systeme führen Produktdaten?
• Welche Plattform übernimmt Analysen?
• Wie werden Schnittstellen überwacht?

6. Geeigneten Pilotprozess auswählen

Ein Pilot sollte relevant, aber beherrschbar sein.

Geeignet kann beispielsweise ein Prozess sein, der:

• häufig durchgeführt wird
• klar abgegrenzt ist
• erkennbare Medienbrüche besitzt
• messbare Probleme verursacht
• ausreichend Daten liefert
• auf weitere Bereiche übertragen werden kann

7. Mitarbeitende beteiligen

Produktionsplanung, Shopfloor, Qualität, IT und weitere betroffene Bereiche sollten gemeinsam an der Lösung arbeiten.

8. Systeme integrieren

Schnittstellen müssen nicht nur Daten übertragen. Sie benötigen auch:

• eindeutige Datenmodelle
• führende Systeme
• Übertragungsregeln
• Fehlerbehandlung
• Monitoring
• Verantwortlichkeiten
• Sicherheitsvorgaben

9. Testen

Getestet werden sollten:

• Standardprozesse
• Ausnahmefälle
• Störungen
• Schnittstellen
• Berechtigungen
• Datenqualität
• Rückmeldungen
• mobile Geräte
• Maschinenanbindung
• Auswertungen

10. Wirkung messen

Nach der Einführung werden die Ergebnisse mit der Ausgangslage verglichen.

Schrittweise Digitalisierung statt Großprojekt

Digitale Fertigung muss nicht in einem einzigen Großprojekt entstehen.

Ein mögliches schrittweises Vorgehen ist:

Stufe 1: Prozesse und Daten standardisieren

• Stammdaten verbessern
• Verantwortlichkeiten klären
• ERP-Prozesse vereinheitlichen
• Papier- und Tabellenprozesse prüfen

Stufe 2: Aufträge digital bereitstellen

• Arbeitsvorräte
• Zeichnungen
• Arbeitsanweisungen
• Prioritäten
• Qualitätsinformationen

Stufe 3: Betriebsdaten erfassen

• Zeiten
• Mengen
• Ausschuss
• Nacharbeit
• Materialverbrauch
• Unterbrechungen

Stufe 4: Maschinen anbinden

• Maschinenzustände
• Stückzahlen
• Taktzeiten
• Stillstände
• Prozesswerte

Stufe 5: Planung und Steuerung verbessern

• Feinplanung
• Engpassanalyse
• Simulation
• Reihenfolgeoptimierung
• aktuelle Umplanung

Stufe 6: Produktionsdaten analysieren

• Plan-Ist-Vergleiche
• Störungsanalysen
• Qualitätsmuster
• Durchlaufzeiten
• OEE
• Production Intelligence

Stufe 7: Fortgeschrittene Anwendungen ergänzen

• KI
• Predictive Maintenance
• digitale Zwillinge
• automatisierte Entscheidungsunterstützung

Die Reihenfolge muss an Ausgangslage und Zielsetzung angepasst werden. Ein Unternehmen sollte keine fortgeschrittene Analyse aufbauen, bevor die zugrunde liegenden Daten verlässlich sind.

Kennzahlen für die digitale Fertigung

Termintreue

Zeigt, welcher Anteil der Aufträge zum geplanten oder zugesagten Termin abgeschlossen wurde.

Durchlaufzeit

Umfasst den Zeitraum vom definierten Start bis zum Ende eines Auftrags oder Arbeitsgangs.

Bearbeitungszeit

Zeigt die Zeit, in der tatsächlich wertschöpfend am Auftrag gearbeitet wird.

Rüstzeit

Erfasst den Aufwand für die Vorbereitung einer Maschine oder eines Arbeitsplatzes.

Stillstandszeit

Zeigt, wann und wie lange eine Ressource nicht produktiv verfügbar war.

Ausschuss und Nacharbeit

Machen Qualitätsverluste und zusätzlichen Fertigungsaufwand sichtbar.

Plan-Ist-Abweichung

Vergleicht geplante und tatsächliche Zeiten, Mengen, Verbräuche oder Kosten.

OEE

Die Overall Equipment Effectiveness verbindet Verfügbarkeit, Leistung und Qualitätsrate.

OEE ist eine maschinenbezogene Kennzahl und sollte nicht isoliert als Gesamtbewertung der Produktion verwendet werden.

Umlaufbestand

Zeigt, wie viele angearbeitete, aber noch nicht fertiggestellte Mengen im Produktionsprozess liegen.

Anlagen- und Maschinenauslastung

Setzt die tatsächliche Nutzung in Beziehung zur verfügbaren Kapazität.

Eine maximale Auslastung jeder Maschine ist nicht automatisch ein sinnvolles Ziel. Entscheidend ist die Leistung des gesamten Produktionsflusses.

Welche Daten benötigt die digitale Fertigung?

Eine digitale Fertigung benötigt sowohl Stammdaten als auch aktuelle Bewegungs- und Zustandsdaten.

Stammdaten

• Artikel
• Materialien
• Stücklisten
• Arbeitspläne
• Ressourcen
• Maschinen
• Werkzeuge
• Lagerorte
• Vorgabezeiten
• Prüfmerkmale
• Kunden
• Lieferanten

Auftragsdaten

• Kundenaufträge
• Fertigungsaufträge
• Bestellungen
• Materialreservierungen
• Termine
• Mengen
• Prioritäten

Betriebsdaten

• Start und Ende
• Bearbeitungszeit
• Rüstzeit
• Gutmenge
• Ausschuss
• Nacharbeit
• Materialverbrauch
• Unterbrechung

Maschinendaten

• Status
• Laufzeit
• Stillstand
• Taktzeit
• Stückzahl
• Prozesswerte
• Störmeldungen

Qualitätsdaten

• Prüfergebnis
• Messwert
• Abweichung
• Freigabe
• Sperrung
• Reklamation
• Ursache
• Korrekturmaßnahme

Nur wenn die Daten fachlich eingeordnet und miteinander verbunden werden, entsteht ein aussagekräftiges Gesamtbild.

Welche Rolle spielt Datenqualität?

Fehlerhafte Daten können digitale Prozesse schneller, aber nicht besser machen.

Typische Probleme sind:

• veraltete Arbeitspläne
• falsche Vorgabezeiten
• unvollständige Stücklisten
• uneinheitliche Mengeneinheiten
• fehlende Störungsgründe
• verspätete Rückmeldungen
• doppelte Maschinenbezeichnungen
• unklare Lagerorte
• falsche Zuordnung zu Aufträgen

Für wichtige Daten sollten Unternehmen klären:

• Wer ist verantwortlich?
• Wo werden die Daten gepflegt?
• Welches System ist führend?
• Welche Qualitätsregeln gelten?
• Wie werden Fehler erkannt?
• Wie erfolgt eine Korrektur?
• Welche Folgeprozesse sind betroffen?

Digitale Fertigung und künstliche Intelligenz

KI kann bestehende digitale Prozesse ergänzen, wenn ausreichend geeignete Daten verfügbar sind.

Mögliche Anwendungsfelder sind:

• Erkennung ungewöhnlicher Maschinenzustände
• Analyse von Qualitätsabweichungen
• Klassifikation von Störungen
• Unterstützung bei der Produktionsplanung
• Prognose von Bedarfen
• Erkennung wiederkehrender Prozessmuster
• Unterstützung bei Wartungsentscheidungen
• Suche in technischen Dokumenten
• Assistenz bei der Ursachenanalyse

Vor einer Einführung sollten Unternehmen prüfen:

• Welches konkrete Problem wird gelöst?
• Welche Daten werden benötigt?
• Ist die Datenqualität ausreichend?
• Wer prüft die Ergebnisse?
• Welche Entscheidung darf das System treffen?
• Wie werden sensible Daten geschützt?
• Wie wird der Nutzen gemessen?
• Was geschieht bei falschen Ergebnissen?

KI ersetzt weder saubere Prozesse noch geeignete Stammdaten.

Digitale Fertigung mit Abas ERP

Abas ERP verbindet zentrale Geschäftsprozesse mittelständischer Fertigungsunternehmen in einem integrierten System.

Dazu gehören unter anderem:

• Vertrieb
• Einkauf
• Materialwirtschaft
• Produktionsplanung
• Fertigungssteuerung
• Lager
• Qualitätsmanagement
• Projektmanagement
• Rechnungswesen
• Controlling

Für die digitale Fertigung stellt das ERP-System den Zusammenhang zwischen Kundenauftrag, Material, Kapazität, Fertigungsauftrag, Liefertermin und Kosten her.

Damit lassen sich unter anderem:

• Stücklisten und Arbeitspläne verwalten
• Materialbedarfe ermitteln
• Fertigungsaufträge erstellen
• Termine und Kapazitäten planen
• Arbeitsgänge strukturieren
• Auftragsfortschritte zurückmelden
• Materialverbräuche dokumentieren
• Gutmengen, Ausschuss und Nacharbeit erfassen
• Plan- und Ist-Werte vergleichen
• Fertigungsaufträge nachkalkulieren
• Produktionsdaten für angrenzende Bereiche bereitstellen

Ergänzende Funktionen für Feinplanung, Betriebsdatenerfassung, Maschinendaten und Production Intelligence können die digitale Verbindung zwischen ERP und Shopfloor vertiefen.

Welche Architektur sinnvoll ist, hängt von Fertigungsart, vorhandenen Maschinen, Prozessen, Datenanforderungen und bestehenden Systemen ab.

Checkliste für digitale Fertigung mit ERP

Strategie und Ziele

• Sind die Ziele der digitalen Fertigung konkret definiert?
• Gibt es messbare Ausgangswerte?
• Ist klar, welche Prozesse priorisiert werden?
• Sind ERP- und Digitalisierungsstrategie abgestimmt?
• Gibt es einen verantwortlichen Projektsponsor?

Prozesse

• Sind die tatsächlichen Fertigungsprozesse dokumentiert?
• Sind Medienbrüche bekannt?
• Werden Daten mehrfach erfasst?
• Sind Ausnahmefälle berücksichtigt?
• Sind Verantwortlichkeiten klar?

Daten

• Sind Artikelstammdaten vollständig?
• Sind Stücklisten und Arbeitspläne aktuell?
• Sind Mengeneinheiten einheitlich?
• Sind Ressourcen und Maschinen korrekt gepflegt?
• Gibt es klare Datenverantwortliche?
• Ist für wichtige Daten ein führendes System definiert?

ERP und Planung

• Fließen Kundenaufträge in die Planung ein?
• Werden Materialbedarfe systematisch ermittelt?
• Sind Bestände und Reservierungen berücksichtigt?
• Sind Fertigungsaufträge digital verfügbar?
• Werden Termine und Kapazitäten gemeinsam betrachtet?
• Können Plan-Ist-Abweichungen ausgewertet werden?

Shopfloor

• Erhalten Mitarbeitende aktuelle Auftragsinformationen?
• Sind Zeichnungen und Arbeitsanweisungen verfügbar?
• Können Zeiten und Mengen einfach zurückgemeldet werden?
• Werden Ausschuss und Nacharbeit dokumentiert?
• Sind Störungsgründe eindeutig definiert?
• Werden mobile oder stationäre Geräte sinnvoll eingesetzt?

Maschinenintegration

• Welche Maschinen können Daten bereitstellen?
• Welche Daten werden tatsächlich benötigt?
• Sind Schnittstellen dokumentiert?
• Ist der wirtschaftliche Nutzen der Anbindung nachvollziehbar?
• Gibt es Regeln für fehlerhafte oder fehlende Daten?
• Ist die technische Verantwortung geklärt?

Systemlandschaft

• Ist die Rolle von ERP, APS, MES, BDE und MDE geklärt?
• Sind führende Systeme definiert?
• Werden doppelte Datenbestände vermieden?
• Gibt es Monitoring für Schnittstellen?
• Sind Zugriffsrechte und IT-Sicherheit berücksichtigt?

Mitarbeitende

• Sind Produktionsmitarbeitende eingebunden?
• Gibt es Key User?
• Werden neue Prozesse statt nur Softwarefunktionen geschult?
• Steht ausreichend Zeit für die Umstellung zur Verfügung?
• Gibt es Unterstützung nach dem Produktivstart?
• Werden Rückmeldungen aus der Praxis berücksichtigt?

Erfolgskontrolle

• Werden Termintreue und Durchlaufzeit betrachtet?
• Werden Stillstände strukturiert analysiert?
• Sind Ausschuss und Nacharbeit sichtbar?
• Wird die Datenqualität gemessen?
• Werden manuelle Übertragungen reduziert?
• Werden Verbesserungen dauerhaft in Prozessen und Stammdaten verankert?

Fazit: Digitale Fertigung beginnt mit durchgängigen Prozessen

Digitale Fertigung verbindet Planung, Produktion, Maschinen, Materialien und Unternehmensdaten. Ihr Ziel ist nicht die Einführung möglichst vieler Technologien, sondern ein verlässlicher Informationsfluss entlang der gesamten Auftragsabwicklung.

Das ERP-System spielt dabei eine zentrale Rolle. Es stellt den Zusammenhang zwischen Kundenbedarf, Material, Fertigungsauftrag, Kapazität, Liefertermin und Kosten her. APS, MES, BDE, MDE und weitere Systeme können spezialisierte Planungs-, Ausführungs- und Analysefunktionen ergänzen.

Entscheidend ist eine klar geregelte Aufgabenteilung. Unternehmen müssen wissen, welches System welche Daten führt, wo Informationen entstehen und wie sie an nachgelagerte Prozesse übergeben werden.

Auch die Maschinenvernetzung ist nur ein Teil der digitalen Fertigung. Eine automatisch erfasste Stückzahl schafft erst dann betrieblichen Nutzen, wenn sie dem richtigen Auftrag zugeordnet ist und Fertigungsfortschritt, Bestand, Kosten oder Liefertermin aktualisiert.

Unternehmen sollten ihre Fertigung daher schrittweise digitalisieren. Der Ausgangspunkt sind konkrete Ziele, transparente Prozesse und verlässliche Stammdaten. Danach können digitale Auftragsinformationen, Betriebsdatenerfassung, Maschinenanbindung, Feinplanung, Production Intelligence und KI gezielt ergänzt werden.

Richtig umgesetzt schafft die digitale Fertigung eine gemeinsame Grundlage für schnellere Reaktionen, fundiertere Entscheidungen und eine engere Verbindung zwischen Shopfloor und Unternehmenssteuerung.