digitale Transformation Unter Biowissenschaften

Die Chance, die Abläufe auf Biowissenschaften mit Hilfe von Industrie 4.0 zu transformieren, ist da. Doch herkömmliche Digitalisierungsansätze helfen Unternehmen nicht dabei, den Einstieg zu finden, sich an Veränderungen anzupassen und sich kontinuierlich zu verbessern. Infolgedessen haben diese Ansätze nicht gehalten, was sie versprochen haben: die Unterstützung von Initiativen in den Bereichen Agilität, Compliance, Qualität, Wettbewerbsfähigkeit und Volumen.

In diesem Leitfaden erörtern wir den aktuellen Niedergang traditioneller Lösungen und zeigen neue Ansätze auf, die Unternehmen auf Biowissenschaften gewählt haben, um das Problem zu lösen. digitale Transformation. Wir werfen einen Blick auf den Paradigmenwechsel von Top-Down zu Bottom-Up und darauf, wie die Demokratisierung digitaler Technologien Unternehmen geholfen hat, diesen Wandel mit Leichtigkeit zu vollziehen.

Lassen Sie uns zunächst einmal vergleichen, wie der Produktionsplan in einer nicht-digitalen Umgebung im Vergleich zu einer digitalen aussieht.

Lassen Sie uns ein typisches Büroproblem als Beispiel nehmen. Hier ist eine Herausforderung für ein typisches Büro mit etwa 80 Mitarbeitern, in dem es nur 2 Toiletten gibt. Die Enttäuschung, zu den Toiletten zu gehen, um festzustellen, dass beide besetzt sind, ist eine häufige Erscheinung und führt zu Ineffizienz. Erschwerend kommt hinzu, dass die Toiletten in einem Korridor versteckt sind, so dass es schwierig ist, zu erkennen, ob sie geöffnet sind.

So kamen zwei Ingenieure im Rahmen eines Hackathons auf die Idee, zwei IIoT Sensoren an den Türen anzubringen und deren Verfügbarkeit mit einem I/O-Gateway zu überwachen. Die Ingenieure verbanden dieses Gateway dann mit einer Tulip App (namens Toilep) und leiteten die Informationen an Slack weiter. Dort konnten die Mitarbeiter einen Bot befragen, um direkt von ihrem Schreibtisch aus die genauesten Echtzeitinformationen über die Verfügbarkeit von Toiletten zu erhalten.

Warum also dieses Beispiel?

Man könnte meinen, dass dies nur ein weiteres triviales Büroproblem ist, aber in Wirklichkeit ist es den Problemen sehr ähnlich, mit denen Hersteller bei der Planung und Terminierung der Produktion konfrontiert sind.

Wenn wir den Gang zur Toilette als Arbeit betrachten und die Toilette selbst als das Gerät, in dem die Arbeit verrichtet wird, würden Sie denken, dass die effizienteste Art, den Gang zur Toilette zu planen, darin besteht, eine Excel-Tabelle zu erstellen, in der jeder Person ein Zeitfenster zugewiesen wird. Richtig?

Nun...nicht ganz. Dieses System geht von einer sehr statischen Welt aus, in der es keine Variabilität, keine unerwarteten Ereignisse oder irgendeine Art von Verschwendung gibt. Und das ist in der Fertigung einfach nicht der Fall. Produktionsprozesse sind von häufigen Schwankungen und Änderungen geprägt.

In einem typischen Produktionsprozess können Teammitglieder geplante Arbeiten verschieben, stornieren oder zurückstellen, was bedeutet, dass die ungenutzte Ausrüstung (oder in diesem Beispiel das freie Badezimmer) jemand anderem zur Verfügung gestellt werden kann. Daher ist die Erhöhung der Flexibilität und Sichtbarkeit der Produktionsplanung und -terminierung für einen agilen Betrieb unerlässlich.

Wie also wird dieser Wandel auf digitale Transformation erreicht? Um zu verstehen, welche kulturellen und technologischen Veränderungen für diesen Wandel erforderlich sind, sollten wir diesen Paradigmenwechsel zunächst aus einer Bottom-up-Perspektive betrachten.

Im obigen Beispiel wäre ein Top-Down-Ansatz die Verwendung von Excel-Tabellen zur Zuteilung der Toilettenzeiten, während der Bottom-Up-Ansatz die Verwendung der Toilep-App wäre. Wenn die Planung von denjenigen initiiert wird, die die Aktion durchführen, spricht man von einem Bottom-up-Ansatz.

Hier sind die Unterschiede zwischen den beiden Kontrollsystemen (hierarchische Kontrolle vs. emergente Kontrolle).

Traditioneller Top-down-Ansatz

Herkömmliche Planungssysteme und Produktionslogistik verfolgen einen Top-Down-Ansatz (hierarchisch). Dabei wird der Produktionsprozess in Anwendungen, Steuerung und Geräte unterteilt. Das häufig verwendete ISA 95 beispielsweise ist ein prozessorientierter Ansatz, der sich auf die Top-Down-Kontrolle konzentriert. Er speist Stammdaten in die Produktionssysteme ein, um zu definieren, was der Prozess tut, z.B. Geschäftsprozesse und Fabrikprozesse. Die menschliche Perspektive ist dabei nicht im Blickfeld.

Beim Top-Down-Ansatz wird davon ausgegangen, dass die Art und Weise, wie die Arbeit gestaltet ist, so bleibt. Da das System sehr starr ist, wird die Entscheidung für ein System selten revidiert.

Bottom-up-Ansatz in der Ära von Industrie 4.0

In der Industrie 4. 0-Umgebung wird die Arbeit aus einer Bottom-up-Perspektive betrachtet, ein Konzept der emergenten Kontrolle. Das Aufkommen von IoT (Internet der Dinge) hat Menschen und Maschinen in die Lage versetzt, auf einer niedrigeren Ebene zu interagieren, so dass die Produktionsstätten mit einem agileren System arbeiten können.

Dieses Modell lässt die traditionellen Hierarchien fallen und entfernt sich von ISA 95. Anstatt von oben vorzuschreiben, wie die Produktion ablaufen soll, bestimmen die über IoT gesammelten Daten und die Arbeiter in der Werkstatt, wie die Produktion geplant und angepasst werden soll.

"BOTTOM-UP WIRD SICH DURCHSETZEN, TOP-DOWN NICHT"

Wir wissen, dass dies eine starke Aussage ist. Aber die ISA 95 ist kein gültiges Modell in dieser neuen Ära der Fertigung.

Mit einem stärker auf den Menschen ausgerichteten Ansatz können wir uns von den Prozessen wegbewegen und uns mehr auf das konzentrieren, was Menschen in der Produktionsumgebung tun. In der Industrie 4.0-Ära geht es darum, den Arbeitern und Bedienern in den Betrieben die Nutzung digitaler Technologien zu ermöglichen, die die Quelle der Produktivität sein werden. Dies ist der einzige Weg, um in einem zunehmend turbulenten und wettbewerbsintensiven Produktionsumfeld agil zu bleiben.

Industrie 4.0 und Pharma 4.0 versprechen eine Produktivitätssteigerung um eine Größenordnung. Es hilft den Herstellern, schneller, zügiger und besser zu arbeiten, und das bei einer um eine Größenordnung höheren Qualität. Mit Hilfe von vernetzten Systemen katalysiert Industrie 4.0 ein exponentielles Wachstum der Produktionseffizienz in kurzer Zeit.

Die Einführung von Industrie 4.0 birgt zwar Risiken, aber die Vorteile einer erfolgreichen digitale Transformation Reise bieten Ihrem System die Möglichkeit, sich schneller als je zuvor zu bewegen. Daher ist es wichtig zu bewerten, welche digitalen Fähigkeiten die größte Auswirkung auf das Unternehmen haben würden, und mit risikoarmen, wachstumsstarken Möglichkeiten zu beginnen.

Wie in der Grafik zu sehen ist, wird das Produktivitätswachstum umso exponentieller, je weiter die Reise von digitale Transformation voranschreitet.

Um den Ertrag des eingegangenen Risikos zu maximieren, müssen Unternehmen zunächst herausfinden, welche digitalen Fähigkeiten ihnen die höchste Rendite bringen würden. Und dabei müssen sie zunächst feststellen, wo sie sich im aktuellen Produktionslebenszyklus befinden.

Welche digitalen Fähigkeiten brauchen Sie?

Bevor wir sicher sein können, welche digitalen Fähigkeiten das Produktivitätswachstum katalysieren werden, müssen wir die Art der Fertigung bewerten, die wir derzeit haben. Auf diese Weise können wir richtig beurteilen, wie digitale Technologien zur Unterstützung des Geschäftsmodells eingesetzt werden können, und ein risikoarmes, wachstumsstarkes Modell anstreben.

Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist die Anwendung des Lebenszyklusansatzes. Wenn Ihr Werk beispielsweise eine neue Technologie einführt - wie die Einführung des neuen Impfstoffs Covid-19 in die Produktionszelle - befinden Sie sich höchstwahrscheinlich in der Phase der Agilität. Sie brauchen ein anpassungsfähiges Prozessmodell, das Ihnen hilft, neue Technologien in den bestehenden Rahmen einzubinden.

Das obige Diagramm skizziert 5 verschiedene digitale Fähigkeiten nach Produktionslebenszyklus.

In Anlehnung an die Agilität (anpassungsfähiges Prozessmodell) verläuft der Zyklus in der folgenden Reihenfolge:

• Einhaltung der Vorschriften zur Erlangung einer Lizenz (einheitliche Dokumentationsqualität)
• Qualitätskontrolle (wiederholbare Produktqualität)
• Skalierung und Erhöhung des Produktionsvolumens (Erfüllung der Marktnachfrage)
• wettbewerbsfähig bleiben, um mehr zu produzieren (optimale COGS)

Je nach der aktuellen Lebenszyklusphase Ihres Unternehmens können Sie bestimmen, welche digitalen Funktionen Sie im Moment benötigen, um Ihre Produktivität zu maximieren.

Wenn wir mit verschiedenen Werksleitern über den aktuellen Zustand ihrer Werkshallen sprechen, geht es immer um mehrere kleine Herausforderungen, die auf die Steigerung der Gesamtproduktivität des Werks hinauslaufen. Zum Beispiel könnte die zweite Schicht nicht so produktiv sein wie die erste, es könnte Materialschwankungen geben und eine wichtige Maschine könnte nicht richtig eingestellt sein, weil Teile fehlen.

Einer Kombination kleinerer Herausforderungen, die scheinbar nur geringe Auswirkungen auf den gesamten Produktionsprozess haben, liegen oft mehrere, kritische Probleme zugrunde, die von Grund auf diagnostiziert werden müssen.

Nach der Identifizierung dieser kleinen Probleme können die Hersteller auf der Grundlage ihrer Geschäftsziele Prioritäten setzen, welche Herausforderungen sie zuerst angehen wollen. Und auf der Grundlage dieser Prioritätenliste kann eine App für die Fertigung so konfiguriert werden, dass sie bestimmte Bedürfnisse und Problemursachen angeht.

Das Wichtigste an diesem Paradigmenwechsel ist, dass die digitale Transformation nicht die Änderung oder den Ersatz von bestehenden Maschinen, Werkzeugen und Systemen erfordert. Die Hersteller können sich langsam an den Plan herantasten, sich ansehen, wo die Probleme liegen, und damit beginnen, digitale Technologien in einer Weise einzusetzen, die die Bediener unterstützt und ihnen die Daten liefert, die sie benötigen, um diese Größenordnung an Produktivität zu erreichen.

Neben dem Bottom-up-Ansatz ist ein weiterer wichtiger Faktor für Industrie 4.0 die Demokratisierung der digitalen Technologien. Das bedeutet, dass digitale Technologien für jeden im Betrieb zugänglich sind, und zwar in mehr als nur einer Hinsicht. Sie sind für jeden leicht zu erlernen und zu nutzen.

Mit der Demokratisierung digitaler Technologien können Bediener Aktivitäten und Prozesse über eine intuitive Schnittstelle verwalten, die mit der physischen Welt um sie herum verbunden ist. Dies unterscheidet sich von den traditionellen Fertigungssystemen, die nur von Personen mit fortgeschrittenen Fähigkeiten bedient und verwaltet werden konnten.

Lassen Sie uns einen gewöhnlichen, alltäglichen Gegenstand zum Vergleich heranziehen. Die Demokratisierung der digitalen Technologie in der Fertigung ist das gleiche Konzept wie die Benutzung eines Mobiltelefons. Sie müssen kein Softwareexperte oder Mobilfunktechniker sein, um es zu benutzen. Ein modernes Mobiltelefon mag hochkomplex und fortschrittlich in seiner Bauweise sein, aber praktisch jeder kann innerhalb weniger Minuten lernen, es zu bedienen. Mit den neuesten Funktionen sind Telefone so demokratisiert worden, dass normale Benutzer ihre Telefone so programmieren können, dass sie Aktionen auslösen, wie z.B. das Einschalten der Beleuchtung bei Sonnenuntergang. Noch vor 10 Jahren hätte ein solcher Auslöser ein sehr hohes Maß an Geschick und Erfahrung in der Automatisierungstechnik erfordert.

Digitale Fertigung ist menschenzentriert

In der traditionellen Industrie 3.0 bestand der Ansatz darin, den Menschen beiseite zu lassen und sich auf die Automatisierung von Prozessen und Maschinen zu konzentrieren. Die Mitarbeiter in den Betrieben waren gezwungen, die Technologie so zu nutzen, wie sie war, daher der Name Top-Down-Ansatz. Dadurch waren viele Betriebe gezwungen, ihre Prozesse an die auf einer höheren Ebene definierten Systeme anzupassen.

In der Industrie 4.0 ist dies undenkbar. Der Wandel in der Technologie ist einer Fertigungssoftware gewichen, die sich an Menschen und Prozesse anpasst. Es geht nicht mehr darum, zuerst den Prozess zu betrachten und zu bestimmen, welches Werkzeug zur Unterstützung der verschiedenen Teile des Prozesses eingesetzt werden kann.

In dieser neuen Ära werden die Probleme aus der Perspektive der Arbeiter in den Betrieben und dort, wo sie arbeiten, gesehen. Es geht darum, die einzelnen Anwendungsfälle und die täglichen Herausforderungen zu verstehen und den Bedienern und Arbeitern zu helfen, App-Lösungen zu entwickeln, die mit anderen Geräten vernetzt sind. Daten in den Händen der Bediener und Arbeiter ermöglichen einen flexibleren, agileren Produktionsprozess.

Wenn Sie daran interessiert sind, wie Tulip Ihrer Werkstatt helfen kann, einen menschenzentrierten Ansatz in der Fertigung zu verfolgen, nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf.