Eine Fabrik der Zukunft
Verdoppelung der Produktivität durch autonome Technologie
Ein Roboterarm wählt Teile für die CNC-Bearbeitung in einer Ferigungsfabrik aus

Die Kyocera Corporation ist über ihr traditionelles Feinkeramikgeschäft hinausgewachsen und hat sich auf neue Bereiche wie Kommunikation, Automobil, Umweltenergie und Gesundheitswesen ausgedehnt.

Da sich das Marktumfeld mit der Verbreitung und Ausweitung neuer Technologien, einschließlich 5G und automatisiertem Fahren, drastisch verändert hat, hat sich Kyocera das Ziel gesetzt, seinen Umsatz in naher Zukunft von 1,6 Billionen JPY auf 2 Billionen JPY zu steigern. Das „Productivity Doubling Project“ (Projekt zur Produktivitätsverdoppelung) wurde als Schlüsselmaßnahme zur Unterstützung dieses Plans definiert.

Takeshi Maeda, General Manager des Dx Promotion Center, Corporate Digital Business Promotion Group bei Kyocera, erklärt das Ziel des Unternehmens: „Wir werden die Produktivität in der Fertigung verdoppeln, um die Kosten zu senken und uns durch unsere führende Rolle bei den Kosten einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen und so den Umsatz in bestehenden Geschäftsbeziehungen zu steigern.“

Um dieses Ziel zu erreichen, hat Kyocera eine Reihe von Produktionslinien in Betrieb genommen, darunter das Kokubu-Werk in Kagoshima im Mai 2018, das Gamo-Werk in Shiga im Oktober 2018 und das Sendai-Werk in Kagoshima im März 2019. Ziel ist es, die verbesserte Fertigungseffizienz durch unbemannte Produktionslinien mit KI und Robotern zu demonstrieren. Seit April 2019 fördert Kyocera den Einsatz unbemannter Produktionslinien in allen seinen Werken.

Das entscheidende Stichwort ist „autonom“, was über die Automatisierung hinausgeht.

„Die Automatisierung oder das einfache Ersetzen menschlicher Arbeit durch Roboter kann dazu führen, dass die Anlage von sich aus weiterhin fehlerhafte Produkte herstellt“, erklärt Herr Maeda.

„Stattdessen analysiert die KI verschiedene in Echtzeit gesammelte Daten. Wenn sie feststellt, dass ein fehlerhaftes Produkt produziert werden könnte, ändert der Roboter selbst automatisch die Verarbeitungsbedingungen und kümmert sich darum. Wenn die KI feststellt, dass die Produktionslinie wahrscheinlich anhalten wird, alarmiert sie die Bediener oder die verantwortliche Person, bevor die Maschine kaputt geht. Das ist die Form der autonomen Produktion, die wir anstreben.“

Natürlich ist das keine leichte Aufgabe.

Verbesserter Ertrag

 

Durch die Verringerung der Fehlerquote konnte Kyocera den Produktionsertrag von Feinkeramik um 6 % steigern

Höhere Produktivität

 

Kyocera will durch Automatisierung eine Verdoppelung der Produktivität erreichen

IBM teilte uns mit: ‚Wir werden eng mit Ihnen zusammenarbeiten, um das am besten geeignete System zu entwickeln, mit dem Sie Ihr Ziel der Produktivitätsverdopplung erreichen können.’ Daher haben wir IBM nicht nur für die Einführung der Lösung, sondern auch als Partner für die Förderung des Projekts ausgewählt. Takeshi Maeda General Manager, Dx Promotion Center Corporate Digital Business Promotion Group Kyocera Corporation

Die Produkte von Kyocera werden grundsätzlich nach dem Prinzip „eine Spezifikation für ein Produkt“ entwickelt, und wenn sich die Produktivität durch autonome Produktionslinien verdoppelt, steigt auch die damit verbundene Arbeit, z. B. die Beantwortung von Kundenangeboten. Bei der Herstellung von Komponenten aus Feinkeramik muss das Unternehmen zum Beispiel auch die Schrumpfungsrate beim Brennen vorhersagen und die Pläne für das fertige Produkt so gestalten, dass diese Rate berücksichtigt wird.

„Auch wenn sich die damit verbundene Arbeit verdoppelt, können wir die Zahl der Ingenieure und Designer, die für den Betrieb zuständig sind, nicht verdoppeln“, sagt Herr Maeda. „Die Arbeit muss von der gleichen Anzahl an Mitarbeitern bewältigt werden wie bisher.“

„Das ist die Essenz der Produktivitätsverdoppelung“, betont er.

Kyocera erachtete den Einsatz von IT, insbesondere einer digitalen Plattform zur Analyse von Anlagendaten in Echtzeit, als notwendige Voraussetzung zur Lösung dieses Problems.

Aufbau einer intelligenten Fabrik

Um autonome Produktionslinien ohne Unterbrechung zu realisieren, musste ein Produktionsmanagementsystem eingerichtet werden, das die Produktionsanlagen und die fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTS), die die Materialien und die in Bearbeitung befindlichen Produkte zwischen den Prozessen und den Bedienern transportieren, umfassend überwacht und verwaltet.

Idealerweise werden die Kontrollfunktion zur Vermeidung von Fehlern sowie das System zur Automatisierung der damit verbundenen Aktivitäten wie Angebote, Berechnung und Vorhersage der Schwundquote und Zeichnungen im gleichen Framework wie das Produktionsmanagementsystem implementiert. So begann Kyocera mit dem Aufbau der digitalen Plattform.

„Wir hatten nicht von Anfang an das Gesamtbild im Kopf. Da wir immer mehr notwendige Funktionen einbauten und berücksichtigten, gelangten wir so zur digitalen Plattform“, erklärt Herr Maeda.

Kyocera integrierte die IBM® Global Integrated View (GIView) Planner-Lösung in den Produktionsplanungsprozess, um die geeignetste Anzahl von monatlichen Modellen und Beschaffungen zu ermitteln, und in den Scheduler, um einen geeigneten Plan für die täglichen Ressourcen zu erstellen. Das Unternehmen hat außerdem IBM MES Express + GIView PS in das System integriert, das den Produktionsplan erstellt, den Status des Produktionsprozesses überprüft, Anweisungen an die Bediener sendet und die Anlagen kontrolliert.

Das Unternehmen nutzt die CFC-Analyseplattform auch als Grundlage für einen Edge-Computing-Mechanismus, der Internet of Things (IoT)-Daten von Produktionsstandorten erfasst und in Echtzeit analysiert. Darüber hinaus führte IBM die Lösung IBM® Cloud Pak for Data als Datenplattform ein, die Daten sammelt, speichert, verarbeitet und analysiert sowie Datenmodelle in den gesamten Büros und Werken des Unternehmens verwaltet.

Für den Aufbau einer autonomen Produktionslinie ist die Korrelation der Daten mit dem Produktionsfluss und dem Status der Produkte äußerst wichtig. Alle Informationen, einschließlich der Prozesse vor und nach der Produktion, müssen ebenfalls in die Datenauslastung einbezogen werden.

„Nur dann werden wir in der Lage sein, Vorhersagen zu treffen, die über das menschliche Wissen hinausgehen, und den Produktionsprozess zu steuern, um fehlerhafte Produkte zu vermeiden“, erklärt Herr Maeda das Ziel der Einführung einer Reihe von IBM Lösungen.

Diese IBM Lösungen für den Aufbau einer solchen intelligenten Fabrik und die Nutzung von Daten waren der Hauptgrund, warum Kyocera IBM mit der Förderung des Projekts zur Produktivitätsverdoppelung beauftragt hat.

„Die Auswahl hochfunktionaler Lösungen auf der Grundlage einzelner technischer Profile wie der Produktionsplanung, des Schedulers oder des Produktionssystems und das ‚Zusammenfügen’ dieser Lösungen bieten nicht immer den maximalen Effekt“, erklärt Herr Maeda. „Wir hatten auch ein Zeitlimit. Wir mussten die digitale Plattform zum frühestmöglichen Zeitpunkt einführen und sie in der Praxis anwenden, um bis zum Ende des Geschäftsjahres im März 2021 Ergebnisse zu erzielen.“

„Also haben wir die Lösungen unter dem Gesichtspunkt der Gesamtoptimierung bewertet. Gleichzeitig teilte IBM uns mit: ‚Wir werden eng mit Ihnen zusammenarbeiten, um das am besten geeignete System zu entwickeln, mit dem Sie Ihr Ziel der Produktivitätsverdopplung erreichen können.’ Daher haben wir IBM nicht nur für die Einführung der Lösung, sondern auch als Partner für die Förderung des Projekts ausgewählt.“

Das eigentliche Ziel der digitalen Plattform besteht darin, dass die aus dem System gewonnenen Erkenntnisse die Workflows der Bediener verändern und ihnen die Möglichkeit geben, sich auf höherwertige Arbeiten zu konzentrieren. Takeshi Maeda General Manager, Dx Promotion Center, Corporate Digital Business Promotion Group Kyocera Corporation
Nicht härter, sondern intelligenter arbeiten

Die digitale Plattform, die mit dem Start der Modelllinie im Mai 2018 in Betrieb genommen wurde, hat in vielen Werken von Kyocera zu Qualitätsverbesserungen an den Produktionslinien geführt. Bei der Herstellung von Feinkeramik zum Beispiel konnte der Produktionsertrag infolge von Fehlerverbesserungen um fast 6 % gesteigert werden.

„Kyocera blickt auf fast 40 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Feinkeramik zurück und verfügt über ein hohes Maß an technischem Know-how, aber selbst damit waren fehlerhafte Produkte unvermeidlich. Mithilfe des KI-Modells, das mit dem in die CFC-Analyseplattform integrierten IBM SPSS Modeler entwickelt wurde, haben wir die Ursache von Fehlern gefunden, die selbst erfahrenen Mitarbeitern entgangen sind. Die Verbesserung der Ertragsrate um 6 % ist wirklich erstaunlich. „In nur wenigen Monaten haben wir die Fehlerquote verbessert, die wir jahrzehntelang nicht senken konnten“, sagt Herr Maeda.

Effekte:

  • Verbessert die preisliche Wettbewerbsfähigkeit und die Ausweitung des Marktanteils durch Kostensenkung
  • Ermöglicht unterbrechungs- und fehlerfreie Produktionslinien
  • Verbessert die Kapazitätsauslastung durch autonome Produktionslinien mit Robotern und KI
  • Baut eine digitale Plattform auf, die Produktionsplanung, Scheduler und ein Produktionsbetriebssystem integriert
  • Verbessert die Ertragsrate des Produktionsprozesses von Feinkeramikkomponenten um etwa 6 %
  • Ermöglicht Einblicke in die Workflows der Bediener, sodass diese sich auf höherwertige Arbeiten konzentrieren können
  • Steigert den Umsatz bestehender Geschäftsbeziehungen durch Kostensenkung und Verdoppelung der Produktivität

Mit diesen stetigen Erfolgen treibt Kyocera das Projekt zur Produktivitätsverdoppelung weiter voran.

Das Unternehmen plant, das Leistungsniveau zu verbessern, indem es die drei Jahre von 2020 bis 2023 als Wachstumsphase und die Zeit danach als Durchdringungsphase bezeichnet. In der Zwischenzeit befasst sich Kyocera auch mit der Entwicklung der digitalen Plattformen.

„Die digitale Plattform, die die verschiedenen Daten in den Produktionsprozess integriert, hat eine gewisse Form angenommen, aber sie reicht nicht aus, um die von uns angestrebte autonome Produktion zu verwirklichen. Das eigentliche Ziel der digitalen Plattform besteht darin, dass die aus dem System gewonnenen Erkenntnisse die Workflows der Bediener verändern und ihnen die Möglichkeit geben, sich auf höherwertige Arbeiten zu konzentrieren“, so Herr Maeda.

Logo der Kyocera Corporation
Über die Lösungskomponenten der Kyocera Corporation

KyoceraExterner Link wurde 1959 gegründet und ist ein spezialisierter Hersteller von Feinkeramik. Das Unternehmen hat sein Geschäft auf Industrie- und Automobilkomponenten, Halbleitergehäuse, elektronische Geräte, intelligente Energiesysteme, Drucker und Telekommunikationsgeräte ausgedehnt und sein Geschäft weltweit von Materialien und Komponenten auf Geräte und Anlagen sowie auf Systemdienstleistungen ausgeweitet.

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Hergestellt in den Vereinigten Staaten von Amerika, Mai 2021.

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