Von der Skalierung zur Flexibilität: Einblick in die Entwicklung der intelligenten Fabrik von Zoomlion.

Automatisierung und KI spielen eine Schlüsselrolle in der intelligenten Fabrik für Erdbewegungsmaschinen.

Bisher ging man davon aus, dass ein Betrieb in diesem Umfang Effizienz und Stabilität mit sich bringt.

Leider entspricht diese Annahme unter den schwierigen Marktbedingungen nicht mehr der Realität.

In volatileren Märkten wünschen sich die Kunden mehr Auswahl, und das Gleichgewicht zwischen Effizienz und Flexibilität gerät aus dem Gleichgewicht.

Wenn Größe kein Wettbewerbsvorteil mehr ist

Das war der Hintergrund, als wir zum ersten Mal über den Bau der intelligenten Fabrik für die Herstellung von Erdbewegungsmaschinen in der Zoomlion Smart City hier in Changsha nachdachten.

Von Anfang an war uns klar, dass es sich hierbei nicht um eine Modernisierung der Automatisierung handeln würde; unser Ziel war es vielmehr, unsere gesamte Fertigungsphilosophie zu demontieren und neu aufzubauen.

Die Baumaschinenindustrie ist naturgemäß durch eine hohe Produktvielfalt und geringe Stückzahlen gekennzeichnet. Bagger stehen im Zentrum dieser Fertigungsherausforderung und integrieren mechanische, elektronische und hydraulische Elemente auf höchstem Niveau.

Sie sind zudem im Feldeinsatz intensiv tätig und existieren in vielen verschiedenen Konfigurationen. Aufgrund dieser Komplexität war ihre flexible Produktion historisch bedingt schwierig, weshalb lange Umrüstzeiten als gegeben hingenommen wurden.

Wir bei Zoomlion haben beschlossen, dass sich das ändern muss.

Die größte Herausforderung annehmen, um ein System neu zu definieren

Zwischen 2020 und 2022 haben wir drei Jahre lang eine Fabrik entworfen und gebaut, die in der Lage ist, Bagger in ihrer komplexesten Form zu bearbeiten, weil wir der Überzeugung waren, dass sich der Ansatz leichter auf andere Produktlinien übertragen ließe, wenn wir das Problem dort lösen könnten.

Manchmal bezeichnen wir Bagger als das „Kronjuwel“ der Baumaschinen. Aus Fertigungssicht sind sie sicherlich die härteste Prüfung unserer Fertigungskompetenz, die wir uns selbst stellen können.

Operativ gesehen ist die sichtbarste Veränderung innerhalb der neuen Smart Factory das, was wir als gemeinsame Mischflussfertigung bezeichnen.

Anstatt eine Produktionslinie für ein einzelnes Modell zu reservieren, haben wir ein System entwickelt, in dem mehr als 100 verschiedene Baggermodelle nacheinander auf derselben Linie ohne Unterbrechungen produziert werden können.

Die intelligente Fabrik von Zoomlion ist in der Lage, alle sechs Minuten einen Bagger zu produzieren.

In der Praxis bedeutet das, ein Modell mit einem spezifischen Prozess und Tausenden von Teilen zu bauen und dann automatisch auf ein anderes Modell umzuschalten, ohne dass ein manueller Reset erforderlich ist.

Über die Idee der festen Produktionslinie hinausgehend

Um dies zu realisieren, mussten wir die Produktionshalle von Grund auf neu konzipieren. Wir entwarfen 21 flexible Arbeitsplätze, die mit KI-gestützter Bildverarbeitung, Kraftregelung und multimodaler Sensorik ausgestattet sind.

Innerhalb dieser Arbeitsstationen passt sich das Schweißen automatisch an Variationen an, Bearbeitungsstationen konfigurieren sich neu und Anziehprozesse werden in Echtzeit angepasst.

Hinter all diesen Prozessen steht eine KI-gesteuerte Planungs-Engine, die Tausende von Komponenten und die benötigten Ressourcen ausbalancieren muss.

Das System, das ständig dazulernt und sich verbessert, ermöglicht es uns nun, alle sechs Minuten einen Bagger einzusetzen – eine Leistung, die in der Branche ihresgleichen sucht.

Darüber hinaus dauert der gesamte Prozess von der Stahlplatte bis zum fertigen Bagger jetzt etwa 6,5 Tage.

Eine weitere wichtige Transformation innerhalb der intelligenten Fabrik hat im Bereich der Logistik stattgefunden. Vereinfacht gesagt, bricht die Produktion mit gemischtem Materialfluss zusammen, wenn Materialien zu spät oder in der falschen Reihenfolge eintreffen.

Wir erkannten, dass herkömmliche Logistikprozesse nicht ausreichen würden, um unseren Produktionsplan zu optimieren. Die Lösung bestand darin, die Lagerung durch Transport zu ersetzen.

Logistik als dynamischen Fluss und nicht als Puffer betrachten

In der neuen Fabrik transportieren Hochleistungs-3D-Logistiksysteme die Komponenten durch die Fabrik mittels koordiniertem Luft- und Bodentransport, gesteuert durch KI-Prognosemodelle.

Dadurch bleiben Bauteile nicht mehr ungenutzt – sie gelangen dorthin, wo sie benötigt werden. Infolgedessen sank der Lagerbestand an laufenden Projekten um rund 70 %.

Jede Komponente wird digital codiert und verfolgt, und mehr als 30 KI-basierte Inspektionstechnologien kommen beim Schweißen, Bearbeiten und Montieren zum Einsatz.

Mehr als 20 intelligente Fabriken wurden bereits in Betrieb genommen, um der Strategie des „einen Bauplans“ zu folgen.

Digitale Zwillinge und Prozesssimulationen helfen uns, Abweichungen frühzeitig zu erkennen, solange sie noch leicht zu korrigieren sind.

Dieser ganzheitliche Ansatz hat uns dem praktischen Ziel der Fehlerfreiheit nähergebracht, nicht als Marketingslogan, sondern als operatives Ziel.

Eine wichtige nicht-technische Veränderung war der Übergang von der Lagerfertigung zur auftragsbezogenen Fertigung.

Früher wurden Standardmaschinen gebaut, an Händler geliefert und verkauft, was sich in der Regel über mehrere Monate erstreckte. Heute geben die Kunden ihre Anforderungen an, und die Produktion beginnt mit dem Rohmaterial.

Bei Inlandsbestellungen kann die Lieferung innerhalb von zwei Wochen erfolgen. Diese Abstimmung zwischen Vertrieb und Produktion reduziert das Lagerrisiko und federt die Auswirkungen von Marktzyklen ab.

Warum die Transformation der Fertigung letztendlich eine organisatorische Aufgabe ist

Es ist wichtig zu erkennen, dass nichts davon einfach war. Die Fähigkeiten mussten sich verändern, sowohl in der Produktion als auch im Management.

Die Menschen mussten lernen, mit Daten, Algorithmen und digitalen Systemen umzugehen, nicht nur mit Maschinen.

Die Lieferanten mussten in dieselbe digitale Umgebung eingebunden werden, um sicherzustellen, dass keine Informationslücken entstehen.

Die Führungskräfte von Zoomlion fühlten sich zunehmend wohler dabei, Entscheidungen auf der Grundlage von Echtzeit-Systemfeedback statt allein auf der Grundlage von Erfahrungswerten zu treffen.

Die Smart Factory hat uns gezeigt, dass die Herstellung von Schwermaschinen nicht zwischen Größe und Flexibilität wählen muss.

Wir lernen noch, verfeinern noch und stoßen noch immer auf Herausforderungen, aber ich glaube, wir haben jetzt ein System, das sich anpassen kann, und das ist in der heutigen Industrie von entscheidender Bedeutung.

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Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von Zoomlion

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