Die Fertigung in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie ist komplex. Ihre Systeme sollten es nicht sein.

Die Fertigung in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich ist von Natur aus komplex. Ein einzelnes Programm kann Tausende von Bauteilen umfassen, die über mehrere Zulieferer laufen, wobei jeder Schritt strengen regulatorischen Anforderungen unterliegt. Und diese Programme laufen nicht schnell ab. Produktionszyklen können sich oft über Jahre erstrecken, und in dieser Zeit entwickeln sich Konstruktionen weiter, Zulieferer wechseln und die Compliance-Anforderungen nehmen stetig zu.

All das überrascht niemanden in der Branche. Was jedoch immer deutlicher wird, ist, wie oft einige der Systeme, die zur Steuerung der Fertigungsvorgänge eingesetzt werden, diese von Natur aus komplexe Fertigungsumgebung noch schwieriger zu verwalten und zu kontrollieren machen.

Heute arbeiten viele Fertigungsbereiche in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungsindustrie mit mehreren voneinander getrennten Tools. Die Konstruktion stützt sich auf ein System. Die Fertigungsplanung nutzt ein anderes. Qualitätsteams pflegen ihre eigenen Dokumentationsumgebungen. In der Fertigung sind die Bediener manchmal auf Tabellenkalkulationen oder lokal erstellte Notlösungen angewiesen, nur um die Produktion am Laufen zu halten.

Einzeln betrachtet wurden die meisten dieser Tools aus guten Gründen eingeführt. Jedes löste damals ein echtes Problem. Doch im Laufe der Zeit können sie ein Umfeld schaffen, in dem Informationen nur langsam fließen und der Kontext zwischen den Systemen verloren geht. Und wenn das geschieht, können sich selbst kleine Störungen wellenförmig durch das Werk ausbreiten.

Eine Konstruktionsänderung erreicht die Fertigung möglicherweise nicht schnell genug. Es kann Stunden dauern, bis ein Materialproblem in der Produktionshistorie zurückverfolgt werden kann. Ein Qualitätsproblem wird möglicherweise erst weiter unten in der Produktionskette sichtbar, nachdem bereits mehrere Vorgänge stattgefunden haben. An diesem Punkt ist die Herausforderung nicht mehr nur die Komplexität der Fertigung. Es entsteht eine betriebliche Komplexität, die durch fragmentierte Systeme und unzusammenhängende Daten verursacht wird.

Wie es zur Fragmentierung in Fabriken kommt

Die meisten Hersteller in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungsindustrie haben ihre fragmentierten Technologieumgebungen nicht absichtlich geschaffen. Diese Situation entwickelt sich in der Regel schrittweise.

Abteilungen führen Tools ein, um spezifische betriebliche Anforderungen zu erfüllen. Die Konstruktionsabteilung implementiert PLM-Systeme (Product Lifecycle Management), um Produktdefinitionen zu verwalten. Fertigungsteams führen Lösungen für die Prozessplanung und Arbeitsanweisungen ein. Qualitätsabteilungen setzen Software ein, um Audits, Compliance und Dokumentation zu verwalten. Unterdessen entwickeln Produktionsteams häufig ihre eigenen praktischen Lösungen, wenn Lücken auftreten. Tabellenkalkulationen. Kleine interne Tools. Manuelle Nachverfolgungssysteme.

Anfangs mag die Umgebung noch gut genug funktionieren. Mit der Einführung weiterer Systeme werden die Lücken zwischen ihnen jedoch immer schwieriger zu bewältigen. Informationen müssen manuell übertragen werden. Die Prozessdefinitionen beginnen, sich von Standort zu Standort zu unterscheiden. Eine Produktgenealogie mag technisch zwar vorhanden sein, doch um sie zu rekonstruieren, müssen Daten aus mehreren Systemen abgerufen werden. Schließlich befinden sich die Hersteller in einer vertrauten Situation. Sie verfügen über reichlich Daten. Was ihnen fehlt, ist Transparenz.

Der Branchenwandel hin zur digitalen Kontinuität

Dieser Datenalptraum ist ein Grund dafür, dass das Konzept der digitalen Kontinuität im gesamten Luftfahrt- und Verteidigungssektor an Bedeutung gewonnen hat. Digitale Kontinuität bedeutet, Informationen über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts hinweg miteinander zu verknüpfen. Konstruktionsdateien, Produktionsaktivitäten, Qualitätsaufzeichnungen und Informationen zur Lieferkette bleiben miteinander verknüpft, anstatt isoliert voneinander zu existieren.

Wenn diese Kontinuität gegeben ist, können Hersteller bei auftretenden Problemen viel schneller reagieren. Die Rückverfolgung eines Defekts wird einfacher. Die Auswirkungen einer technischen Änderung lassen sich klarer nachvollziehen. Die Berichterstattung zur Compliance wird weniger aufwendig, da die erforderlichen Informationen bereits miteinander verknüpft sind.

Aktuelle Untersuchungen des Capgemini Research Institute veranschaulichen den Wandel hin zur digitalen Kontinuität. In dieser Studie gaben 86 Prozent der Führungskräfte aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie an, dass dies für erfolgreiche Produktionsanläufe entscheidend sei, während 77 Prozent von schnelleren Vorgängen berichteten.

Das Prinzip an sich ist einfach. Die Informationen, die zur Konstruktion eines Produkts verwendet werden, sollten mit den Systemen verbunden bleiben, die es herstellen. Dies in der Praxis umzusetzen, erfordert jedoch mehr als nur die Hinzufügung einer weiteren Software.

Warum veraltete MES-Strategien scheiterten

Veraltete Manufacturing Execution Systeme (MES) sollten ursprünglich viele dieser Herausforderungen bewältigen. MES-Plattformen wurden entwickelt, um die operative Steuerung, Traceability und Transparenz der Aktivitäten in der Fertigung zu gewährleisten. Theoretisch sollte das MES als zentrales Nervensystem der Fabrik fungieren. In der Praxis waren die Ergebnisse mit veralteten, monolithischen MES-Systemen jedoch durchwachsen.

Frühere Generationen von MES-Plattformen waren zwar leistungsstark, erforderten jedoch oft umfangreiche Anpassungen. Die Implementierung konnte Jahre dauern. Integratoren passten die Software häufig stark an die jeweilige Produktionsumgebung an. Nach der Einführung konnte die Anpassung des Systems an sich wandelnde Fertigungsanforderungen langwierig und kostspielig sein. Viele Hersteller versuchten, das Problem mit kleineren Softwaretools anzugehen, die für bestimmte Aufgaben konzipiert waren, darunter digitale Arbeitsanweisungen oder Qualitätsnachverfolgung. In einigen Fabriken begannen Teams zudem, mithilfe von Low-Code-Entwicklungsplattformen eigene Anwendungen für den Fertigungsbereich zu erstellen. Jeder dieser Ansätze löste konkrete Probleme. Doch im Laufe der Zeit führten sie oft zu einer weiteren Herausforderung: fragmentierte Datenmodelle, die eine Analyse der Produktion über den gesamten Vorgang hinweg erschweren.

Warum der Kontext wichtiger ist als die Daten

Heutzutage fallen in den meisten Fertigungsbereichen der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie enorme Informationsmengen an. Maschinen liefern Prozessdaten. Konstruktionssysteme enthalten detaillierte Produktmodelle. Unternehmensplattformen erfassen Materialien, Aufträge und Lieferantenaktivitäten. Das Problem ist nicht die Menge der verfügbaren Daten, sondern der Kontext.

Um zu verstehen, was während der Produktion geschieht, müssen verschiedene Arten von Informationen gleichzeitig zusammengeführt werden:

• Maschinen- und Testdaten
• Bedieneraktivitäten
• Produktkonstruktionsdefinitionen
• Materialherkunft und Informationen zur Lieferkette

Wenn diese Zusammenhänge bestehen, lässt sich die Produktionsumgebung viel leichter verstehen. Durch die direkte Verknüpfung von Konstruktionsdateien mit Fertigungsprozessen können Arbeitsanweisungen beispielsweise direkt auf das Produktmodell selbst verweisen. Die Verknüpfung von Maschinenmesswerten mit den Tätigkeiten der Bediener macht es einfacher, die Ursachen von Fehlern zu erkennen. Die Integration der Materialherkunft bietet die Traceability, die für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Qualitätsuntersuchungen erforderlich ist. Ohne diese Verknüpfungen sind zwar Daten vorhanden, doch bleiben die Erkenntnisse begrenzt.

Ein flexiblerer Ansatz für MES

In den letzten Jahren hat sich ein neuer Ansatz für Fertigungssysteme herausgebildet. Anstatt auf stark angepasste Plattformen zu setzen, kombinieren moderne MES-Architekturen zunehmend ein stabiles ontologisches Datenmodell mit modularen Betriebskomponenten.

Das Konzept ist einfach.

Die zugrunde liegende Datenstruktur bleibt unternehmensweit konsistent. Gleichzeitig können Ingenieure und Produktionsteams Arbeitsabläufe, Dashboards und Benutzeroberflächen ohne umfangreichen Programmieraufwand konfigurieren. Einige Plattformen ermöglichen dies durch einen Ansatz, den man als nativ modularen oder „Power-Applet“-Ansatz bezeichnen könnte.

Anstatt separate Anwendungen zu entwickeln oder das Kernsystem anzupassen, stellen Fertigungsteams die benötigten Funktionen aus modularen Komponenten zusammen. Diese Komponenten können Benutzeroberflächen, Routing-Logik, Qualitätsprüfungen oder Analyse-Dashboards definieren, während sie auf demselben zugrunde liegenden Datenmodell und derselben Geschäftslogik-Ebene basieren.

Diese Architektur löst ein seit langem bestehendes Spannungsfeld in Fertigungssystemen. Produktionsumgebungen benötigen Flexibilität. Prozesse ändern sich häufig. Bediener benötigen möglicherweise an verschiedenen Stationen unterschiedliche Benutzeroberflächen. Technische Überarbeitungen können Arbeitsabläufe von einem Tag auf den anderen verändern. Doch Flexibilität geht oft auf Kosten der Governance, wenn jedes Team seine eigenen Tools entwickelt. Eine modulare Applet-Architektur ermöglicht es Fabriken, sich schnell anzupassen und gleichzeitig eine einheitliche operative Datenbasis aufrechtzuerhalten. Das System kann auf der Ebene der Fertigung weiterentwickelt werden, ohne das Datenmodell zu fragmentieren, das Traceability und Analysen unterstützt.

In der Praxis bedeutet dies, dass Produktionsteams die Art und Weise, wie die Arbeit ausgeführt wird, anpassen können, ohne das System, das die Fabrik unterstützt, neu aufbauen zu müssen.

Was erfolgreiche Implementierungen in der Regel auszeichnen

Technologie allein entscheidet nicht darüber, ob ein Fertigungssystem erfolgreich ist. Die Implementierungsstrategie spielt eine ebenso wichtige Rolle. Unternehmen versuchen manchmal, bereits bei der ersten Einführung einer neuen Fertigungsplattform alle betrieblichen Herausforderungen zu lösen. Das Ergebnis ist oft ein langwieriger Planungsprozess, gefolgt von einer schleppenden Umsetzung.

Hersteller, die schneller Ergebnisse erzielen, gehen in der Regel einen anderen Weg. Sie beginnen mit einem klar definierten Ziel. Oft geht es dabei um die Verbesserung der Traceability, die Erfüllung von Compliance-Anforderungen der Kunden oder die Schaffung von Transparenz in einem bestimmten Produktionsbereich. Sobald das System seinen Nutzen unter Beweis gestellt hat, werden von dort aus weitere Funktionen hinzugefügt.

Dieser Ansatz reduziert Risiken und stärkt das Vertrauen im gesamten Unternehmen. Und Vertrauen ist entscheidend. Wenn Bediener und Ingenieure konkrete Verbesserungen in ihrer täglichen Arbeit erkennen, folgt die Akzeptanz in der Regel ganz von selbst.

Den Wert von Problemen messen, die nie aufgetreten sind

Eine weitere interessante Entwicklung in einigen modernen Fertigungssystemen ist die Möglichkeit, etwas zu messen, was bisher weitgehend unbeachtet blieb: Probleme, die nie aufgetreten sind. Herkömmliche Berichterstattung konzentriert sich auf bereits eingetretene Ereignisse wie festgestellte Fehler, entstandenen Ausschuss oder Produktionsverzögerungen. Diese Kennzahlen sind nach wie vor wichtig.

Einige fortschrittliche Fertigungsplattformen können jedoch nicht nur nachträglich festgestellte Fehler erfassen, sondern auch, wann ein Fehler verhindert wurde.

Zum Beispiel:

• Ein Fehler im Arbeitsplan, der vor Produktionsbeginn verhindert wurde.
• Ein Produkt, das daran gehindert wurde, das Werk mit nicht behobenen Mängeln zu verlassen.
• Die Verwendung veralteter Arbeitsanweisungen wurde unterbunden.
• Fehlende Freigaben wurden vor dem Versand erkannt.

Zunehmend können Hersteller auch ein breiteres Spektrum an „verhinderten Verlusten“ erkennen: vermiedener Ausschuss und Nacharbeit, verhinderte und frühzeitig erkannte Fehler, gekennzeichnete Lieferrisiken zum Schutz der Termintreue, eine schnellere Umsetzung von ECOs (Engineering Change Orders), die die Produktion auf Kurs hält, und letztendlich gesicherte Umsätze durch die Vermeidung von Problemen, bevor diese Auswirkungen auf die Kunden haben.

Diese Ereignisse tauchen in herkömmlichen Berichten selten auf, stellen jedoch einen echten betrieblichen Mehrwert dar. Im Laufe der Zeit führen diese vermiedenen Probleme direkt zu erhaltenen Umsätzen und stärkeren Kundenbeziehungen.

Komplexität bewältigen, ohne sie noch zu verstärken

Die Fertigung in der Luft- und Raumfahrt sowie im Verteidigungsbereich ist stets mit Komplexität verbunden. Die Größe der Produkte, das regulatorische Umfeld und das Tempo der technischen Veränderungen sorgen dafür. Die eigentliche Chance besteht darin, sicherzustellen, dass die Systeme, die die Produktion unterstützen, keine zusätzliche Verwirrung oder Komplexität schaffen.

Durch die Verknüpfung von Konstruktionsdateien, Produktionsaktivitäten und Qualitätsinformationen lässt sich viel leichter nachvollziehen, was in der Produktion vor sich geht. Da Produkte und Lieferketten immer komplexer werden, ist diese Transparenz für Unternehmen, die in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie tätig sind, von entscheidender Bedeutung.