Automatisierung industrieller Prozesse mit der BPMN


Die technische Integration von Systemen und Maschinen ist in der Industrie üblich, jedoch wurden Mitarbeiter bislang außenvor gehalten. Diese Integration menschlicher Arbeitskräfte, kann durch Business Process Model and Notation (BPMN 2.0) erfolgen und trägt dazu bei, die Qualität des Prozesses zu verbessern, die Qualität der Daten zu verbessern, die Kosten zu reduzieren und Prozesse zu beschleunigen.

Wie wäre es, wenn die Abbildung eines jeden Herstellungsprozesses möglich wäre und das erstellte Modell die System- und Maschinenintegration steuert, aber auch Aufgaben an den Mitarbeiter delegieren könnte, der beispielsweise über einfache Bedienoberflächen die Erledigung quittiert?

Dies gelingt mit der BPMN 2.0, setzt aber voraus, dass Prozesse grundlegend durchdacht, standardisiert und stabil sind. Ist dies gelungen, kann der Einsatz der BPMN 2.0 erhebliche Auswirkungen auf Effizienzsteigerung haben und die konzeptionelle Grundlage für „Industrie 4.0“ darstellen.

Die Business Process Model and Notation ist eine Modellierungssprache, die zur Darstellung, insbesondere aber auch zur automatisierten Ausführung von Prozessen genutzt wird. Die Ausdrucksumfang der BPMN ermöglicht die Modellierung komplexester Prozessmuster und orchestriert Systeme, Maschinen, Mitarbeiter und jede andere Ressource, für die eine Schnittstelle nutzbar ist. Dabei ist ihre visuelle Repräsentation leicht durch den Menschen zu lesen und nachzuvollziehen.

BPMN ist heute der de facto Standard für die Prozessemodellierung und -ausführung. In der Bank- und Versicherungsbranche, aber auch in vielen anderen Branchen ist sie durchgehend im Einsatz und steuert Prozesse wie Versicherungsanträge, Kontoeröffnungen u.v.a.m. Hunderttausendfache Durchführungen von Prozessen sind so kontrolliert und skalierend möglich. Die gleichen Prinzipien können auch auf industrielle Anwendungsfälle angewendet werden.

Die Integration von Systemen und Maschinen ist schon lange möglich, aber dieser Ansatz ist komplex und kostspielig, wenn versucht wird, Menschen vollständig aus dem Prozess auszuschließen. In vielen Anwendungsfällen ist das noch nicht möglich.

BPMN ist der Kern eines Ansatzes, bei der Maschinen, Systemen und Menschen durch die Nutzung und automatisierte Ausführung von BPMN-Modellen orchestriert werden. Er ermöglicht uns, einen Prozess einschließlich menschlich ausgeführter Aufgaben zu automatisieren, und bietet einen schrittweiseren Weg zu einer vollautomatisierten Fertigung.

„Wir können doch keine Menschen orchestrieren!“, hört man gelegentlich. Doch! Wie zuvor auch erhält der Mitarbeiter Aufgaben zugewiesen. Jetzt allerdings nicht mehr durch den Vorgesetzten, sondern durch ein Prozessmodell, welches sicherstellt, dass zu erledigende Aufgaben in einer mitarbeiterindividuellen To-do-Liste angezeigt werden (sogenannte Task-Listen). So erfährt der richtige Mitarbeiter zu richtiger Zeit, wann etwas zu tun ist.

Beispiel 1: Verpacken von Waren für den Versand

Stellen Sie sich vor, eine SPS-gesteuerte Maschine beendet einen Fertigungsauftrag und die produzierten Artikel landen im Auffangkorb der Maschine. Da es sich um eine Auftragsbezogene Losgrößenfertigung handelt, können nun alle Artikel für den Versand vorbereitet werden. Der zuständige Intra-Logistik-Mitarbeiter erfährt sofort nach Abschluss der Maschinentätigkeit per zugewiesener Aufgabe davon und kann ohne Verzögerung die Artikel aus dem Auffangkorb nehmen, verpacken und für den Versand fertig machen. Die Buchung der Fertigwaren im ERP-System und die Warenbestandänderungen können natürlich ebenfalls orchestriert durch das Prozessmodell eingeleitet werden.

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Abbildung 1: Stark vereinfachte Prozessdarstellung; Aufgabe mit Zahnrad symbolisiert den Aufruf einer technischen Schnittstelle zur Maschine; Aufgabe mit Torso symbolisiert Zuweisung einer Aufgabe an einen Mitarbeiter (zu finden in seiner To-Do-Liste)

Beispiel 2:

Stellen Sie sich vor, in einer Anlage meldet ein Öl-Füllstands-Sensor, dass Schmiermittel nachzufüllen ist. Diese Information könnte einen BPMN-Prozess starten, der dafür sorgt, dass die entsprechende Ölmenge durch das Verbrauchsteilelager bereitgestellt wird und der Service-Techniker einen Auftrag zu Ölnachfüllung erhält. Auch hier lässt sich durch das BPMN-Modell natürlich ergänzen, dass Materialentnahmen im Lager gebucht werden und die entsprechende Kostenstelle belastet wird.

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Abbildung 2: Vereinfachtes Beispiel für einen Wartungsprozess; Aufgabe mit Torso symbolisiert Zuweisung einer Aufgabe an einen Mitarbeiter (zu finden in seiner To-Do-Liste) – die Uhr am Aufgabenrand stellt sicher, dass die Reaktionszeit des Service Technikers eingehalten wird; Aufgabe mit Zahnrad symbolisiert den Aufruf einer technischen Schnittstelle zur Maschine; Aufgabe mit Briefumschlag symbolisiert den Versand einer Nachricht

Fazit

Die Umstellung von einem komplett manuellen Fertigungsprozess zu einem vollautomatisierten, vollintegrierten Fertigungsprozess ist ein enormes, komplexes und kostspieliges Unterfangen. Die graduelle Integration menschlicher Arbeitskräfte durch modellbasierte Integration und Aufgabenzuweisungen ermöglicht einen schrittweiseren, iterativen Ansatz. Steigt die Anzahl der Prozessausführungen, weil die Ausbringungsmenge gesteigert werden sollen, können Aufgaben, die den Mitarbeitern zugewiesen wurden, ggf. zu einem späteren Zeitpunkt vollautomatisiert werden. In der Praxis sind die Prozessabläufe umfangreicher und sehr unternehmensindividuell. Die BPMN ermöglicht hier eine leichte Anpassung und Erweiterung an die Gegebenheiten und bietet außerdem eine visuelle Darstellung zur Analyse, um immer wieder Abläufe zu hinterfragen und kontinuierlich zu verbessern!