Das High Energy Photonics Center: Siemens Healthineers optimiert Fertigung mit Azure

Um den weltweit wachsenden Bedarf nach bester Gesundheitstechnologie langfristig zu decken, wollte Siemens Healthineers Entwicklung und Fertigung optimieren. Dafür wurden Digitalisierungs- und Automatisierungsansätze als Gesamtlösung integriert.

Mit dem Einsatz von Microsoft Technologie hat Siemens Healthineers das High Energy Photonics Center in Forchheim aufgebaut. Azure Cloud Services, Microsoft 365 und KI vernetzen in der ersten voll digitalisierten Fabrik Menschen, Maschinen und Wissen.

Im Zusammenspiel verschiedener Technologien wird die Produktion im HEP auf Anomalien analysiert. Zudem werden Brüche in den Kommunikationslinien eliminiert und zentrales Wissen einfacher zugänglich gemacht. Dadurch wird die Produktivität erhöht.

Die Herausforderung: Komplexe Fertigungsprozesse brauchen moderne Lösungen

Wenn das Röntgengerät die Lampe ist, mit der Patientinnen und Patienten durchleuchtet werden, um präzise Diagnosen zu stellen, dann ist der Röntgenstrahler die Glühbirne dieser Lampe. Diese Birne muss funktionieren, möglichst langlebig sein und vorausschauend ausgetauscht werden können – nur dann lässt sich die medizinische Versorgung gewährleisten. Siemens Healthineers produziert genau solche Röntgenstrahler sowie die dafür benötigten Generatoren und Steuerelemente. Der Produktionsprozess ist sehr komplex, die Produktionsfläche in verschiedene Schritte unterteilt: Über Logistikflächen wird die Materialversorgung der Produktionslinien gesteuert, die Herstellung der Vakuumbaukomponenten der Strahler erfolgt in einem Reinraum mit kontrollierten Bedingungen – dabei kommen Robotik-Lösungen zum Einsatz. Entlang von Montagelinien bauen die Shopfloor-Mitarbeitenden die Röhren in die Strahler ein. Vor Versand testet Siemens Healthineers noch einmal intensiv in einem Prüffeld, bevor die Strahler in Computertomographie- und Angiographie-Geräten verbaut in medizinische Einrichtungen auf der ganzen Welt geliefert werden. Doch die Nachfrage wächst kontinuierlich und schnell. „Eine zuverlässige und vernetzte Produktionsumgebung ist essenziell, um den hohen Anforderungen des medizinischen Sektors gerecht zu werden“, fasst Peter Schardt, CTO von Siemens Healthineers, die Herausforderung zusammen.

Ein solches Umfeld zu schaffen, war eine große Aufgabe: Um Produktionslinien und die einzelnen Prozessschritte besser aufeinander abzustimmen, braucht es viel Platz in einer Fabrik – gleichzeitig stießen bestehende Standorte wegen des gestiegenen Produktionsvolumens an ihre physischen Grenzen und konnten nicht weiter ausgebaut werden. Obwohl ein großer Teil des Prozesses bereits digitalisiert war, war ein Streaming von Echtzeitinformationen noch nicht möglich – genauso wie eine tiefgehende Datenanalyse, zum Beispiel von Prozess-Anomalien entlang der Produktion.

Wir haben uns deshalb dazu entschieden, mit dem High Energy Photonics (HEP) Center in Forchheim unsere erste, nativ digitale Fabrik aufzubauen – in enger Zusammenarbeit mit Microsoft.

Horst Schmidt, Leiter des Geschäftsbereichs Power & Vacuum, Siemens Healthineers

„Wir haben uns deshalb dazu entschieden, mit dem High Energy Photonics (HEP) Center in Forchheim unsere erste, nativ digitale Fabrik aufzubauen – in enger Zusammenarbeit mit Microsoft“, so Horst Schmidt, Leiter des Geschäftsbereichs Power & Vacuum bei Siemens Healthineers. „Um alle Bereiche der Fabrik zu digitalisieren, brauchten wir verschiedenste digitale Lösungen, die nahtlos ineinandergreifen.“ In verschiedenen Microsoft Technologien fand Siemens Healthineers die Mittel für die Verwirklichung der smarten Fabrik.

Die Lösung: Automatisierung und digitale Vernetzung mit Microsoft in allen Kernbereichen

Auf 69.000 Quadratmetern arbeiten im HEP Center in Forchheim heute 800 Menschen gemeinschaftlich an modernsten Lösungen der diagnostischen Bildgebung sowie an der Entwicklung und Fertigung von Kernkomponenten für die Computertomographie-, Röntgen- und Angiographie-Systeme des Unternehmens. Drei Produktions-, und sechs Bürogeschosse sowie ein Technikgebäude sind zu 100 Prozent digital vernetzt. Die Basis dafür bildet moderne Cloud-Technologie.

Vernetzte Maschinen: Moderne Cloud-Technologien verschlanken Fertigungslinien

Durch die Nutzung von Azure und die Integration von IoT-Technologien im HEP-Center hat Siemens Healthineers nicht nur einzelne Maschinen, sondern die gesamte Produktionsumgebung vernetzt. Eine digitale Cloud-Infrastruktur steigert die Prozesseffizienz und hilft dabei, fundierte Produktionsentscheidungen zu treffen.

Ein Schlüsselelement sind digitale Zwillinge, also virtuelle Modelle der Produktionsanlagen. Sie dienen als Grundlage für Simulationen zur Optimierung der Produktionsprozesse und Vorhersage potenzieller Probleme. „Damit haben wir Predictive Maintenance nicht nur bei unseren Produkten im Feld, sondern auch in unserer Fabrik eingeführt“, erklärt Jens Fürst, Principal Key Expert Digitalisierung & Automatisierung bei Siemens Healthineers. Bei der Analyse der Daten aus den Anlagen hilft im HEP künstliche Intelligenz (KI): Über Azure Machine Learning und Azure KI Studio nutzt Siemens Healthineers Echtzeit-Informationen, die von Maschinen im HEP gesammelt, vernetzt und aggregiert werden. „Mithilfe von Machine Learning haben wir KI-Anwendungen für das HEP entwickelt, mit denen wir riesige Mengen an Daten analysieren und Anomalien innerhalb unserer Produktionslinien entdecken können“, so Markus Kaupper, Leiter Digitalisierung für das HEP Center bei Siemens Healthineers. Das ermöglicht ein ganzheitliches, datenbasiertes Management der Produktion: Maschinen können präventiv gewartet werden, noch ehe sie ausfallen. Während der Fertigung werden mögliche, unbekannte Anomalien in Echtzeit erkannt, um zu reagieren, bevor es zu Ausfällen kommt.

Durch unsere KI-Anwendungen aus Azure KI Studios reduzieren wir Störungen und senken so die Produktionskosten.

Markus Kaupper, Leiter Digitalisierung für das HEP Center, Siemens Healthineers

„Durch unsere KI-Anwendungen aus Azure KI Studios reduzieren wir Störungen und senken so die Produktionskosten“, fasst Markus Kaupper zusammen.

Vernetzte Menschen: Teams und DevOps für agile Kollaboration und Innovation

Genauso wichtig wie vernetzte Maschinen ist im HEP die gut vernetzte Zusammenarbeit der Menschen. Microsoft Teams als zentrale Plattform für Kollaborationen zwischen Shopfloor und Büros hilft dabei, Entscheidungen schnell zu treffen und Prozesse kontinuierlich zu verbessern. „Fertigungsaufträge, die im Büro eingehen, können wir so nahtlos und schnell in die Produktion nachsteuern“, so Markus Kaupper. Eine weitere Schlüsselinnovation war die Verbindung von Azure DevOps mit Microsoft Teams. Über eine Ticket-Logik für die Störungsbearbeitung können die Mitarbeitenden in der Fabrik umgehend ihre Kolleginnen und Kollegen im Büro informieren.

Die Implementierung dieser Lösungen ist aber nur der Anfang. Kontinuierliche Innovation und Anpassung an neue Herausforderungen sind Teil der Kultur von Siemens Healthineers. Digitale Fähigkeiten werden stetig erweitert, während eine Kultur des Lernens und der ständigen Verbesserung im Fokus steht.

Mit Azure DevOps haben wir die Möglichkeit, flexibel und schnell auf sich rasch ändernde, digitale Anforderungen zu reagieren.

Jens Fürst, Principal Key Expert Digitalisierung & Automatisierung, Siemens Healthineers

„Mit Azure DevOps haben wir die Möglichkeit, flexibel und schnell auf sich rasch ändernde, digitale Anforderungen zu reagieren“, ergänzt Jens Fürst. „Damit schaffen wir eine Kultur des Experimentierens. So können maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Kundenanforderungen entwickelt und schnell als Prototypen aufgebaut werden.“

Vernetztes Wissen: Integration von Sprachmodellen mit Azure OpenAI Services

Ein zentraler Punkt der digitalen Strategie von Siemens Healthineers ist die Nutzung von Sprachmodellen, um den Zugang zu dem Wissen zu erleichtern, das bereits in Daten und Dokumenten gespeichert ist. Dank der Implementierung von Large Language Models mithilfe von Azure OpenAI Services können Mitarbeitende mit Dokumenten und Daten kommunizieren. So werden komplexe Informationen leicht verständlich und der Zugang zu speziellem Wissen über interne Fabrikdaten vereinfacht.

Azure OpenAI Services schafft einen dialogorientierten Zugang zu Wissen, der Mitarbeitende dabei unterstützt, fundierte Entscheidungen schneller zu treffen.

Markus Kaupper, Leiter Digitalisierung für das HEP Center, Siemens Healthineers

„Azure OpenAI Services schafft einen dialogorientierten Zugang zu Wissen, der Mitarbeitende dabei unterstützt, fundierte Entscheidungen schneller zu treffen“, erklärt Markus Kaupper.

Die Fertigungslinien sind vollständig digital vernetzt, was Störungen reduziert und die Produktionskosten verringert. Die hohe Vernetzung zwischen den Menschen innerhalb des HEP reduziert Brüche in der Kommunikation und macht die Kollaboration zwischen Shopfloor und Büro effizienter. Und durch die Vernetzung von Wissen stehen allen Mitarbeitenden Antworten auf zentrale Fragen immer dann zur Verfügung, wenn sie diese suchen.

Schon heute bildet das HEP das zentrale Element eines zukünftigen, hocheffizienten Smart Factory Netzwerkes. „Wir erleben die digitale Transformation als eine Entdeckungsreise, auf der uns Microsoft mit seinem umfangreichen Technologieportfolio und wegweisenden Konzepten unterstützt“, erklärt Jens Fürst. „Und diese Reise ist noch lange nicht zu Ende.“