Aurubis
Bereits seit über 150 Jahren stellt Aurubis Kupfer und weitere Metalle her, die für die Modernisierung unseres Lebens unverzichtbar sind. Denn smarte und vernetzte Entwicklungen funktionieren nicht ohne Metalle – egal ob es sich um erneuerbare Energien, E-Mobilität oder Digitalisierung handelt.
Die Beschaffungs- und Produktionsprozesse sind dabei hochkomplex – mit Rohstoffen aus weltweit über 30 Minen in über 50 Materialqualitäten. Um trotz dieser Herausforderungen eine stabile Produktion sicherzustellen, entwickelte Aurubis gemeinsam mit celver zunächst eine integrierte Lösung zur Konzentratplanung auf Basis von Board. Im nächsten Schritt wurde das System um eine Sales- & Operations-Planung (S&OP) erweitert, um auch die Nachfrageerfüllung noch stärker berücksichtigen zu können.
Das Unternehmen: Metalle als Fundament für Fortschritt
Bereits seit über 150 Jahren stellt Aurubis Kupfer und weitere Metalle her, die für die Modernisierung unseres Lebens unverzichtbar sind. Denn smarte und vernetzte Entwicklungen funktionieren nicht ohne Metalle – egal ob es sich um erneuerbare Energien, E-Mobilität oder Digitalisierung handelt. Die Kernkompetenz des Unternehmens liegt dabei in der Verarbeitung und optimalen Verwertung komplexer Konzentrate und Recyclingrohstoffe zu Metallen höchster Reinheit.
Jährlich produziert Aurubis im europäischen Hüttenverbund mehr als 1 Mio. Tonnen börsenfähiger Kupferkathoden mit einem Reinheitsgehalt von 99,99 % und verarbeitet diese zu vielfältigen Vorprodukten aus Kupfer oder Kupferlegierungen weiter. Nachhaltigkeit steht dabei an erster Stelle und ist fest in der Unternehmensstrategie verankert. Bereits heute setzt Aurubis bei der Metallherstellung zu 50% auf Recyclingmaterial, um die Themen Rohstoffsicherung und Umweltschutzoptimal verbinden zu können. Dieser Anteil soll künftig noch weiter ausgebaut werden.
Die Fakten auf einen Blick:
✓ Höhere Qualität der Nachfrageprognose auf Basis statistischer Forecasts & KI
✓ Automatisierte und transparente Prozesse
✓ Intuitive Nutzbarkeit
✓ Bessere Lieferzuverlässigkeit durch optimale Bestände
Die Herausforderung: Nachfrage und Produktion abstimmen
Die Beschaffungs- und Produktionsprozesse in der Metallurgie sind äußerst anspruchsvoll. Aurubis bezieht seine Rohstoffe beispielsweise aus über 30 Minen weltweit. Innerhalb der Produktion müssen dabei 24 Elemente und 50 verschiedene Materialqualitäten berücksichtigt werden. Das macht den Beschaffungsprozess sehr komplex und anfällig: Kleine Störungen in der Transportkette können sich nicht nur auf die Produktionsmenge, sondern auch die verfügbaren Qualitäten auswirken.
Es bedarf daher einer möglichst genauen Planung mit kontinuierlichem Monitoring, um ggfs. notwendige Anpassungen im Produktionsprozess schnell einleiten zu können. Aurubis begann daher gemeinsam mit celver eine integrierte Lösung für die Konzentratplanung auf Basis von Board aufzubauen. (Weitere Details zum Startprojekt erfahren Sieder dazugehörigen Case Study.)
„Wir schließen mit unseren Kunden Verträge über konkrete jährliche Abnahmemengen für bestimmte Produkte in festgelegten Qualitäten“, erklärt Christoph Petzke, Manager Sales& Operations Planning von Aurubis. „Entsprechend spielt auch die Erfüllung der Nachfrage in unserer Planung eine große Rolle.“ Um auch diesen Aspekt noch stärker zu berücksichtigen, entschied sich das Projekt-Team für eine Ausweitung des bestehenden Planungssystems in Richtung Sales & Operations Planning (S&OP).
Die Lösung: Mehr Treffsicherheit durch Machine Learning
Mit Unterstützung von celver wurde mit dem Aufbau einer Machine-Learning gestützten Demand-Planung begonnen, um sowohl saisonale als auch außergewöhnliche Effekte noch besser mit einbeziehen zu können. Auf Basis des celver Forecasting Framework konnten schnell gute erste Ergebnisse für die vier größten Werke erzielt werden. Heute werden dort alle Materialgruppen unterstützt durchmoderne Algorithmen in Board beplant. Dieser Ansatz ermöglicht einen rollierenden Forecast mit Blick auf die nächsten 12 Monate und hat die Prognosegenauigkeit deutlich verbessert.
Da die Werke unterschiedliche Vorsysteme nutzen, mussten jedoch zunächst das Olener MES-System und die SAP-Daten aus Hamburg angeschlossen und hinsichtlich Kundennummern, Materialnummern, etc. integriert werden, um verwertbare Ergebnisse zu erhalten. Die Datenharmonisierung war dabei ein wesentlicher Faktor, um eine einheitliche Sicht und Vergleichbarkeit zu erreichen.
„Die initialen statistischen Forecasts sind eine gute Basis für unser S&OP-Team“, erklärt Christoph Petzke die weitere Vorgehensweise. Hier wird auf Basis der geschlossenen Kundenkontrakte eine jährliche Verteilung der Abnahmemengen festgehalten, welche durch KI-gestützte Algorithmen auch saisonal verteilt werden. „Selbstverständlich können alle Werte gemäß eigener Erfahrung und Einschätzung innerhalb der monatlich rollierenden Planung übersteuert werden, bevor sie an den S&OP-Manager zur finalen Freigabe übermittelt werden. Bei Bedarf können einzelne Ergebnisse zudem über die integrierte Chat-Funktion direkt im Systemdiskutiert werden – das macht den Abstimmungsprozess sehr effizient.“
Für möglichst genaue Prognosen und Plausibilitätsprüfungen werden die Machine-Learning-Daten monatlich aktualisiert und die errechneten Werte automatisch in der Planung genutzt. Auf diese Weise wird schnell deutlich, ob die vereinbarten Mengen von den Kunden auch abgenommen werden und welche Auswirkungen Abweichungen ggfs. auf die weitere Produktionsplanung haben.
Auf Basis der Nachfrage werden die Mengen nun unter Berücksichtigung der Kundenverträge auf die verschiedenen Werke verteilt. Hierbei müssen insbesondere Limitationen hinsichtlich der Kapazitäten der Werke für mögliche Auslieferungen beachtet werden. Wenn diese Kapazitäten in den Werken überschritten werden, ermittelt das System auf Basis der Homologation potenzielle Auftragsverschiebungen auf Woche, Material und Kundenebene. Da einzelne Kunden zur Qualitätssicherung jedoch nur von bestimmten Werken bedient werden dürfen, muss die Homologation entsprechend mit berücksichtigt werden. Es gilt daher zu entscheiden, ob ein anderes Werk die Produktion übernehmen kann oder ob auf eine andere Woche ausgewichen werden muss. Diese Kapazitäten werden auf Basis historischer Werksaktivitäten statistisch ermittelt und bei Bedarf durch den S&OP Manager korrigiert.
Sobald die Demands den Werken zugewiesen wurden, besteht die Möglichkeit, die Produktionsplanung zu starten. Hierzu können die Produktionsplaner eine Mid-term-Simulation starten und eine Short-term-Simulation anlegen. Eine Performance-Matrix auf den verschiedenen Produktionsstraßen der Werkeermöglicht zudem, durch Eingabe der zu produzierenden Materialien in Tonnen, die Schichten auf Stundenbasis pro Tag zu pflegen oder die Schichtzeiten zu ermitteln.
Wichtig ist dabei, auch die geplanten Downtimes für Wartungsarbeiten mit einzubeziehen. Müssen beispielsweise nach Verunreinigungen Metallreste aus dem Ofen entfernt werden, kann das Werk bis zu 14 Tage stillstehen. Auch diese Effekte werden über das neue S&OP-Modul in Board geplant, um vorher noch möglichst viel ausliefern zu können und gleichzeitig das Lager nicht leerlaufen zu lassen.
Aufgrund der hohen Transparenz in Bezug auf die geplanten Demands und die Produktion kann nun auch eine Reichweitenanalyse auf den einzelnen Materialienvorgenommen werden um die KPI „On time in Full“ (OTIF) zu optimieren. Falls die gewünschten Mengen nicht produzierbar sind, können die Demands in einem „Reactive Swapping“ von einem Werk zu einem anderen ausgelagert werden oder auf eine andere Woche verschoben werden.
Um die Angebotsnachfrage optimal steuern zu können, erhalten die S&OP-Manager zudem tagesaktuelle Reports, um das Verhältnis zwischen aktuellem Bestand und Bedarf im Blick behalten zu können. Im Abgleich mit historischen Werten können Abweichungen direkt im System per Drill-Down genauer analysiert und mögliche Maßnahmen evaluiert werden. Gab es beispielsweise einen ungeplanten Stillstand, der zu Verzögerungen führt? Welches Werk könnte für welche Aufträge Abhilfe schaffen?
„Die Einbeziehung von Machine-Learning-Daten hat unsere Forecasts deutlich verbessert“, resümiert Christoph Petzke. „Unsere Planer bekommen sehr gute Ausgangswerte und können ihre Expertise gezielt einsetzen. Das spart Zeit und hilft, die Fehlerquote deutlich zu reduzieren.“
Automatische Plausibilitäts-Checks sorgen für zusätzliche Sicherheit und Vertrauen in die Zahlen. Die aktuell 57 Anwender schätzen zudem die intuitive Bedienbarkeit für ihre tägliche Arbeit mit dem Planungs-System. Tagesaktuelle Werte und transparente Prozesse ermöglichen es auch bei unerwarteten Ereignissen, schnell passende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Davon profitieren auch die Kunden: Das Ziel, die Termintreue weiter zu steigern könnte mit der Einführung der neuen Forecast-Methoden voll erfüllt werden.
„Bei der Metallverhüttung haben wir einen sehr komplexen End-to-End-Prozess vom Kundenbedarf bis zur Produktion“, erläutert Tim Nagel, Director Group Sales & Operations Planning, die besonderen Herausforderungen bei Aurubis. Das Projekt wurde daher iterativ umgesetzt und mit klaren Zielen pro Abschnitt kontinuierlich optimiert. Im Laufe der Zeit kamen auf diese Weise viele weitere Einsatzbereiche hinzu: von der Reichweiten-Analyse über die Simulation der Mindestmengen bis hin zum Kunden-Clustering. „Auch für die Zukunft haben wir bereits viele weitere Ideen“, erklärt Tim Nagel abschließend. „Wir freuen uns mit celver einen zuverlässigen und kreativen Partner an der Seite zu haben, der diese Ziele mit uns umsetzt .“
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