Fangen wir mit der Zukunft nach 2025 an und mit dem, was Planer und Entscheider von Siemens Healthineers im Blick haben: Da kreisen die Gedanken um ein mögliches Medtech Metaverse. Es geht darum, künftig viel stärker Data Science und KI zu nutzen und die Nachhaltigkeit weiter voranzutreiben. „Wir bewegen uns konsequent in die durchgängig digitalisierte Welt.“ So fassten es Dr. Jens Fürst, Principal Key Expert Automatisierung & Digitalisierung, und Dr. Markus Kaupper, Leiter Digitalisierung, in Forchheim im Juli 2024 zusammen. Dort legt Siemens Healthineers mit einem neuen Technologiecenter den Grundstein für künftige Entwicklungen: Der Geschäftsbereich Power & Vacuum Products (PV) geht mit einem digitalen Leuchtturmprojekt, dem High Energy Photonics Center oder kurz HEP, an den Start.
Darin ist das Know-how für die Erzeugung von Röntgenstrahlung im neuen Gebäudekomplex gebündelt. Produktions-, Forschungs- und Entwicklungs-, Logistik- und Bürobereiche sollen auf etwa 69 000 m² entstehen, rund 800 Menschen werden hier arbeiten. „Vorhaben in solchem Ausmaß gibt es derzeit nicht so oft“, sagt Digitalisierungsleiter Kaupper. Und ergänzt: „Man könnte fast sagen, dass es ein bisschen verrückt scheint, im ganzen Bereich auf einen Schlag den gesamten Lebenszyklus zu digitalisieren und zu automatisieren. Aber wir sind stolz darüber, wo wir mit dem Vorhaben heute schon stehen.“
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Planungen für das Projekt laufen seit mehreren Jahren
Planungen und Vorbereitungen liefen mehrere Jahre lang, um nun modernste Industrie-4.0-Standards umzusetzen. Das Ziel: die gesamte Anlage und ihre Prozesse in einem digitalen Zwilling abzubilden. Simulationen sollen helfen, Fertigungslinien und Produktionsabläufe mit Blick auf Effizienz, Zeit und Kosten zu optimieren. Alle Fertigungsschritte sind über eine einheitliche Software angebunden und lassen sich so aufeinander abstimmen.
Den Anstoß zum Projekt brachte die Erkenntnis, dass Veränderungen erforderlich waren: Steigende Stückzahlen bei Medizinprodukten für die Bildgebung und die Einführung neuer digitaler Technologien verlangten es, Fachleute verschiedener Disziplinen unter ein Dach zu bringen. Röntgenröhren und Hochspannungsgeneratoren beispielsweise werden bisher an zwei Standorten in Erlangen entwickelt und gefertigt. Dort sind weder Layout noch Fertigungsbereich auf dem neuesten Stand der Technik. Und Datenkonnektivität, Digitalisierung und Automatisierung sollten verbessert werden.
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Digital-Native-Fabrik: Produkte und Prozesse verändern sich
Das Richtfest fand Ende 2023 statt, das Jahr 2024 steht ganz im Zeichen des Hochlaufs. Kaupper spricht in diesem Zusammenhang vom Entstehen „unserer ersten Digital-Native-Fabrik“. Dabei geht es um Digitalisierung in zwei Richtungen: sowohl die Planungs- und Entstehungsphase der Smart Factory als auch die hier beheimatete Entwicklung und Fertigung der Medizinprodukte werden durchgängig digital.
Digitaler Zwilling verspricht Vorteile – aber es gibt ungeklärte Rechtsfragen
Bezogen auf Medizingeräte im Gesundheitsweisen allgemein geht es derzeit darum, komplexe Prozesse an den Medizingeräten einfacher zu bedienen. Der nächste Schritt ist, mit intelligenten Algorithmen bildbasiertes und textbasiertes klinisches Wissen zusammenzuführen. Die Zukunft werde digitalen Patientenzwillingen gehören und intelligenten Geräten. Mit generativer KI sollen Patienten mit dem digitalem Zwilling kommunizieren können.
Durch Digitalisierung soll aber auch der Weg zum Produkt im neuen Technologiecenter in Forchheim neu beschrieben werden. Manches, was heute zur Verfügung steht, konnte man 2017, als die Überlegungen begannen, noch nicht einplanen, weil es im Projekt erst entwickelt worden ist. „Der Einsatz des Digitalen Zwillings im Engineering, das Internet of Things, KI und große Sprachmodelle – in all diesen Bereichen war damals noch wenig definiert“, erinnert sich Jens Fürst.
Um von Erfahrungen anderer zu profitieren, hat das Team Benchmark-Besuche an mehreren Standorten der Siemens AG gemacht sowie bei Porsche und BMW. Wobei klar war, dass Vorbilder für das, was Siemens Healthineers tun will, nicht in der Großserienproduktion der Automobilindustrie zu finden sein würden. „Wir haben uns gezielt mit Lösungen für kleinere Serien beschäftigt“, berichtet Kaupper – also mit dem, was am nächsten dran ist an der Entwicklung und Fertigung von Hightech-Geräten in geringen Stückzahlen. Eine Erkenntnis lautet: Automatisieren und Digitalisieren um jeden Preis führt nicht zum Ziel. „Wenn ich den Aufwand betreibe, einen digitalen Zwilling zu erstellen, muss ein klarer Nutzen daraus entstehen“, betont der Digitalisierungsleiter.
Performance-Zwilling soll zeigen, was wo gut läuft
Aus all ihren Anforderungen haben die Beteiligten für das Projekt in Forchheim einen maßgeschneiderten digitalen Use-Case-Katalog erstellt. Entlang des Produktlebenszyklus sind mehrere digitale Zwillinge im Einsatz: in der Entwicklung, aber auch in der Produktion. Münden soll das in Echtzeit-Einblicke, die ein digitaler „Performance-Zwilling“ zusammenfasst: Er soll das „Master Control Center“ sein und zeigen, was gerade wie gut läuft.
Diese Ziele will Siemens Healthineers Schritt für Schritt erreichen – die Entscheider haben mehrere Horizonte definiert, für die jeweils mehrere Jahre eingeplant sind. „Besucher sprechen uns manchmal darauf an, dass es in einem so digitalisierten Umfeld zum Beispiel in der Logistik noch einige Labels und Barcodes gibt“, sagt Kaupper. „Aber es muss auch Dinge geben, die später kommen – und auf diesem Aspekt lag bisher nicht unsere Priorität.“ Zunächst ging es darum, spezifische Anforderungen möglichst nahe an heutigen Standards zu erfüllen – um die IT-Kosten im Rahmen zu halten, Normen gerecht zu werden und auch später schnell etwas anpassen zu können. Das erfolgte in Kooperation mit Partnern, allen voran Siemens Digital Industries, aber auch SAP oder Microsoft. Kaupper berichtet: „In unserer Digitalisierung und Automatisierung sind heute Aspekte vertreten, zu denen wir interessierte Anfragen aus der Fachwelt bekommen.“
Zu den Herausforderungen im Projekt zählt er das Mitnehmen der Mitarbeiter. „Wir haben jetzt die Grundlage, um mit dem digitalen Schatten zu arbeiten – auch wenn wir noch nicht vom Metaverse sprechen. Aber das, was wir haben, müssen wir an die Mitarbeiter heranbringen, müssen zum Beispiel die Visualisierung verbessern.“
Wie es weitergeht? Mehr Nachhaltigkeit soll durch optimierten Energieverbrauch erreicht werden. Und ein Thema, bei dem Kaupper sagt, „da ist Musik drin“, ist der Einsatz generativer KI . „Da starten wir mit Blick auf den Produktionszwilling.“ Mit „PV4.0“ will der Geschäftsbereich Herausforderungen der komplexer werdenden Welt und den Wettbewerb der Zukunft meistern. Wie gut das klappt, soll sich in Forchheim zeigen – um das Modell dann zu übertragen.
Um im Dienste der Nachhaltigkeit Transportwege zu verkürzen, wurden für das HEP-Center regionale und recyclingfähige Baustoffe eingesetzt(Bild: Siemens Healthineers)
Zum High-Energy Photonics Center (HEP)
In Forchheim errichtet Siemens Healthineers „eine der modernsten Fabriken für Medizintechnik-Komponenten in Europa“. Die Inbetriebnahme des High-Energy Photonics Center ist für 2024 geplant.
Mit 350 Mio. Euro steht dieses Projekt für die größte Neubau-Einzelinvestition bei Siemens Healthineers. Neben modernster Technik für Entwicklung und Produktion der Medizingeräte ist Nachhaltigkeit das Ziel.
Der neue Campus wird über automatisierte Anlagen verfügen, die helfen,
- die Produktionskosten zu reduzieren,
- die Qualität der Produkte zu erhöhen und
- ausreichend Kapazitäten für weiteres Wachstum bereit zu stellen.
Der Neubau soll nahezu CO2-neural betrieben werden können. Da für die Produktionsprozesse viel Energie und Kälte benötigt wird, entwickelte Siemens Healthineers ein Energiekonzept, das beispielsweise Abwärme aus den Produktionsprozessen nutzt und Wärme durch Rückkühler zurückgewinnt. Auf den Dachflächen laufen Photovoltaik-Anlagen mit etwa 1,5 GWh/a Ertrag. Auch hocheffiziente Wärmepumpen sowie der Bezug von grüner Energie sollen die CO2-Emissionen reduzieren.
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