Vernetzung für automatisierte Produktion

Die intelligente Fabrik

| Autor / Redakteur: Lars Vogel / Redaktion IoT

Mithilfe einer Datenbrille Mock-Ups schon vor der Produktion tatsächlich erleben.
Mithilfe einer Datenbrille Mock-Ups schon vor der Produktion tatsächlich erleben. (Virtual Reality in der smart factory)

Die Verknüpfung der Systeme innerhalb der Produktionskette ist aktuell noch die größte Hürde für eine flächendeckende Implementierung der Smart Factory-Technologien. Zukünftig werden Insellösungen von vollständig vernetzten und automatisierten Prozessen abgelöst.

Ziel der Smart Factory ist es, die mechanische Fertigung mit modernen Informations- und Kommunikationstechniken zu verknüpfen, um die wirtschaftliche Effizienz zu steigern. Viele Unternehmen wissen inzwischen um die Wichtigkeit neuer Technologien für die Wettbewerbsfähigkeit, dennoch hadern insbesondere herkömmliche Fertigungszweige mit der Implementierung moderner Soft- und Hardware. Sobald die Mitbewerber jedoch ihre Prozesse effizienter gestalten können, riskieren die traditionellen Unternehmen, wichtige Marktanteile zu verlieren, da sie mit den rein mechanischen Methoden mit der derzeitigen Beschleunigung nicht mehr mithalten können. Wieso also hängen noch so viele Hersteller an ihren „Traditionen“ und was sind die größten Hürden für eine Umsetzung automatisierter und vernetzter Prozesse?

Einheitliche Schnittstellen fehlen, Insellösungen regieren

Die mangelnde Verknüpfung der Altsysteme ist derzeit eine der größten Hürden hin zur Smart Factory. Unternehmen haben die meist vorherrschenden Insellösungen lange Zeit eigenständig erweitert und angepasst, was für einen gewissen Zeitraum durchaus funktioniert hat. Mittlerweile stoßen die proprietären Lösungen jedoch an ihre Grenzen. Das liegt insbesondere daran, dass die Lösungen Marke Eigenbau keine standarisierten Schnittstellen haben und somit in der Regel nicht miteinander kommunizieren können und zusätzlich einen hohen Wartungsaufwand bedeuten. Um diese Hürde zu überwinden, müssen Experten zunächst einheitliche Plattformen schaffen, die all diese unterschiedlichen Insellösungen miteinander vernetzen. Vor diesem Schritt graut es jedoch vielen Unternehmern: Was tun, wenn bei der Umstellung etwas schiefgeht und nicht gleich alles auf Anhieb funktioniert? Liegt die vollständige Fertigungskette dann brach und werden dadurch Umsatzeinbußen riskiert? Wie komplex sind die neuen Systeme und wie hoch wird demnach der Schulungsaufwand für die Mitarbeiter sein? Diese vermeintlichen Hindernisse lassen sich durch eine stufenweise Einführung der smarten Technologien weitestgehend komplett umschiffen oder zumindest verringern.

Smartphone-Herstellung in der Fabrik von morgen schon heute

Die Hauptgründe, weshalb eine Verknüpfung, Automatisierung und teils auch Virtualisierung der Fertigungsschritte wichtig ist, sind kürzere Time to Market-Zeiten und Marktzyklen. Am Beispiel von Apple lässt sich das gut erfassen: Alle ein bis zwei Jahre erscheint ein neues iPhone auf dem Markt. Derzeit sind die Smartphones durchschnittlich etwa zwei bis drei Jahre im Gebrauch. Der Bedarf an neuen Geräten ist also da und die Endkunden wollen möglichst schnell Ergebnisse sehen. Damit das Smartphone in der gewünschten, schnellen Zeit und auch Qualität geliefert werden kann, müssen alle Schritte der Wertschöpfungskette optimal ineinandergreifen.

Der erste Schritt bei der Herstellung eines neuen Produkts, wie eines Smartphones, ist in der Regel das kreative Design. Das Rapid Prototyping ist hierfür sehr gut geeignet. Hier bilden digitale 3D-Konstruktionsdaten die Grundlage für den 3D-Druck eines physischen Prototyps. Alternativ können funktionelle Mock-Ups per Virtual Reality mithilfe einer Datenbrille tatsächlich erlebt werden, bevor die erste Charge vom Band kommt. Der Vorteil an diesen Methoden: Produktmanager können durch diese technischen Lösungen die ersten kreativen Entwürfe schneller und besser begutachten, dadurch schneller Entscheidungen treffen und das Design für die Produktion freigeben. Die zuvor langwierige Anfertigung eines Prototyps entfällt dabei nahezu vollständig.

Den besten Zulieferer schnell und präzise finden

Ist die Design-Phase abgeschlossen, folgt die Bestellung der Rohstoffe. In einem Smartphone beispielsweise sind etwa 300 verschiedene Bauteile integriert. Das wiederum führt zu einer sehr komplexen, teils globalen Lieferkette und bringt damit einige Herausforderungen mit sich. Unternehmen müssen den günstigsten Anbieter finden, der die benötigte Rohstoffmenge schnell, in guter Qualität und zum besten Preis liefern kann. Verknüpfte Systeme erleichtern diese Suche ganz erheblich. Ein übergreifendes Portal ermöglicht dem Produktionsleiter, auf alle Zulieferer gleichzeitig zugreifen zu können und damit nicht jeden Zulieferer für jedes Einzelteil separat ansprechen zu müssen. Diese zentralen Portale sind ein wichtiger, erster Schritt in Richtung einer wirklich intelligenten Supply Chain.

Gewusst, wo - Smart Warehouse Management

 Im Falle einer intelligenten Lieferkette erlauben in den Werkstoffteilen eingebaute RFID-Chips oder ähnliche Technologien nach der Bestellung die Ortung der Ware und auch eine Ferndiagnose über deren Zustand. Dadurch können Unternehmen in Echtzeit nachvollziehen, wann ihre Ware eintreffen wird und später auch, wo genau sich die Teile im Lager befinden. Die Mitarbeiter können so jederzeit in der Datenbank prüfen, ob der Lagerbestand noch ausreicht und in welchem Zustand die Ware ist. Unternehmen können die prozessuale und betriebliche Effizienz stark steigern, da das manuelle Eintragen im ERP-System, das Scannen der Produkt-Codes und das fehleranfällige Prüfen aller Waren per Lieferschein entfällt. Das Smart Warehouse Management erleichtert und beschleunigt damit die manuellen, datenintensiven Lagervorgänge.

Die genannten Anwendungsszenarien dienen in diesem Fall nur als Ausschnitt der vielfältigen Möglichkeiten der Smart Factory-Technologien. Um diese jedoch in vollem Ausmaß nutzen zu können, müssen Unternehmen die proprietären Systeme in einem übergreifenden, cyberphysischen System vereinheitlichen. Dieses System verbindet die digitalen Daten mit den physischen Maschinen. Die richtige Umsetzung führt zu einem Wettbewerbsvorteil, der letztlich ausschlaggebend für das langfristige Bestehen am Markt sein kann.

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