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Smart Factory 2025

So sieht die Fabrik der Zukunft aus

| Autor/ Redakteur: Dr. Walter Huber / M. A. Benedikt Hofmann

Die Fabrik der Zukunft muss flexibler, schneller, effizienter und nachhaltiger sein als heutige Produktionsstätten. Dies kann nur mithilfe von Digitalisierung und Vernetzung gelingen. Dieser Beitrag zeigt, worauf es auf dem Weg zur Smart Factory ankommt.

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In der Smart Factory herrscht weitreichende Vernetzung.
In der Smart Factory herrscht weitreichende Vernetzung.
(Bild: gemeinfrei / Pexels)
  • Der digitale Zwilling ist eine Grundvoraussetzung für die Smart Factory. Jedes Objekt, vom Werkzeug über das Produkt bis hin zum Gebäude, muss über ein digitales Abbild verfügen.
  • Der Mensch wird auch zukünftig Teil der Produktionsumgebung sein. Seine Aufgaben werden sich aber wandeln – weg vom Produzieren, hin zum Überwachen.
  • Die Wertschöpfung findet zukünftig nicht mehr ausschließlich in der Fabrikhalle statt. Die Produktentwicklung gewinnt hierbei zunehmend an Bedeutung.

Die Digitalisierung ist in der Industrie in vollem Gange – die Unternehmen haben (größtenteils) erkannt, dass es nicht zielführend ist, die Relevanz der Industrie 4.0 kleinzureden beziehungsweise zu missachten. Sie setzen sich mit dem Thema auseinander und investieren viel Budget in die Digitalisierung ihrer Produktionsprozesse. Es gibt verschiedenste Ansätze und Technologien zur Optimierung der Produktion. Doch wie genau soll die Fabrik der Zukunft aussehen? Worauf sollen die Unternehmen ihren Fokus setzen?

Zuallererst muss gesagt werden, dass einzelne Technologien die Fabrik von morgen – die sogenannte Smart Factory 2025 – nicht prägen. Es geht vielmehr darum, die Flexibilität, Schnelligkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit in Zeiten des demografischen Wandels zu steigern und im Hinblick auf den Fachkräftemangel das Unternehmen als attraktiven Arbeitgeber zu positionieren. Der Kundenauftragsprozess steht bei der Fabrik der Zukunft klar im Fokus.

Das zentrale Element für die Fabrik der Zukunft ist die eigene Wandlungsfähigkeit. Natürlich gibt es eine Reihe von Anforderungen an eine Smart Factory. Diese lassen sich unterteilen in: Menschen, Maschinen, Fabrikgebäude, Digitalisierung, Produkte, Logistik und das digitale Produktions- und Wertschöpfungssystem.

Digitaler Zwilling als Grundvoraussetzung

Alle physischen Objekte – sprich jedes Werkzeug, jede Maschine, jedes Teil und zu produzierende Produkt, aber auch Fabrikgebäude, Roboter und autonome Transporteinheiten – sollen in der Smart Factory 2025 durch digitale Abbilder repräsentiert werden. Mit dem digitalen Zwilling, der auch den Zustand und weitere wichtige Daten speichert, wird die Funktionalität des realen Abbildes geschaffen.

Den digitalen Zwilling wird es in verschiedenen Ausprägungen geben – je nach Produkt unterscheidet sich die Form von Konstruktionszeichnungen und dessen Umsetzung, sprich Durchlaufzeit, Produktionsfehler, daraus resultierender Nacharbeit und so weiter. Auch die Nutzung des Produktes beim Kunden wird mit einbezogen. Einen digitalen Zwilling gibt es datentechnisch spätestens schon seit es Traceability-Anforderungen gibt. Hier geht es um die funktionale Weiterentwicklung und dezentrale Steuerung.

Ein weiterer Bestandteil der Smart Factory 2025 sind smarte Maschinen. Alle Maschinen und Anlagen des Unternehmens sollen in Zukunft selbststeuernd und somit selbstlernend und selbstoptimierend agieren. Die Maschinen tauschen bedarfsgerecht Daten untereinander aus und kommunizieren miteinander. Ein wichtiger Aspekt, der hierbei jedoch oft außer Acht gelassen wird, ist die Einbeziehung des Werkzeugmanagements (Wartung/Instandhaltung, Service). Auch hierfür werden smarte Lösungen benötigt, denn das Werkzeugmanagement spielt eine große Rolle in der Qualitätssicherstellung. Smarte Maschinen benötigen aber auch eine entsprechende Infrastruktur.

Ein künstliches Bewusstsein für Produkte

Neben den Maschinen und dem Werkzeugmanagement müssen natürlich auch die Endprodukte smarter werden. Eine Art künstliches Bewusstsein erhalten die zu produzierenden Produkte bereits über den digitalen Zwilling.

So ist es möglich, Produkten selbst Wissen über die Art und Weise ihrer Produktion mitzuteilen, sodass sie sich auf lange Sicht in der Folge selbst steuern und optimieren können. Dies lässt sich am Beispiel Auto näher erläutern – über die Funktionalität des autonomen oder teilautonomen Fahrens wäre es möglich, dass die Autos sich selbst durch die Endmontage steuern. Für die Smart Factory 2025 ist es zudem zwingend erforderlich, auch die Arbeits- und Prüfpläne, die die Arbeitsschritte und deren Qualitätsüberprüfung enthalten, mit den Produktions- und Engineering-Daten zu verbinden und aus ihnen weitestgehend (automatisch) 3D-Modelle zu generieren.

Big Data und Advanced Analytics bilden gemeinsam das „Gehirn“ der digitalen Zwillinge. Sie sorgen schlussendlich für die kontinuierliche Verbesserung der intelligenten Fabrik. Eine Herausforderung, die es bis zur Smart Factory 2025 noch zu lösen gilt, ist die fehlende Transparenz – sprich welche Daten wo generiert werden und wie diese benötigt werden.

Effizienz steigern, Kosten reduzieren

Es gibt eine Vielzahl von Menschen, die behaupten, dass der Faktor Mensch zukünftig in der Produktion nicht mehr notwendig sein wird. Das ist nicht nur falsch, sondern ergibt aus wirtschaftlichen Gründen wenig Sinn. Der Faktor Mensch wird auch in der Smart Factory 2025 eine wesentliche Rolle spielen. Die Aufgaben, die der Mensch heute in der Produktion ausübt, werden sich wandeln, der Anteil an produzierender Tätigkeit wird sinken, dafür steigt der Anteil an überwachenden Aufgaben.

Dr. Walter Huber ist Management Consultant bei der Detecon International GmbH.
Dr. Walter Huber ist Management Consultant bei der Detecon International GmbH.
(Bild: Detecon International)

Damit Unternehmen die oben genannte, unerlässliche Wandlungsfähigkeit gewährleisten können, bedarf es einer smarten Logistik mit autonomen Transporteinheiten, die im Schwarm organisiert sind. In Verbindung mit anderen smarten Gegenständen, etwa den intelligenten Produkten oder Maschinen, führt die digitale Logistik zu einer deutlichen Reduzierung der Aufwände bei gleichzeitiger Steigerung der Flexibilität. Durch die Digitalisierung der Logistikprozesse ist es möglich, die Bestände weiter zu reduzieren und zugleich eine vollständige Transparenz über die gesamte Supply Chain zu realisieren – inklusive einer sensorgeschützten Überwachung des Transportweges bei entsprechend sensiblen Teilen oder Produkten. Der Schlüssel hierfür ist die Kombination aus den Technologien Cloud und Blockchain.

Neben all den bisher genannten Faktoren muss auch auf eine veränderte Wertschöpfung hingewiesen werden, denn nicht nur die Fabrik an sich wird digitaler, sondern auch die dort gefertigten Produkte. Die Wertschöpfung unterliegt hier einem Wandel, sie wird nicht mehr wie bisher ausschließlich in der Fabrikhalle erbracht, sondern jetzt vielmehr in der Produktentwicklung. Vielleicht schafft man es in der Smart Factory 2025 auch, den jetzt häufig auftretenden Streit zwischen dem Sales/Aftersales und der Produktentwicklung endgültig auf Eis zu legen – vorausgesetzt es wird bis dahin geklärt, wer schlussendlich das Sagen hat beziehungsweise die Verantwortung trägt.

Checkliste Diese Grundlagen müssen bestehen, damit die Smart Factory funktionieren kann.
  • Lean Management und damit stabile und effiziente Prozesse sind bereits vorhanden
  • Hohes Maß an Datenqualität in allen Bereichen
  • MES, PLM und ERP-Systeme werden intensiv genutzt
  • Digitale Fabrik für Fabrikplanung und Prozesse ist bereits Praxis
  • Innovations- und Veränderungsfähigkeit werden vom Management vorangetrieben
  • IT- und Prozessstandardisierung ist flächendeckend vorhanden
  • Unternehmensvision, Unternehmens- und IT-Strategie werden intensiv praktiziert und gelebt
  • Wenn man sich die Faktoren ansieht, die für den Aufbau einer Smart Factory erforderlich sind, stellt man schnell fest, dass dies keinesfalls eine einfache Aufgabe ist. Es bedarf eines Zusammenspiels verschiedener Technologien und Ansätze, um die Smart Factory 2025 zu realisieren. Zuvor ist es aber zwingend notwendig, offene Fragen, beispielsweise die Frage über die Datenhoheit der erfassten Produktions- und Maschinendaten, zu klären. Bei der Umwandlung einer bereits bestehenden Produktion oder bei einer Neukonzeption einer Fabrik muss es ein methodisches Vorgehen geben, von dem die Vision und die Strategie abgeleitet werden. Dies ist natürlich nicht in einem Schnellschuss möglich, sondern ist ein langwieriger Prozess mit einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess.

    Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal MM MaschinenMarkt erschienen.

    * Dr. Walter Huber ist Management Consultant bei der Detecon International GmbH.

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