Smarte Fabrik

Aufbruch in die vernetzte Fabrik

Von Jens Bartels · 2018

Mit der Einführung von Industrie 4.0 können Produktionsunternehmen ihre Position im internationalen Wettbewerb stärken. Für den Start in die intelligente Fertigung steht für Interessierte mittlerweile eine Reihe von intelligenten Lösungen bereit. Sie reichen von leistungsfähigen MES-Systemen über Möglichkeiten des maschinellen Lernens bis hin zu smarten Helfern wie Datenbrillen.

Maschinen bauen in einer Fabrik Autokarosserien. Thema smarte Fabrik

Wer zu lange wartet, verliert oft wertvolle Zeit, um neue Technologien zu seinem Vorteil zu nutzen. Dieser Umstand gilt auch für produzierende Unternehmen. Gerade die Fertigung in einer smarten Fabrik eröffnet Unternehmen die Chance, im internationalen Wettbewerb auch künftig zu den Gewinnern zu zählen. Hierbei vernetzt sich die maschinelle Produktion dank modernster Kommunikationstechnik zu einem selbstlernenden System. Die Basis dieser modernen industriellen Revolution bildet das Internet der Dinge (IoT), das den ständigen Datenaustausch zwischen sämtlichen Beteiligten ermöglicht – vom Fertigungsroboter bis hin zum Mikrochip auf dem einzelnen Werkstück. Viele Entscheider haben die Möglichkeiten durch Industrie 4.0 verstanden. Doch wie sie die verschiedenen Elemente auf ihr eigenes Unternehmen übertragen können, fällt ihnen nicht selten schwer. Um der Vision näher zu kommen, gilt es, Schritt für Schritt an unterschiedlichen Stellschrauben zu drehen. 

Intelligent und effizient

Zu den Grundlagen von Industrie 4.0 gehört die Vernetzung und Digitalisierung von Prozessen. Entsprechend ist die Implementierung einer hochmodernen Software-Infrastruktur ein zentrales Element in Richtung einer intelligenten Fabrik. Der erste Schritt in diesem Kontext ist der Einsatz eines „Manufacturing Execution Systems“, kurz MES. Es stellt einen nahtlosen, elektronischen Informationsfluss von der Unternehmenssoftware zur Produktionslinie sowie zwischen Menschen und Maschinen sicher und sorgt im Unternehmen für eine hohe Transparenz sowie ein effektiveres Produktionsmanagement. Dadurch lassen sich Prozesse schlanker und agiler gestalten, um smarte Produkte und innovative Geschäftsmodelle zu realisieren. Erfreulich ist: Softwarelösungen können heutzutage mittels Virtualisierungs- und Cloudtechnologie, die zusätzlich Skalierung und quasi unbegrenzte Rechenressourcen mit sich bringt, bedarfsgerecht bezogen werden.

Retrofit-Lösungen

Natürlich benötigen Unternehmen für die vernetzte Produktion auch netzwerkfähige Hardware. Nur wenige Unternehmen können eine moderne Produktionshalle nach Maßstäben von Industrie 4.0 einfach auf der grünen Wiese errichten. Gerade in den Fertigungshallen des deutschen Mittelstands im Inland steht oft ein sehr heterogener Maschinenpark bezüglich Alter und Hersteller der Anlagen. „Die bestehende Hardware, die 

wir heute im Feld finden, ist nicht darauf ausgelegt, außerhalb eines abgeschotteten Netzwerks betrieben zu werden, was sich in mangelhafter Cybersecurity widerspiegelt“, erklärt Daniel Stock. „Solche Anlagen sollten nie direkt an das Internet angebunden werden, so die Empfehlung des Gruppenleiters Produktions-IT Architekturen und Integration am Fraunhofer IPA. Für ältere Anlagen kann mittlerweile allerdings auf eine Vielzahl von Cloud-Adaptern und Gateways zurückgegriffen werden. Damit ist eine günstige, schnelle und sichere Vernetzung möglich. Insgesamt entsteht gerade ein großer Markt für diese sogenannten Retrofit-Lösungen, bei denen eine veraltete Fabrik oder Fertigungslinie vernetzt und die Prozesse digitalisiert werden.

Smarte Fabrik: Anfallende Daten nutzen

Von Anfang an mitgedacht werden sollten im Rahmen von Industrie 4.0 auch die Bereiche des maschinellen Lernens und der additiven Fertigungsverfahren. Die Nutzung vernetzter Datenquellen und neuer Methoden des maschinellen Lernens eröffnet neue Möglichkeiten für Anwendungen wie etwa vorhersehende Wartung, Prozessoptimierung sowie echtzeitnahes Tracking und Tracing in der Produktion und entlang der gesamten Lieferkette. Schnell lässt sich mit dem Einsatz solcher Anwendungen die Produktivität steigern. Das gilt auch für die Integration additiver Fertigungsverfahren. In diesem Bereich ist mittlerweile ein Reifegrad erreicht, der eine Serienproduktion von Endteilen und Komponenten erlaubt. Zugleich lassen sich durch den 3D-Druck in Verbindung mit der Digitalisierung komplett neue Produktionskonzepte erarbeiten. Es sind nicht die einzigen Pluspunkte: Zugleich gewähren additive Fertigungsverfahren Anwendern maximale Konstruktionsfreiheit, auch der Druck von Bauteilen mit dreidimensionalen bionischen Strukturen ist möglich.

Smarte Hilfe bei der Fertigung

Schließlich noch ein Blick auf die smarten Helfer in der Fertigung. Zur Ausrüstung auf dem Shopfloor dürfen im Rahmen der intelligenten Produktion Smartphone oder Tablet nicht fehlen. Dabei beschränkt sich die Nutzung dieser Mobilgeräte bereits heute nicht mehr nur auf die reine Darstellung von Desktop-Applikationen. Sie dienen in der vernetzten Fertigung auch der mobilen und kontextbezogenen Informationsbereitstellung zu einzelnen Materialien, Auftragszuständen und Maschinendaten. Weitere Hilfsmittel in der intelligenten Fabrik sind smarte Datenbrillen und -Handschuhe. Smarte Datenbrillen leiten zum Beispiel Mitarbeiter Schritt für Schritt durch die Reparatur einer komplexen Anlage, smarte Handschuhe melden dem Arbeiter sofort, wenn ein Bauteil falsch montiert wird. Diese neuen Entwicklungen erfordern von den Facharbeitern auch die Aneignung neuer Fähig- und Fertigkeiten. Unternehmen müssen sich bereits jetzt darum kümmern, Mitarbeiter fit für diese Aufgaben zu machen.

Fest steht schon jetzt: Durch den Aufbau einer digitalisieren Fertigung mit Industrie 4.0-Szenarien lassen sich kundenindividuelle Lösungen so schnell wie Massenware produzieren, die jeden Produktionsschritt intelligent und vorausschauend steuern. So entstehen synchronisierte, integrierte Prozesse vom Top-Floor bis zum Shop-Floor.

Wussten Sie schon, dass …

  • Industrie 4.0 laut der Studie „Industrie 4.0 – 2017“ der International Data Group (IDG) in den Unternehmen derzeit vor allem ein Thema für die IT ist?

  • Zwei von drei IT-Abteilungen (66,4 Prozent) beschäftigen sich derzeit damit, jedoch nur jeder dritte Produktionsbereich (35,1 Prozent).

  • Verantwortlich ist meist der IT-Leiter (44,5 Prozent), der Geschäftsführer (36,3 Prozent) oder der CIO/IT-Vorstand (28,3 Prozent) und nur in jedem fünften Unternehmen der Produktionsleiter (19,5 Prozent).

  • Cloud-Plattformen sehen die befragten Experten als wichtigste Technologie im Umgang mit Industrie-4.0-Anwendungen.

  • Fast ebenso wichtig sind geeignete Sicherheitstechnologien (51,1 Prozent) sowie Lösungen für Big Data und Analysen (49,5 Prozent).

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