Smart Factory

Die Fabrik steht schon immer im Zentrum der Optimierungs- und Innovationsansätze in der produzierenden Industrie. Auch die Steigerung der Effektivität und Effizienz, die der Einsatz von IoT- bzw. Industrie 4.0-Technologien verspricht, setzt unmittelbar an den Prozessen und der Organisation der Fabrik – der Smart Factory – an. Der Weg zur Steigerung von Qualität und Output bei geringerem Ressourceneinsatz führt dabei über ein umfassendes Konzept der operativen Exzellenz, wobei sich folgende Elemente als besonders werttreibend erwiesen haben:

• Assistenzsysteme entlasten in der Smart Factory die Mitarbeiter bei physischen Aufgaben. Dies erfolgt auf physischer Ebene beispielsweise durch teilautonome oder autonome Transport- und Robotik-Systeme oder durch vernetzte digitale Lösungen wie Apps, Factory Clouds oder Augmented Reality-Anwendungen wie Smart Glasses.
   
• Die dezentrale Organisation zeigt sich in der Smart Factory in der Auflösung der hierarchischen pyramidalen Struktur zugunsten eines am Wertschöpfungsprozess ausgerichteten Netzwerks. Diese Transformation reduziert den Steuerungsaufwand und erlaubt eine weitgehend autonome Koordination der einzelnen Netzwerkelemente und produktionsrelevanten Software-Lösungen wie ERP, MES oder PPS. Die Basis dafür bilden der Einsatz von M2M-, RFID- oder Smart-OTS-Technologien sowie die Ausstattung der Maschinen, Werkstücke und Produktionsräume mit Sensorik.
   
• Die Echtzeitkontrolle von Produktion und Qualität (Real Time Production Control und Real Time Quality Control) erlaubt die Echtzeit-Erfassung zentraler Prozessparameter und einen kontinuierlichen Abgleich mit Musterwerten. Dadurch können Gegenmaßnahmen innerhalb von Millisekunden ergriffen werden, was z. B. zur signifikanten Reduktion von Ausschuss, Senkung der Qualitätskosten und der Vermeidung von Maschinenschäden führt.
   
• Predictive Maintenance kombiniert statistische Prognosemodelle mit Sensor-Technologien wodurch sich Kosten dramatisch senken lassen, weil die Wartung genau dann stattfindet, wenn sie notwendig ist und sich Produktionsstopps durch Totalausfälle vermeiden lassen. Darüber hinaus erlaubt die Analyse von Betriebsdaten und Belastungsszenarien eine optimale Allokation der Produktionsressourcen und die Vermeidung von Leerlauf oder Überlastung. Gleichzeitig sind Predictive Maintenance-Ansätze mit Condition Monitoring-Systemen zur permanenten Überwachung besonders kritischer Elemente kombinierbar, was eine hohe Verfügbarkeit der Maschinen bei signifikant sinkenden Kosten erlaubt.
   
• Was macht die „Intelligenz“ der Smarten Fabrik aus? Ein zentraler Punkt ist eine langfristig orientierte Big Data Strategie zur Implementierung sowie Vernetzung von Industrie 4.0- / IoT-Technologien und Prozessen. Denn in der Smart Factory fallen nach erfolgter Digitalisierung immense und komplexe Datenmengen an. Nur wer diese Datenmengen beherrscht und steuert, kann die Verfügbarkeit darauf aufbauender Services gewährleisten und die Qualität der Entscheidungsprozesse verbessern.
   
• Digitale Zwillinge (Digital Twins) erhalten dabei eine zunehmende Bedeutung. Digital Twins sind virtuelle Modelle, die physische Objekte und Prozesse vollständig in Echtzeit abbilden und dadurch präzise Vorhersagen über die Performance, die Schwachstellen, Materialermüdung oder sonstige Risiken erlauben. Sie ermöglichen umfassende Transparenz über die Fabrikgrenzen hinaus, so dass auch Zulieferer und Kunden in Echtzeit eingebunden werden und die Wertschöpfungskette im Hinblick auf Strukturen, Prozesse und Ressourcen ganzheitlich optimiert werden kann.
   
• Digital Shopfloor Management in der Smart Factory ermöglicht eine Steuerung der Prozesse vor Ort in Echtzeit. Kernelement ist eine durchgängige Visualisierung der aktuellen KPIs und Abweichungen. Darüber hinaus werden die Mitarbeiter durch ein durchgängiges Störungs- und Maßnahmenmanagement sowie eine digitale Unterstützung der Problemanalyse unterstützt. Dies führt letztendlich zu einer deutlichen Beschleunigung der Problemlösungsgeschwindigkeit und -qualität auf dem Shopfloor (schnellerer PDCA) und somit zu deutlichen Verbesserungen bei OEE und Qualität.