12.03.2020 | Autor: Peter Renner | Lesedauer: 3 Minuten

Die Zukunft der Fertigung

Von der automatisierten Fabrik zur „Smart Factory“

12.03.2020 | Autor: Peter Renner
Lesedauer: 3 Minuten

Die Industrie 4.0 eröffnet neue Möglichkeiten und Chancen in der Fertigung. Durch moderne Technologien können immer komplexere, individuellere Kundenwünsche in einfachen, flexiblen Fertigungsprozessen abgebildet werden. Was sich in der Theorie oft einfach anhört, stellt viele Unternehmen aber vor große Herausforderungen. Sie müssen sich auf das Neue einlassen und die richtigen Maßnahmen zielgerichtet umsetzen.

Autor Peter Renner Senior Berater

Die Fertigung im Wandel der Zeit

Stellen Sie sich einmal vor, Sie stehen in einer Produktionshalle im 18. Jahrhundert. Was sehen Sie dort? Höchst wahrscheinlich nicht viel. Denn zu dieser Zeit gab es weder Maschinen, noch Strom und erst recht keine Computer oder Internet. Ein Szenario, das im Vergleich zu heutigen Fabriken unvorstellbar klingt.

Die Grundlagen der modernen Fertigung, wie wir sie heute kennen, wurden mit der Nutzung von Wasser- bzw. Dampfkraft erst im 19. Jahrhundert gelegt. Durch sie wurde die moderne Massenproduktion möglich, weshalb man diese Entwicklung rückblickend als Industrie 1.0 bezeichnet. Ende des 19. Jahrhunderts startete die zweite industrielle Revolution oder Industrie 2.0, welche ihren Ursprung in der Nutzung von Elektrizität findet. Unternehmen fertigten in Akkord- und Fließbandarbeit und ihre Fabriken wurden stetig weiter automatisiert. Erst in den 1970er Jahren begann das Zeitalter der Industrie 3.0. Damals zogen Computer in die Produktionshallen ein und Elektronik und IT ermöglichten weitere Automatisierung (Quelle: Industrie-Wegweiser).

Bezogen auf die Fertigung zeigt der Blick in die Vergangenheit, dass einzelne technologische Durchbrüche neue Möglichkeiten in der Herstellung von Produkten eröffnen. Das hat zur Folge, dass bestehende Geschäftsmodelle optimiert oder ganz neue Geschäftsmodelle entstehen konnten. Leistungen konnten dem Kunden schneller, qualitativ hochwertiger und automatisierter zur Verfügung gestellt werden, wodurch sich auch dessen Erwartungen an produzierende Unternehmen veränderten. An jeder Schwelle zwischen den industriellen Revolutionen steht also ein Sprung auf eine nächsthöhere Stufe der Leistungserbringung, die es ermöglicht die Kundenbedürfnisse besser zu befriedigen als auf der vorherigen Stufe.

Trends und Herausforderungen der Industrie 4.0

Genauso verhält es sich nun auch in der aktuellen industriellen Revolution, der Industrie 4.0, die maßgeblich durch die Digitalisierung und daraus entstandene moderne Technologien (z.B. additive Fertigung) getrieben wird.

Während die Technologien in den Industrien 1.0 bis 3.0 primär dazu beitrugen, Fabriken zu standardisieren und automatisieren, um so effiziente Massenproduktion zu ermöglichen, geht die Industrie 4.0 einen Schritt weiter. Zum einen steigt die Standardisierung und Automatisierung weiter an. Zum anderen zielen moderne Technologien darauf ab, dem Kunden nicht nur viele, sondern auch möglichst individuelle Produkte anbieten zu können.

Das Ziel der modernen Fertigung ist es also, die komplexen, individuellen Kundenbedürfnisse über einfache, flexible Herstellungsprozesse abzubilden. Im Mittelpunkt dieser Überlegung steht oftmals die Vision der sog. „Smart Factory“, also eine intelligente Fabrik, die die Komplexität der Umwelt annehmen und einfach abbilden kann.

Dimensionen einer „Smart Factory“

Die „Smart Factory“ bezeichnet vereinfacht gesagt eine Produktionsumgebung, die sich selbst organisiert. Das funktioniert, indem alle Anlagen und Logistiksysteme sowie das eigentliche Produkt virtuell miteinander in Kontakt stehen. Der Mensch muss im besten Fall gar nicht mehr in den Produktionsprozess eingreifen. In der Realität ist die perfekte „Smart Factory“ sicher nur schwer abzubilden, dennoch können die einzelnen Elemente genutzt werden, um die eigene Fertigung sukzessive zu optimieren.

Grundlage der Kommunikation zwischen den Maschinen sind Daten. Zahlreiche Informationen über z.B. Zustand oder Ort von Produktkomponenten oder Maschinen und Werkzeugen werden automatisiert in Echtzeit aufgenommen und zu Daten digitalisiert („physisch zu digital“). Hierzu werden beispielsweise Sensoren oder RFID-Chips an Maschinen, Werkzeugen oder Produktkomponenten angebracht oder Gestenerkennung bzw. 3D-Scannung genutzt. Anschließend werden die digitalisierten Informationen strukturiert und ausgewertet („digital zu digital“). Unternehmen können hierzu beispielsweise eine zentrale Datenbank aufbauen, deren Informationen über intelligente Algorithmen ausgewertet und über Cloud-Technologien bereitgestellt werden. Die gewonnenen Daten werden daraufhin in die Fertigung zurückgespielt, sodass dort durch verbesserte Vorgänge die Wertschöpfung optimiert werden kann („digital zu physisch“). Konventionelle Fertigungsmaschinen können mit erweiterten Kommunikations- und Steuerungsschnittstellen gesteuert werden, aber auch neue Technologien wie beispielsweise 3D-Drucker, Wearables oder Advanced Robotics können auf Basis der Daten genutzt werden.

Der Autohersteller BMW nutzt beispielsweise Smart Watches in der Fertigung. Dabei werden die herzustellenden Fahrzeuge in der Produktionslinie kontinuierlich lokalisiert. Die Daten werden mit weiteren Fahrzeugdaten angereichert, automatisch analysiert und anschließend verfügbar gemacht. Über die Smart Watch kann der Mitarbeiter in der Endmontage dadurch gezielt und automatisch Informationen über besondere Montageanweisungen für die Autos zugeschickt bekommen. Somit werden Montagefehler und Nacharbeiten reduziert. Außerdem können weitere Informationen, wie z.B. eine kurzfristige Reihenfolgenänderung, schnell an den Mitarbeiter kommuniziert werden (Quelle: Deloitte).

Anstoßen eigener Maßnahmen

Die Möglichkeiten der Industrie 4.0 sind nahezu unbegrenzt. Um auf dem Weg zur „Smart Factory“ die richtigen Maßnahmen anzustoßen, ist es daher unabdingbar die Erwartungen der Kunden sowie die daraus entstehenden Anforderungen an die eigene Fertigung zu kennen. Beispielsweise kann man den heutigen „Ist“-Prozess der Fertigung aufnehmen und gegen die Anforderungen der Kunden spiegeln. Oft werden hierbei schnell einige Potenziale im Prozess erkennbar.

Anschließend müssen sich Unternehmen mit den Möglichkeiten und neuen Technologien der Industrie 4.0 auseinandersetzen. Anhand dieser kann ein zukünftiger „Soll“-Prozess erstellt werden. Im Abgleich zwischen „Soll“- und „Ist“-Prozess ergeben sich Maßnahmen, die sukzes-sive umgesetzt werden können.

Neben der reinen Einführung neuer Prozesselemente ist es zudem essentiell die Mitarbeiter, die später mit dem neuen Prozess arbeiten, auf die Änderungen einzustellen und zu schulen. Bestenfalls sind die betroffenen Mitarbeiter daher früh in die Umsetzung der Maßnahmen mit eingebunden.

Wie optimieren Sie Ihre Fertigung? Welche Herausforderungen begegnen Ihnen dabei?

Beitrag teilen: