Was versteht man unter einer Smart Factory und welche Vorteile bietet eine „intelligente Fabrik“? Wir erklären es.
Smart Factory: Der Inhalt
Maschinenbau, Automobilhersteller oder Chemieindustrie – die fortschreitende Digitalisierung verändert die Produktion in all diesen Branchen radikal. Ergebnis ist die Smart Factory, die vernetzte Fabrik mit automatisierter Fertigung.
Maschinen koordinieren selbstständig Fertigungsprozesse, Bauteile kommunizieren eigenständig mit der Produktionsanlage oder Transporter erledigen Logistikaufgaben autonom – so sieht die digitale Fabrik (der Zukunft) aus. In dieser Smart Factory sind Menschen, Maschinen und Produkte miteinander vernetzt und tauschen Informationen aus. Basis dieser vernetzten Produktion, auch unter dem Stichwort Industrie 4.0 bekannt, ist das Internet of Things (IoT).
Was ist die Smart Factory?
Eine Smart Factory ist eine vollständig vernetzte Fabrik, in der alle Anlagen, Produkte und Prozesse über das IoT miteinander verknüpft sind. Diese weitgehend automatisierte Produktionsumgebung organisiert sich ohne allzu große menschliche Hilfe größtenteils selbst. Sie basiert auf intelligenten Produktionsanlagen, die miteinander kommunizieren, über Sensoren gesammelte Informationen auswerten und Fertigungsprozesse nahezu selbstständig koordinieren. Die Informationen zu den einzelnen Fertigungsschritten werden dabei meist über einen RFID-Chip, über WLAN, Bluetooth oder QR-Codes übermittelt.
Ein Beispiel für einen Prozess in der Fabrik der Zukunft
Der Kunde vergibt einen Auftrag direkt über das Internet und startet damit den Fertigungsprozess. Die bestellten Produkte reservieren autonom die entsprechenden Prozessschritte, buchen Maschinen oder benötigte Materialien und kontrollieren die Produktion. Bei Verzögerungen suchen sie nach Alternativen oder benachrichtigen den Kunden. Auch die Produktionsanlagen tauschen Daten aus, organisieren die Reihenfolge der Aufträge oder kümmern sich bei Bedarf um Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten.
Wichtige Technologien für die Smart Factory sind das IoT, Automatisierung, 5G, Cloud und Edge Computing sowie KI oder maschinelles Lernen für die Analyse der Daten.
Der Weg zur Smart Factory
Es erfordert im Wesentlichen vier Schritte, um die eigene Produktion in eine Produktion 4.0 zu transformieren. Hier erfahren Sie mehr dazu: Schritt für Schritt: Der Weg zur smarten Produktion.
Welche Vorteile bietet die vernetzte Fabrik?
Die kontinuierliche Überwachung und Optimierung der Fertigungsprozesse in der vernetzten, digitalisierten Produktion bieten viele Vorteile. Dazu gehören:
- Transparenz über die Produktionsprozesse durch das Sammeln und die Analyse von Daten
- Optimierte und schlanke Prozesse
- Niedrigere Produktionskosten
- Predictive Maintenance minimiert Ausfälle und Störungen
- Flexibilität: Schnelle Anpassung an neue oder veränderte Produktanforderungen
- Höhere Produktivität
- Produktion von Individualprodukten (Losgröße 1) zu Preisen von Massenprodukten (Mass Customization)
- Transparente Lieferkette
- Automatisierte, effiziente Bestellprozesse optimieren die Lagerbestandsverwaltung und senken die Lagerkosten
- Qualitätsmanagement: Die Produktqualität verbessert sich, da Fehler nahezu in Echtzeit erkannt werden
- Schnellere Markteinführung von neuen Produkten
- Aufbau neuer datenbasierter Geschäftsmodelle (Smart Services)
Predictive Maintenance
Predictive Maintenance findet vor allem im B2B-Bereich in der Industrie Anwendung. Grob gesagt geht es hier darum, durch gesammelte Daten den Zustand von Maschinen zu verfolgen und rechtzeitig zu reagieren, um Ausfälle zu vermeiden. Was sich noch alles dahinter verbirgt, lesen Sie auch hier: Das steckt hinter Predictive Maintenance.
Mass Customization
Mass Customization scheint zunächst ein großer Widerspruch zu sein – kann Masse wirklich individuell sein? Hier erfahren Sie mehr über den Trend: Masse mit Klasse: So funktioniert Mass Customization.
Digitale Zwillinge/Digital Twins
Egal ob eine Maschine noch in der Planung oder bereits im Einsatz ist: Mit einem Digital Twin lässt sich ihr gesamter Lebenszyklus abbilden. So lässt sich ausgiebig simulieren, vorhersagen und verbessern, wie die Maschine in der Praxis funktioniert, wann sie gewartet werden muss etc. Dies sichert Unternehmen zahlreiche Wettbewerbsvorteile und spart Kosten.
Mehr dazu: Der digitale Zwilling: Nachbildung der Anlage im Computer
Softwarelösungen für die Smart Factory
Das Getriebe eines jeden Unternehmens ist ein leistungsfähiges ERP-System. Dieses lässt sich klassisch im eigenen Rechenzentrum (on premises) betreiben. Da hierfür oft speziell lizenzierte Hardware erforderlich ist und die heute nötige Flexibilität und Skalierbarkeit nicht gegeben ist, zieht es mehr und mehr Unternehmen mit ihrem ERP in die Cloud. Dies bestätigt auch das Handelsblatt.
ERP
Welche Vorteile sich genau durch ein ERP-System in der Cloud ergeben, erfahren Sie hier: Fünf Gründe, warum moderne ERP-Lösungen in die Cloud gehören
MES
Zusätzlich gehört ein Manufacturing Execution System auf die Checkliste eines jeden Industrie-4.0-Planers. Ohne MES fehlt nämlich eine wichtige Schnittstelle zwischen Planung und Fertigung. Sie möchten mehr erfahren? Dann geht es hier lang: Industrie 4.0: Was macht ein Manufacturing Execution System (MES)?
Smart Services und Smart Products
Wenn die Fertigung an sich intelligenter und effizienter wird, werden auch die Produkte und Geschäftsmodelle eines digitalisierten Unternehmens mit der Zeit immer smarter.
Die Entwicklung digitaler Technologien schreitet weltweit in Hochgeschwindigkeit voran. Sie geht mit einer rasant verlaufenden Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft einher und verändert tiefgreifend die Art und Weise, wie wir leben, arbeiten und kommunizieren. Dabei entstehen immer mehr Daten durch Verbraucher und Geräte, die automatisch analysiert und zu „Smart Data“ verarbeitet und kombiniert werden können. Die Kombination dieser Daten eröffnet die Chance, daraus neue intelligente Dienste zu schaffen, sogenannte Smart Services.
Quelle: BMWi
Eigenschaften
Welche Eigenschaften ein Smart Product erfüllen muss, hat das Portal „We speak IoT“ zusammengefasst:
- Es muss eine Verbindung zum Smart Product bzw. der installierten Basis von Maschinen und Anlagen zur Übermittlung von Daten gewährleistet sein.
- Der Anbieter muss die gesammelten Daten interpretieren können, also den Kunden und das Kundengeschäft verstehen.
- Gesammelte Daten müssen auch zu einer entsprechenden Reaktion führen, beispielsweise zu einer Wartung des Smart Products.
Mehr über das Thema mit vielen anschaulichen Beispielen haben wir auch hier für Sie zusammengestellt: Smart Services: Datenbasierte Dienstleistungen und Produkte mit Mehrwert
Smart Factory vs. Industrie 4.0
Ist eine smarte Produktion automatisch dasselbe wie Industrie 4.0 oder auch Produktion 4.0? Ja und nein. Die Begriffe werden zwar oft synonym verwendet, doch beschreibt Industrie 4.0 eher den gedanklichen Überbau mit einer Reihe von Maßnahmen, die letztlich zur Entwicklung neuer Geschäftsfelder führen sollen. Das BMWi gilt hier als Initiator und wesentlicher Treiber für die digitale Transformation in der Industrie.
Was ist Industrie 4.0 und wie steht es um die Umsetzung in deutschen Unternehmen? Hier erfahren Sie mehr: Was bedeutet Industrie 4.0?
Smart Factory und die Cloud
Cloud-Technologien und -Plattformen gelten als unumgängliches Mittel, um die Digitalisierung der Industrie in die Tat umzusetzen. Denn der zusätzliche Bedarf an Rechenkapazitäten lässt sich mit der Cloud flexibel nach Bedarf decken.
Auch das Edge Computing spielt hier eine große Rolle, um insbesondere bei sehr zeitkritischen Applikationen die „Transportwege“ und damit die Verarbeitungszeit von Daten möglichst kurz zu halten.
Zudem stehen in der Cloud schlüsselfertige Applikationen bereit, die einen schnellen Start in die smarte Produktion ermöglichen. Zum Beispiel IoT-Plattformen, die Daten zusammenführen, auswerten und automatisierte Handlungen auslösen.
Mehr zum Thema: IoT-Plattformen aus der Cloud: 6 Vorteile für den Mittelstand
Dabei sind Bedenken im Hinblick auf den Datenschutz ein häufiges Thema. Wenn es um Innovationen, Prototypen und Best Practices geht, ist die Hemmschwelle groß, die Datenströme in Richtung Cloud zu öffnen. Auf der DSGVO-konformen Seite und frei von US-CLOUD-Act-Bestimmungen bleiben diejenigen Unternehmen, die eine Cloud-Lösung eines europäischen Anbieters wählen.
Die globalen Public-Cloud-Anbieter (Hyperscaler) punkten ihrerseits durch eine Fülle an Anwendungen für die Smart Factory, die direkt aus dem Appshop bezogen werden können. So legt beispielsweise Google mit seiner Cloud Platform einen starken Fokus auf IoT und Big Data:
Was kann die Google Cloud im Bereich Big Data, Machine Learning & IoT?
Basis einer vernetzten Smart Factory sind häufig offene Cloud-basierte IoT-Plattformen wie sphinx open online on pluscloud. Damit können Unternehmen Maschinen, Anlagen, Sensoren sowie Systeme zur Produktionsplanung oder ERP-Anwendungen einfach vernetzen sowie Daten sammeln und verknüpfen – und sie in individuellen Dashboards analysieren und visualisieren.
Das integrierte Datenmodell „Model in the Middle“ bildet dabei die Grundlage für die automatisierte Steuerung von Produktion oder Logistikkette. Es basiert auf Digital Twins – virtuellen Abbildern, die aus Strukturinformationen und Nutzdaten ihrer realen Zwillinge bestehen. Auf dieser Basis kann das System autonome Entscheidungen treffen und die richtigen Aktionen auslösen.
Sicherheit für die smarte Fabrik
Wer sich mit Datenschutz auseinandersetzt, denkt in der Regel auch an Datensicherheit. Hier kommt es vor allem darauf an, sich vor Cyberkriminellen zu schützen, aber auch vor Datenverlusten durch eigene Mitarbeiter – wenn diese zum Beispiel unachtsam mit Passwörtern umgehen.
Mehr dazu lesen Sie auch im folgenden Artikel: IoT und Cloud in der Industrie: So erreichen Sie mehr Sicherheit
Aber welche Maßnahmen können Unternehmen ergreifen, um ihre IoT-fähigen Geräte und Anwendungen abzusichern? Die 14 häufigsten Tipps für IoT Security finden Sie in dieser Checkliste:
IoT Security: Eine Checkliste
