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Die Smart Factory, die intelligente Fabrik, ist die Zukunft der Produktion. Dank fortschreitender Digitalisierung und dem Internet of Things (IoT) organisieren Maschinen Produktionsprozesse dabei zunehmend autonom. Für die meisten Unternehmen ist die Smart Factory noch Zukunftsvision. Zeit, dies zu ändern.
Wir erklären, wie eine smarte Fabrik funktioniert, stellen Vorteile und Anwendungsbeispiele vor und erklären, warum Sie jetzt mit der Transformation Ihrer Organisation beginnen sollten.
Die Smart Factory ist ein zentrales Konzept der Industrie 4.0. Wurden in einem ersten Schritt der digitalen Transformation einzelne Maschinen mit Sensoren und Software ausgestattet und zu cyber-physische Maschinen entwickelt, geht es jetzt um deren nutzbringende Vernetzung. Aber was bedeutet Smart Factory genau?
Als Smart Factory bezeichnet man eine Produktionsumgebung, in der Maschinen, Fertigungsanlagen und Logistiksysteme miteinander kommunizieren und den Herstellungsprozess weitgehend autonom organisieren. Menschen müssen kaum noch eingreifen, sondern beschränken sich auf die Überwachung der Abläufe.
Zentrales Element in einer Smart Factory sind smarte Produkte, d. h. zu fertigende Produkte, an denen beispielsweise RFID-Chips oder Tags angebracht sind. Über Drahtloskommunikation – via WLAN, 5G oder Bluetooth – können Maschinen die RFID auslesen und wissen damit, wo und in welchem Zustand sich die Produkte befinden.
Bisher wurden Produktionsprozesse von einer zentralen Steuerungseinheit überwacht. Bei Problemen musste an sie zurückgemeldet werden, um dann zu prüfen, wie bestmöglich mit Störungen, Verzögerungen oder Engpässen umzugehen war. Diese Zwischeninstanz entfällt in Smart Factories. Denn hier findet eine Kommunikation zwischen Produkt und Fertigungsanlage statt, genauer: zwischen Produkt und sämtlichen an der Herstellung beteiligten Maschinen und IT-Systemen. Auf diese Weise können flexiblere und schnellere Lösungen zur Fortführung des Produktionsprozesses gefunden werden.
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Nicht zuletzt, weil die Produktion nicht mehr zwingend in der traditionellen Fertigungslinie stattfindet. Die Smart Factory von Audi zeigt zum Beispiel, dass die Fertigungslinie durch modulare Stationen ersetzt werden kann, zu denen sich das Produkt hinbewegt. Ist eine Station belegt? Über Drahtloskommunikation erfährt das Produkt davon und sucht sich eine alternative Station. Im Idealfall erfolgt der Produktionsprozess je nach Auslastung der einzelnen Stationen also in flexibler Reihenfolge.
Die Zahl der Mitarbeiter, die in den Produktionshallen arbeiten, schrumpft in den Smart Factories auf einen Bruchteil der bisherigen Zahl. Menschliche Mitarbeiter werden vorwiegend für die Überwachung des reibungslosen Ablaufs, für die Optimierung der Prozesse und die Instandhaltung der Maschinen benötigt. Bei Letzterer werden sie in Zukunft ebenfalls eine immer geringere Rolle spielen, da Maschinen im Zuge von Smart Maintenance viele Probleme vermeiden oder selbst beheben können.
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Die Smart Factory hat im Vergleich zur traditionellen Linienfertigung für Unternehmen diverse Vorteile.
Nach der Erstinvestition in neue Systeme ist die Smart Factory im laufenden Betrieb deutlich kostengünstiger, da weniger Personal in der Fertigung benötigt wird, Lagerbestände aufgrund der höheren Transparenz im Produktionsprozess reduziert und zeitnäher auf Änderungen in der Nachfrage reagiert werden können.
Da die Stationen im Produktionsprozess miteinander kommunizieren und die Produktionsreihenfolge flexibel anpassen, minimieren sich Ausfallzeiten und Stillstände und freie Ressourcen werden optimal genutzt.
Durch die optimale Auslastung der Produktionsstationen reduziert sich die Herstellungszeit für ein Produkt deutlich. Gleichzeitig können Unternehmen einen höheren Output zu geringen Kosten erzielen. Auch Digital Engineering spielt bei der Reduzierung der Herstellungszeiten eine wichtige Rolle.
Die Verknüpfung mit Zulieferer-, Logistik- und Verkaufssystemen sorgt dafür, dass die Produktion früh erfährt, wenn Änderungen in Nachfrage oder Lieferungen bevorstehen, und kann die Produktion entsprechend anpassen.
Kleinserien und Einzelfertigungen sind in der Smart Factory sehr viel kostengünstiger herzustellen als in der traditionellen Massenproduktion und eröffnen Unternehmen neue Geschäftsfelder.
In der Theorie klingt das Konzept der Smart Factory vielversprechend. Doch wie gelingt die Umsetzung? Wer eine Smart Factory in Aktion erleben will, sollte einen Blick auf die Automobilindustrie werfen.
Audi hat bereits 2016 eine der ersten Smart Factory als Pilotprojekt in Betrieb genommen. 20 Prozent Kostenersparnis versprach sich der Hersteller damals vom Umstieg.
Ein anderer Autobauer, der die Entwicklung früh erkannt hat, ist Daimler. Er produziert die Mercedes-Benz S-Klasse und das elektrische Modell EQS in seiner smarten Fabrik „Factory 56“. Die Vernetzung der Anlagen und Maschinen erfolgt bei Daimler über WLAN und 5G-Netze. Ein Fokus des Automobilherstellers: Die Auswertung der von den Systemen gesammelten Daten, um weitere Prozessoptimierungen realisieren können.
Ein drittes Unternehmen, dass die Zukunftsvision Smart Factory bereits lebt, ist der Hersteller von Antriebstechnik SEW Eurodrive, die nun auch andere Betriebe bei der Umsetzung des neuen Fertigungskonzepts unterstützt.
Doch auch andere Branchen bewegen sich Richtung Smart Factory. Beispiele von Unternehmen, die sich auf den Weg gemacht haben, sind Siemens mit seinem Elektronikwerk in Amberg und Bosch Rexroth in seinem Werk in Homburg.
Weltweit steigt der Anteil von Smart Factories und aus ehemaligen Pilotprojekten entwickeln sich nach und nach neue Unternehmensstandards. Deutschland gehört einer Capgemini-Studie zufolge zu den führenden Nationen der neuen Produktionsweise.
Die deutschen Unternehmen erkennen, dass sie ohne die effiziente und flexible Produktion in Zukunft auf dem Weltmarkt nicht mehr wettbewerbsfähig sein werden und Zeit ein entscheidender Faktor ist.
Denn die Transformation einer traditionellen Produktion in eine Smart Factory dauert. Zwischen sieben und 15 Jahre laut Experten. Die Einführung einer Smart Production ist eben nicht nur ein Austausch von Maschinen. Mit einer Smart Factory geht eine gesamte Neustrukturierung der Produktion einher. Darüber hinaus müssen Mitarbeiter neue Kompetenzen erwerben. Je früher Sie den Transformationsprozess also beginnen, desto besser.
Eine universelle Roadmap für die Transformation kann es nicht geben. Denn was smart ist, hängt von Ihrem Unternehmenskontext ab. Smart Production ist individuell.
Abhängig von Ihrem aktuellen Digitalisierungsgrad müssen sie zunächst die einzelnen Produktionsanlagen digitalisieren. Wenn Sie bereits über cyber-physische Systeme verfügen, können Sie die Basistechnologien ergänzen und um neue Smart-Factory-Prozesse erweitern.
Hier drei generelle Tipps, die Sie für die Transformation beachten sollten
Da sich digitale Technologien in hohem Tempo weiterentwickeln, ist es entscheidend, eine modulare und skalierbare IT-Infrastruktur aufzubauen, die Sie schrittweise der Smart Factory näherbringt und die sich gleichzeitig als performante Basis für zukünftige Entwicklungen eignet.
Für den Erfolg einer Smart Factory ist es notwendig, IT-Systeme abteilungsübergreifend zu vernetzen und Datensilos aufzulösen. Information aus der Produktionshalle müssen mit Zulieferersystemen verbunden werden, genauso wie mit der Buchhaltung oder den Sales-Systemen. Nur so können die Prozesse sich autonom abstimmen und können Mitarbeiter die notwendigen Datenauswertungen durchführen, um Fehlerquellen zu reduzieren und die Effizienz zu verbessern.
Last not least binden Sie die betroffenen Mitarbeiter in den Transformationsprozess ein. Erklären Sie, warum die Veränderungen notwendig sind, um Wettbewerbsfähigkeit und Arbeitsplätze zu sichern. Auf diese Weise verbessern Sie die Akzeptanz der neuen Technologien und Arbeitsabläufe, schaffen Bereitschaft zur Weiterbildung und aktivieren das kreative Potenzial Ihrer Organisation. Und das wird auch in der VUKA-Wirtschaft der Zukunft der wichtigste Erfolgsfaktor bleiben.
Automatisierung, das Internet of Things und Künstliche Intelligenz – die Digitalisierung macht die Produktion smart und Prozesse effizienter. In der Smart Factory werden die neuen Technologien so kombiniert, dass sich ihre Vorteile potenzieren. Für Unternehmen bedeutet das eine flexiblere und kosteneffizientere Fertigung, auch von individualisierten Produkten.
Smart Factories lassen sich in jedem produzierenden Betrieb umsetzen. Ihre Strukturen sind der bisherigen Linienproduktion klar überlegen. Daher ist es nur eine Frage der Zeit, bis sich die Smart Factory als neuer Standard in der Fertigung etabliert. Der Weg zu dieser optimierten Produktion ist allerdings lang. Wollen Unternehmen international wettbewerbsfähig bleiben, sollten sie daher jetzt beginnen, die notwendigen Schritte zur Transformation Ihrer Organisation einzuleiten.
Natürlich können wir Sie bei ALEGER mit unserer AR Hardware und Software für die Umstellung in eine Smart Factory unterstützen.
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