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Smart Factory - die Fabrik der Zukunft?

Letzte Woche haben wir Ihnen die Landwirtschaft 4.0 vorgestellt. Heute wollen wir Ihnen die Industrie 4.0 und vor allem dessen zentralen Punkt – die Smart Factory – näherbringen. Industrie 4.0 beschreibt die Digitalisierung der Produktion durch intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien. Wie genau dies aussieht, welche Vorteile und Voraussetzungen es gibt und wie der Mensch in diese neue Fabrik passt, klären wir in diesem Beitrag.

Bild: Gerd Altmann - Pixabay

Beschreibung und Definition der Smart Factory


Wie bereits erwähnt steht die Smart Factory im Zentrum der Industrie 4.0 und basiert, ganz knapp erklärt, auf intelligenten und vernetzten Einheiten. Zudem ist sie das langfristige Ziel, auf welches sämtliche Entwicklungen der Industrie 4.0 hinarbeiten. Die digitale Fabrik soll die Weiterentwicklung von modernen Fabriken zu intelligenten Umgebungen sein, in denen der Bruch zwischen digitaler und realer Welt immer kleiner wird. Doch wie genau sieht das aus? Smarte Fabriken stellen eine Produktionsumgebung zur Verfügung, die sich im Idealfall ohne menschlichen Eingriff selbst organisiert. Dies gilt sowohl für Fertigungsanalagen als auch für Logistiksysteme. Die Kernkomponenten und somit die Basis dafür stellen sogenannte cyberphysische Systeme (CPS) und die intelligente Vernetzung von Menschen und Produkten dar. Diese CPS sind „Systeme, bei denen informations- und softwaretechnische mit mechanischen Komponenten verbunden sind, wobei Datentransfer und -austausch sowie Kontrolle bzw. Steuerung über ein Netzwerk wie das Internet in Echtzeit erfolgen“ (Gablers Wirtschaftslexikon: Stichwort Cyber-physische Systeme). Dabei sind bewegliche Einrichtungen, Geräte und Maschinen (z.B. Roboter), eingebettete Systeme und vernetzte Gegenstände wesentliche Bestandteile. Somit muss der Mensch in den eigentlichen Fertigungsprozess nicht mehr eingreifen, da das Produkt der smarten Fabrik die für die Fertigung benötigten Informationen selbst mitteilt und die Steuerung dieser Produktionsschritte anhand dieser Informationen erfolgt. Dafür wird eine drahtlose Kommunikation zwischen den Produkten und Anlage unerlässlich und wird über das Internet of Things (IoT) gewährleistet.


Wichtigste Merkmale und Vorteile


Als wichtigste Merkmale lassen sich zwei Punkte hervorheben: 1) die intelligente Vernetzung – extern (mit anderen smarten Fabriken) und intern (innerhalb des Produktionsprozesses) – der verschiedenen Komponenten, welche die Fertigungsleistung übernehmen. Und 2) die individualisierte Produktion. Dies bedeutet, dass sich Produktionsabläufe individuell und flexibel modellieren lassen. So lassen sich Individualprodukte und Kleinserien produzieren, die in einem solchen Kostenrahmen nur bei Massenproduktion möglich wären. Das alles und mehr ist möglich, da die Produktionsumgebung selbstständig durch die Angabe der Ziele wie Menge, Abmessungen und Funktion eines Produkts die optimalen Fertigungsschritte und Produktionsprozesse findet.

Durch diese Selbstständigkeit und weitere Merkmale lassen sich viele Vorteile einer Smart Factory aufzählen, wie beispielsweise….

Bild: Gino Crescoli - Pixabay
  • schlanke und optimierte Prozesse und kürzere Produktionszeiten

  • geringere Produktionskosten

  • Möglichkeit zur „Mass Customization“ – der kundenindividuellen Massenprodukion

  • niedrige Lagerungskosten unter anderem durch automatisierte, effiziente Bestellprozesse

  • eine transparente Lieferkette

  • höhere Flexibilität in der Produktion



Komponenten und Werkzeuge


Um die oben genannten Vorteile gegenüber einer herkömmlichen Produktion möglich zu machen, benötigen intelligente Fabriken gewissen Komponenten und Werkzeuge, welche sie zu einer Smart Factory machen.

Zunächst sind die cyber-physischen Systeme, wie oben bereits erklärt, sehr wichtig, da sie für die Vermittlung zwischen realen und virtuellen Komponenten verantwortlich sind und damit die Schnittstelle zwischen Hardware und der Intelligenz der Smart Factory.

Außerdem benötigt man eine moderne und leistungsfähige Informations- und Kommunikationstechnik sowie Big Data -Technologien, da die Flut an Informationen und Daten, wie man sich wahrscheinlich denken kann, enorm hoch und unübersichtlich ist.

Des Weiteren sind embeded systems von Nöten, um die Steuerung und Überwachung der Smart Factory und des Produktionsprozesses gewährleisten zu können. Hierzu zählen auch die flexiblen und intelligenten Logistiksysteme, welche ein weiteres Merkmal bilden.

Rolle des Menschen in der smarten Fabrik


Durch die Digitalisierung und die damit einhergehende Automatisierung in der intelligenten Fabrik, bedeutet dies natürlich auch eine Veränderung der Arbeitsumgebung für den Menschen. Er greift in der modernen Fabrik nicht mehr aktiv in den Produktionsprozess ein, da dieser ja selbstständig arbeitet. Dadurch eröffnen sich aber auch neue Arbeitsbereiche, wie beispielsweise die Steuerung, Kontrolle und Optimierung der Prozesse oder auch die Steuerung der Koordination mit anderen Fabriken. Dadurch ergibt sich auch viel Eigenverantwortung des Einzelnen, da Entscheidungen in diesen Zusammenhängen oft sehr schnell getroffen werden müssen.


Fazit


Die Industrie 4.0 zusammen mit der Smart Factory ebnen den Weg in eine neue Ära der Produktion. Bis jedoch die ersten Smart Factories entstehen und selbstständig produzieren wird bestimmt noch einige Zeit vergehen. Dennoch ist es wichtig, sich auch als Gesellschaft mit diesen Entwicklungen jetzt schon auseinanderzusetzen und zu versuchen sie zu verstehen. Ob man diese Entwicklung dann positiv oder negativ sieht, bleibt jedem selbst überlassen. Ein steht aber auf jeden Fall fest: Es wird mit Sicherheit nur noch eine Frage der Zeit sein, bis die ersten Unternehmen vorangehen und als Pioniere die ersten Grundsteine für eine smarte Fabriken legen werden.

Quellen:

https://www.bigdata-insider.de/was-ist-eine-smart-factory-a-643838/

https://www.bimos.com/B/de-de/news/3014/smart-factory---die-zukunftsvision-der-industrie-40

https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/FAQ/Industrie-40/faq-industrie-4-0.html?cms_artId=401716

https://www.wfb-bremen.de/de/page/stories/digitalisierung-industrie40/was-ist-industrie-40-eine-kurze-erklaerung

https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/cyber-physische-systeme-54077/version-369944

https://www.bigdata-insider.de/was-ist-big-data-a-562440/

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