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Smart factory

Smart factory

Smart Factory stellt das Konzept einer Fertigungsstätte dar, die Teil der „vierten industriellen Revolution“ ist. Mit diesem Begriff wird ein Werk mit weitreichender Integration und Interaktion zwischen der digitalen und der physischen Welt bezeichnet. Zu den Lösungen und Technologien der Smart Factory, gehören unter anderem das Internet der Dinge (IoT – Internet of Things), die Datenwolke, erweiterte Realität und autonome Fahrzeuge.

Welche Eigenschaften sollte ein Werk besitzen, um die Bezeichnung intelligent (smart) zu verdienen?

Proaktiv

Ist die Fähigkeit, vorbeugende Maßnahmen wirksam zu ergreifen, bevor eine potenzielle Gefahr negative Auswirkungen hat. Die Verkörperung der Idee der Proaktivität erklärt sich unter anderem durch:

Vorbeugende Instandhaltung – Sensoren, die an Maschinen installiert sind und Systeme die bei Datenauswertungen helfen. So werden Abweichungen erkannt und bevorstehenden Störungen vorzeitig gemeldet.

Beschaffung – automatische Benachrichtigung und Organisation der Lieferung fehlender Werkzeuge und Komponenten an den Arbeitsstationen.

Qualität – Kontroll- und Messgeräte sowie Systeme der statistischen Prozesslenkung (SPC) zeigen sofort Abweichungen von den festgelegten Standards auf. Die Fertigung von mangelhaften Waren wird so zuverlässig verhindert.

Sicherheit – Überwachung und Gefahrenwarnungen in Echtzeit.

Flexibel

Dank flexibler Fertigungsplanung und -ausführung kommt die Smart Factory den unterschiedlichen Kundenerwartungen entgegen. Flexibilität ist die Fähigkeit Prioritäten in der Fertigung schnell zu ändern. Die Erfüllung eines bestimmten Auftrags ist somit durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:

  • kürzeste Lieferzeit,
  • niedrigste Kosten,
  • kürzeste Warte- und Ausfallzeiten.

Die Fertigungsplanung in einer Smart Factory wird von APS-Systemen (Advanced Planning and Scheduling) unterstützt. Mit deren Hilfe wird der Fertigungsplan automatisch nach den vorgegebenen Kriterien festgelegt und optimiert.
Die Struktur des Werkes sollte ein schnelles Umrüsten unterstützen. Vorzugsweise, wenn möglich, ohne die laufende Fertigung zu stoppen. Dank ihrer hohen Flexibilität kann die Smart Factory ein weitgehend personalisiertes Produkt auf einem Kostenniveau anbieten, das einer Serienfertigung nahekommt.

Optimiert

In einer Smart Factory sollten durch zeitgerechte technologische und organisatorische Lösungen folgende Eigenschaften sichergestellt werden:

  • Eine hohe Automatisierung der Arbeit,
  • Eine Begrenzung des Risikos menschlicher Fehler,
  • Die Aufrechterhaltung einer hohen, planbaren Fertigungskapazität,
  • Minimierung der Ausfallzeiten und eine hohe Fertigungseffektivität,
  • Minimierung der Fertigungskosten.

Transparent

Informationen über den Fertigungsprozess und Einzelheiten der Arbeit von Mitarbeitern und Maschinen werden systematisch erhoben und archiviert. Die Smart Factory sollte ein konsistentes und zuverlässiges Bild der Situation in der Fertigungshalle liefern. Das heißt zu Zwecken der laufenden Überwachung aber auch als Auswertungsbasis der historisierten Daten.

Die Fertigungstransparenz erlaubt alle Details des Produktverlaufs zu überwachen. Zu dem Produkt werden detaillierte Informationen über die an der Herstellung beteiligten Bestandteile, Maschinen und Mitarbeiter festgehalten.
Die Transparenz erleichtert die Bewertung der Mitarbeiter, der Maschinen- und Prozesseffizienz und hat einen wichtigen psychologischen Aspekt. Das Bewusstsein der Arbeitstransparenz wirkt sich auf die Belegschaft motivierend aus.

Eng verknüpft und vernetzt

In einer Smart Factory sind Mitarbeiter, Maschinen und EDV-Systeme zu einem so genannten digital-physischen System vernetzt. Die Kommunikation erfolgt über ein lokales Internetnetzwerk. Die im digital-physischen System enthaltenen Informationen stammen von Sensoren, SPS-Steuerungen, Kontroll- und Messgeräten sowie von Benutzern der EDV-Systeme. Die Mitarbeiter einer Smart Factory erhalten stark personalisierte Informationen und Meldungen, die an ihre Rolle und Aufgaben im Unternehmen angepasst sind.

In der Smart Factory ist der Informationsaustausch zwischen den für die Fertigung, Instandhaltung, Planung und Lager zuständigen Abteilungen weitgehend automatisiert.

Was sind die Vorteile für das Unternehmen?

Eine Investition in Smart Factory-Lösungen sollte messbare Vorteile bringen. Die erwarteten Ergebnisse umfassen:

Bessere Ressourcennutzung – ein breiter Datenfluss, der aus der Fertigungshalle kommt und von MES-Systemen (Manufacturing Execution System) verarbeitet wird, bietet detaillierte Einblicke in die Fertigungsprozesse. Erweiterte Möglichkeiten der Vergleichsanalyse erleichtern das Auffinden der Engpässe und der zu korrigierenden Bereiche. Eine bessere Ressourcennutzung wird auch durch kürzere Ausfallzeiten und eine Optimierung der Umrüstvorgänge erreicht.

Verbesserung der Qualität – Sensoren und EDV-Systeme in einer Smart Factory ermöglichen es, auch kleinste Abweichungen vom definierten Standard zu erfassen. Diese können die Qualität der hergestellten Produkte beeinträchtigen. Dank der hohen Transparenz des Fertigungsprozesses ist es einfacher, die Ursachen für Qualitätsprobleme zu finden: menschliches Versagen, Funktionsstörungen der Maschine oder Umfeldbedingungen.

Niedrigere Kosten – moderne adaptive Produktionssysteme (APS) bieten zahlreiche Möglichkeiten der Optimierung, einschließlich der Kostenoptimierung. Bessere Qualität führt zu geringeren Fertigungsverlusten und mindert Reklamationskosten.

Mehr Sicherheit – durch strenge Kontrolle des Fertigungsverlaufs kann Gefahren am Arbeitsplatz rechtzeitig entgegengewirkt werden. Dank dem hohen Automatisierungsgrad wird das Risiko menschlicher Fehler minimiert. Die gefährlichsten Aktivitäten im Betrieb können durch die Roboter  übernommen werden, was zur Steigerung der Sicherheit führt.

Wie soll eine Smart Factory gebaut werden?

Der Weg, ein Werk in eine Smart Factory umzuwandeln, kann für jeden Betrieb leicht unterschiedlich sein. In der Regel ist er das Ergebnis einer schrittweisen Modernisierung ausgewählter Bereiche:

  • Daten und EDV-Systeme,
  • Ausrüstung der Fertigungshalle,
  • Mitarbeiter – ihre Rolle und Fähigkeiten,

Die Rolle der Entscheidungsträger ist Prioritäten fest zu legen, nach denen dieser Wandel statt zu finden hat.

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