Was ist Smart Manufacturing?

11. August 2022 Industrie Tanja Czernig

Smart Manufacturing ist schon lange nicht mehr einfach nur ein Schlagwort, sondern es wird inzwischen bereits von vielen genutzt. Die Integration neuer Smart Manufacturing-Technologien kann den Prozess vom Design zum fertigen Produkt optimieren und helfen, gute, kostengünstige und wettbewerbsfähige Produkte zu entwickeln, die den heutigen Kundenanforderungen entsprechen.

Warum ist Smart Manufacturing wichtig?

Smart Factories und Smart Manufacturing sind Teil des technologischen Wandels, der als Industrie 4.0 oder „Vierte Industrielle Revolution“ bekannt ist. Diese Revolution wird durch die digitale Transformation und die intelligente Automatisierung vorangetrieben.

Smart Manufacturing ist ein weit gefasstes und vielschichtiges Konzept. Es ist eine Kombination verschiedener Technologien und Lösungen, die zusammen, wenn sie in einem Produktionsökosystem implementiert werden, als intelligente Fertigung bezeichnet werden. Die Technologien ermöglichen eine Optimierung des gesamten Produktionsprozesses und können so den Gesamtgewinn steigern.

Der Wunsch, wettbewerbsfähiger und stabiler zu sein, hat die Bereitschaft zu einer digitalen Transformation in den letzten zehn Jahren um ein Vielfaches beschleunigt. Zudem offenbarte die Pandemie große Schwächen in der globalen Lieferkette und damit Schwachstellen in der Branche. Ein kürzlich erschienener Artikel im Forbes-Magazin wiederholte dies und sagte: „COVID-19 hat der Welt etwas gezeigt, was die Fertigungsindustrie bereits wissen sollte. Traditionelle Lieferketten und Fertigungsökosysteme sind gescheitert, und wir müssen zu einer anpassungsfähigeren, agileren Lösung übergehen, die vollständig digital fähig ist.“

Das Bestreben von Herstellern, ihre Abhängigkeit von internationalen Partnern zu minimieren birgt weitere Risiken und kann zu Betriebsstörungen führen. Smart-Factory-Lösungen wie beispielsweise On-Demand-Fertigung und virtuelle Lagerbestände können die Abhängigkeit von ausländischen Lieferanten und Herstellern zwar verringern, aber nicht vollständig beseitigen. Daher ist es wichtiger denn je, dass digitale Fabriktechnologien vorhanden sind, um Effizienz und Transparenz zu optimieren.

Wie funktioniert Smart Manufacturing?

Wir sprechen oft über automatisierte Prozesse, als wären sie einzigartig für eine intelligente Fabrik – aber Automatisierung und Robotik sind seit Jahrzehnten in Fertigungsbetrieben im Einsatz. Viele traditionelle Fabriken verwenden automatisierte Maschinen wie Barcode-Scanner, Kameras und digitalisierte Fertigungsanlagen in verschiedenen Teilen ihres Betriebs. Diese Geräte sind jedoch nicht gekoppelt. Die Personen-, Asset- und Datenmanagementsysteme in einer traditionellen Fabrik arbeiten alle isoliert voneinander und müssen kontinuierlich manuell koordiniert und integriert werden.

Eine intelligente digitale Fabrik funktioniert, indem sie Maschinen, Menschen und Big Data in ein einziges, digital vernetztes Ökosystem integriert. Eine Smart Factory nutzt und analysiert Daten, lernt aber auch aus Erfahrungen. Es interpretiert und gewinnt Erkenntnisse aus Datensätzen, um Trends und Ereignisse vorherzusagen. Darüber hinaus empfehlen und implementieren Sie intelligente Produktionsabläufe und automatisierte Prozesse. Durch den Einsatz von KI (z.B. Machine Learning) wird eine Smart Factory einer kontinuierlichen Prozessverbesserung unterzogen und ist somit widerstandsfähiger, produktiver und sicherer.

Bisher hat die Branche in erster Linie gehandelt, indem sie auf Markttrends und Kundenanforderungen reagiert und dann versucht hat, das Geschäft entsprechend zu führen. Smart-Factory-Technologien hingegen ermöglichen es, proaktiver zu sein. Dies macht das Management der Wertschöpfungskette robuster, flexibler und reaktionsschneller. Das Just-in-time-Prinzip bietet nur dann Vorteile, wenn die Wertschöpfungskette digital ist. Die Corona-Pandemie hat dies mit aller Klarheit gezeigt. Der Einsatz von prädiktiver Analyse und Analyse von Big Data ermöglicht es, optimierte Prozesse zu identifizieren und umzusetzen. Nachfrageprognosen und Bestandsmanagement auf der Grundlage der Daten werden einige der Effizienzvorteile sein, die intelligente Fabriken bieten.

Mit einem besseren digitalen Einblick sind die Menschen auch effizienter und das erhöht die Gesamtproduktivität. Der Schlüssel ist das Wissen und nicht zuletzt die Einbindung der Mitarbeiter. Alle Veränderungsprozesse stehen und fallen mit den Menschen, die im Unternehmen arbeiten.

Die Forschung hat gezeigt, dass...

Roboter und automatisierte Geräte können dazu beitragen, drei der fünf Hauptursachen für Arbeitsunfälle zu reduzieren oder zu beseitigen. Digitale Technologien (Blockchain, Sensoren usw.) können verwendet werden, um die Herkunft und Qualitätskontrolle aller in der Produktion benötigten Materialien und Verbrauchsmaterialien sicherzustellen.

Intelligente Fertigungstechnologien

Smart Manufacturing Technologien sind sehr agil. Da die digitalen Transformationsinitiativen in einem Unternehmen zunehmen, gibt es fast endlose Möglichkeiten, nach Bedarf zu skalieren, zu ändern und anzupassen.

Digitaler Zwilling

Der Digitale Zwilling ist eine genaue, virtuelle Kopie einer Maschine oder eines Systems. Er bietet maximale Innovation und Kreativität bei minimalem operationellem Risiko. Ein digitaler Zwilling kann an seine Grenzen gebracht, auf verschiedene virtuelle Arten neu konfiguriert oder auf Kompatibilität in einem bestehenden System getestet werden – und das alles ohne Risiko oder Ressourcenverschleiß in der physischen Welt. Lesen Sie mehr zum Digitalen Zwilling Deutschlands in unserem Blog-Beitrag zu diesem Thema.

Generative Fertigung

Auch bekannt als Additive Manufacturing, ermöglicht es intelligenten Fabriken, intelligente Automatisierung für die On-Demand-Fertigung zu nutzen. Dies ist besonders wichtig in Zeiten unerwarteter Unterbrechungen der Lieferkette oder plötzlicher Produktnachfrage. Aber selbst wenn das Business as usual läuft, können virtuelle Bestände die Risiken und Verschwendung erheblich minimieren, indem sie eine Just-in-Time-Produktion ermöglichen.

Cloud-Konnektivität

Ob öffentlich, privat oder hybrid, die Cloud ist der Draht, durch den alle Daten und Informationen über eine Smart Factory fließen. Unternehmensweite und globale Cloud-Verbindungen stellen sicher, dass jeder Geschäftsbereich mit Echtzeitdaten arbeitet und dass ein sofortiger Einblick in alle verbundenen Assets und Systeme in der Lieferkette besteht.

Maschinelles Lernen

Einer der wertvollsten Vorteile, der maschinelles Lernen der Smart Factory bringt, ist die Fähigkeit zur fortschrittlichen vorausschauenden Wartung. Durch die Überwachung und Analyse von Produktionsprozessen können Alarme versendet werden, bevor Systemfehler auftreten. Je nach Situation kann eine automatisierte Wartung stattfinden oder bei Bedarf ein menschliches Eingreifen empfohlen werden.

Künstliche Intelligenz

Betriebssysteme, die integrierte KI-Technologien verwenden, verfügen über die Geschwindigkeit, Leistungsfähigkeit und Flexibilität, um nicht nur verschiedene Datensätze zu sammeln und zu analysieren, sondern auch Echtzeiteinblicke und reaktionsschnelle Empfehlungen bereitzustellen. Die automatisierten Prozesse und intelligenten Systeme in einer Smart Factory werden ständig durch künstliche Intelligenz optimiert und informiert.

Big Data

Robuste und große Datensätze ermöglichen voraussehbare und fortschrittliche Analysen in einer Smart Factory. Unternehmen haben den strategischen Wert von Big Data schon lange verstanden, aber bis vor kurzem fehlten ihnen oft die notwendigen Systeme, um sie sinnvoll zu nutzen. Die digitale Transformation in Lieferketten und intelligenten Fabriken hat Unternehmen eine Welt voller Potenziale eröffnet, um mithilfe von Big Data-Erkenntnissen zu optimieren und zu innovieren.

Industrielles Internet der Dinge (IIoT)

Wenn Geräte und Maschinen in einer intelligenten Fabrik mit eindeutigen Identifikatoren und der Fähigkeit ausgestattet sind, digitale Daten zu senden und zu empfangen, bilden sie ein IIoT-Netzwerk. Moderne Maschinen verfügen zwar bereits über digitale Portale, aber auch jahrzehntealte analoge Maschinen können mit IIoT-Gateway-Geräten ausgestattet werden, um sie auf den neuesten Stand zu bringen. Im Wesentlichen berichten Daten aus der Entität über Status, Aktivität. Die Daten, die an die Entität gesendet werden steuern und automatisieren die Aktionen und Workflows.

Der Weg zur intelligenten Fertigung – Fusion 360

Zuverlässige Daten sind der Schlüssel zur Prozessverbesserung. Eine bequeme Möglichkeit, auf relevante Daten wie Zykluszeitvariationen, Maschinenstillstände, Qualitätsprobleme und Latenz zuzugreifen, ist traditionell nicht verfügbar.

In einer traditionellen Produktionsumgebung sind relevante Daten häufig von Einschränkungen im Zusammenhang mit einigen Prozessen betroffen, die keine Daten in die Gesamtplanung zurückführen. Dies bedeutet wenige Verbesserungsmöglichkeiten im Betrieb selbst. Hersteller auf der ganzen Welt haben lange darum gekämpft, Daten zu sammeln und Daten in verschiedenen kritischen Bereichen des Herstellungsprozesses zurückzumelden, und noch mehr, um diese Daten an einem Ort zu vereinen.

Intelligente Tools bieten neue Möglichkeiten, dies zu tun

Zum Beispiel kann Fusion 360 von Autodesk Kunden die Möglichkeit bieten, intelligente Produktion mit einem einfachen und bequemen Tool zu entdecken.

Fusion 360 ist in der Lage, eine Echtzeitansicht des Produktionsstatus verschiedener Bereiche wie Design, Produktion und Betrieb zu liefern. Dies bietet eine breite Palette von Kooperationsmöglichkeiten für Produktionsteams, unabhängig von ihrem Standort.

Diese Art von gemeinsamer Computerumgebung kombiniert inhärente Produktionsplanung, Auftragsverfolgung und Maschinenüberwachung in einer einzigen, intelligenten Lösung. Fusion 360 bietet historische Informationen und Rückverfolgbarkeit, um Ihnen zu helfen, genaue Lieferzeitprognosen zu erstellen und mögliche Engpässe für ähnliche Aufträge in der Zukunft zu vermeiden.

Die Cloud-basierte Natur von Fusion 360 ist ein wichtiger Werttreiber für Hersteller. Es ermöglicht jedem in der Fabrik den Zugriff auf die neuesten Aktualisierungen der Fertigungsaufträge, sowie auf allgemeine Daten, verwaltet den Arbeitsaufwand effizient und reduziert die Zeit für die Dateneingabe.

Die Cloud vereinfacht auch den sofortigen Zugriff auf Ihre Daten, ohne zeitaufwändige Downloads, komplizierte Setups und unhandliche Updates. Aber nicht nur das, es ist auch egal wann Sie die Fusion-Software kaufen, Sie haben immer Zugriff auf die neueste Version.

Eine weitere Auswirkung einer cloudbasierten Plattform besteht darin, dass Sie Remotezugriff auf aktuelle Informationen haben, die zuvor lokal gespeichert wurden, sodass Sie Entscheidungen vor Ort als Reaktion auf unerwartete Änderungen in der Produktion treffen können.

Fusion 360 und die Extensions unternehmen in Kombination mit anderer Autodesk-Software zweifellos alle richtigen Schritte in Richtung der ultimativen Smart Factory. Es gilt als eines der umfassendsten Werkzeuge, die ein intelligenter Hersteller anschaffen kann – eine Notwendigkeit im sich schnell entwickelnden Fertigungsgeschäft von heute.


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