Smart Factory

Smart Factory, zu Deutsch ‚Äěintelligente Fabrik‚Äú, ist ein Begriff der Industrie 4.0 und stellt eine Produktionsumgebung dar, die sich idealerweise ohne menschliche Eingriffe organisiert. Dadurch gestaltet sich die Produktion flexibler, dynamischer und effizienter.

Technische Grundlage einer Smart Factory sind cyberphysische Systeme, welche mit Hilfe des Internet of Things (IOT) miteinander kommunizieren. So wird ein durchg√§ngiger Informationsfluss bspw. zum Vertrieb oder zur Entwicklungsabteilung erm√∂glicht. Die Smart Factory ist das ‚ÄěErgebnis‚Äú der Industrie 4.0, in der Fertigungsprozesse mit der IT verschmelzen. Dadurch werden Produktionszyklen verk√ľrzt, Auftr√§ge automatisch ausgel√∂st, die Produktion passt sich den Echtzeit-Daten an und die Instandhaltungen sowie Wartungen regeln sich selbstst√§ndig.

Funktionsweise

An der Produktion teilhabende Komponenten (wie z. B. Anlagen, Werkzeuge, Produkte, Lagersysteme etc.) k√∂nnen eine digitale Repr√§sentation erhalten, auch Digital Twin genannt. Dabei kann der IST-Zustand dieser Komponenten zu jeder Zeit √ľber den digitalen Zwilling in Echtzeit eingesehen werden. Werkst√ľcke und Produktionsanlagen werden dabei ‚Äěk√ľnstlich intelligent‚Äú und die Kommunikationsgrundlage bildet das Internet of Things (IoT). Die K√ľnstliche Intelligenz (KI) hilft dabei, gigantische Datenmengen schnell zu erfassen, auszuwerten und der Produktion kontextgebunden anzubieten. Der Einsatz von KI erm√∂glicht somit, menschliche Sinne nachzubilden, sodass die Maschinen mit den Produktionsmitarbeitern einfacher zusammenarbeiten und unterst√ľtzen.

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Einfach formuliert erfolgt die Kommunikation zwischen dem Produkt und den Maschinen indem jede Komponente einen Chip eingebaut bekommt. Diese ‚Äěsmarten Produkte‚Äú k√∂nnen durch das IoT im Folgenden mit den Anlagen relevante Informationen austauschen und somit kenntlich machen, in welchem aktuellen Produktionsstatus sie sind und welche n√§chsten Fertigungsschritte erforderlich sind.

Zu verarbeitende Werkst√ľcke bringen eigene Fertigungsdaten √ľber einen RFID-Chip maschinenlesbar mit. Alle Komponenten teilen also die f√ľr sie relevanten Fertigungsdaten der Smart Factory mit. Auch andere √úbertragungstechniken wie z. B. WLAN, QR-Codes, Bluetooth etc. sind g√§ngige Methoden der Smart Factory. Anhand der Informationen lassen sich einzelne Produktionsschritte bis zum fertigen Ergebnis steuern.

Eigenschaften der Smart Factory

Komponenten auf den Punkt gebracht

Zusammengefasst besteht die Smart Factory aus dem Zusammenspiel folgender verschiedener Komponenten:

  • Integration cyber-physischer Systeme
  • Implementierung drahtloser Kommunikationstechniken (RFID, Bluetooth, WLAN, etc.)
  • Einf√ľhrung von Big Data Technologien und Cloud Computing
  • Einsatz von intelligenten, flexiblen Logistiksystemen
  • Verwendung von Embedded Systems zwecks √úberwachung und Steuerung der Smart Factory

Vernetzung

Damit ein Produkt gemäß seiner bereitgestellten Fertigungsdaten automatisch gesteuert werden kann, ist die Vernetzung aller beteiligten Komponenten innerhalb der Smart Factory eine wichtige Voraussetzung. Die Vernetzung kann dabei auf externe oder interne Art und Weise vollzogen werden.

Eine externe Vernetzung interagiert und kommuniziert mit anderen Smart Factories. Die interne Vernetzung betrifft alle relevanten internen Komponenten des Fertigungsprozesses.

Individuelle Produktion

Nach der Eingabe von Produktinformationen wie z. B. die gew√ľnschte Anzahl, Ma√üe oder Funktionen liefert die Produktionsumgebung optimal angepasste Produktionsschritte und n√∂tige Komponenten. Dadurch erhalten Unternehmen neue M√∂glichkeiten, wie z. B. Individualprodukte oder Serien von Kleinteilen innerhalb eines Rahmenbudgets zu produzieren, was normalerweise der Massenproduktion gleichkommt. Diese Kombination, aus der sich diese ‚Äěkundenindividuelle Massenproduktion ergibt‚Äú, nennt man auch Mass Customization.

Beispiel: SAP AIN

SAP AIN, SAP Asset Intelligene Network, vereint Informationen von Herstellern, Anlagenbetreibern und Dienstleistern auf einer cloudbasierten Plattform. Das funktioniert, indem der Hersteller Stammdaten f√ľr ein bestimmtes Modell zur Verf√ľgung stellt und Kunden diese Daten nutzen k√∂nnen, indem sie diese in ihre Systeme √ľbertragen und mit bereits vorhandenen Stammdaten verbinden. SAP AIN sorgt f√ľr eine einfache Kommunikation zwischen allen beteiligten Komponenten innerhalb einer Plattform. Anlagenbetreiber k√∂nnen auf diese Weise Kosten einsparen, Dienstleister optimieren gleichzeitig ihr Serviceangebot und Hersteller erhalten Erkenntnisse aus dem Betrieb ihrer Produkte.

Vorteile einer Smart Factory

Die Smart Factory bietet unter anderem folgende Vorteile:

  • Transparente Lieferkette
  • Geringere Produktionskosten und -zeiten
  • Niedrigere Lagerhaltungskosten
  • Reduzierter Personalaufwand
  • Schnelle Anpassung an neue/ver√§nderte Produktanforderungen
  • Rasante Umsetzung von Innovationen
  • Automatisierte und effiziente Bestellbest√§tigung
  • Verbrauchsgesteuerte und nachhaltige Versorgung der Produktion
  • Kurze Markteinf√ľhrungszeit
  • Individualprodukte zum Preis von Massenprodukten
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Der Weg in die Smart Factory

Die Umstellung auf eine Smart Factory ist ein langer Prozess und es gibt nicht nur den einen Weg zur Smart Factory. Der Umstieg bedeutet einen Wandel der gesamten Unternehmenskultur, denn die Konzeption und die Realisierung der Smart Factory m√ľssen auf das gesamte System ausgerichtet sein.

Mit diesen 5 Schritten können Unternehmen das Ziel einer Umstellung möglichst schnell umsetzen:

1. Dem „Business First“-Ansatz nachgehen

Eine Smart Factory Umstellung sollte nicht einfach nur des Hypes wegen angegangen werden. Stattdessen m√ľssen sich alle Beteiligten des Unternehmens √ľber den konkreten Gesch√§ftsnutzen bewusst sein. Somit muss die Smart Factory als integraler Bestandteil betrachtet werden.

2. Moderne Technologien einf√ľhren

Voraussetzung f√ľr die Smart Factory sind moderne Technologien ‚Äď insbesondere das Internet of Things (IoT). IoT stellt die Grundvoraussetzung f√ľr eine Smart Factory dar, da es die physischen und digitalen Komponenten miteinander verbindet. Wichtig ist demnach, dass Maschinen sich mit dem Internet verbinden lassen und mit Sensoren ausgestattet werden, um Messwerte aufnehmen und weitergeben zu k√∂nnen.

3. Servitization im Fokus bewahren

Der Wettbewerb und die steigende Kundenerwartung sorgen bei Fertigungsunternehmen f√ľr stetigen Druck. Neue Technologien, insbesondere durch das IoT, er√∂ffnen neue Servicem√∂glichkeiten, sog. ‚ÄěSmart Services‚Äú, auf welche man sich anpassen muss. Smart Services sind intelligente Dienstleistungen in nahezu allen Bereichen und schlagen dem Kunden, basierend auf seinem Nutzungs- und Interessensverhalten, ma√ügeschneiderte Dienstleistungen oder Produkte vor. Ein allgemein bekanntes Beispiel stellt der Streaming-Anbieter Netflix dar, welcher seinen Kunden passende Medieninhalte auf Basis des Nutzerverhaltens vorschl√§gt.

4. Mitarbeiter vorbereiten

Auch wenn die Smart Factory sich ohne menschliche Eingriffe organisieren l√§sst, steht dennoch der Mensch hinter dem System. Mitarbeiter der Smart Factory werden zuk√ľnftig andere Aufgaben √ľbernehmen. Demnach sind Fort- und Weiterbildungen essenziell.

5. Mit kleinen Schritten anfangen

Wie zuvor erwähnt, findet eine Umstrukturierung auf die Smart Factory nicht von heute auf morgen statt. Die Umstellung sollte gezielt in kleinen Projekten verfolgt werden. Bei Erfolg können diese schrittweise ausgebaut und erweitert werden.

Daten

Unternehmen erzeugen grundsätzlich eine Unmenge an Daten und Informationen. Die Komponenten der Smart Factory setzen ihre gesammelten Daten innerhalb der Fertigungsprozesse auf eine Weise ein, sodass das Endprodukt auf effizientestem und bestmöglichem Wege produziert wird. Insbesondere im Falle von Einzelfertigungen kann, wie zuvor erwähnt, eine wirtschaftliche Produktion, ähnlich der Massenfertigung, bei steigender Individualität gewährleistet werden.

Die Smart Factory erfordert große Datenmengen.

Die Fertigungsschritte der Smart Factory erfordern die Verarbeitung gro√üer Datenmengen (Big Data). Die Daten der Produkte und Maschinen werden mit Auftragsdaten verkn√ľpft, um kundenindividuelle ma√ügeschneiderte Produkte anbieten zu k√∂nnen. Diese Daten m√ľssen identifiziert, √ľbertragen, gespeichert und in jedem Fall verarbeitet werden.

All das funktioniert nur, wenn die Kommunikationsnetze innerhalb der Smart Factory auf h√∂chstem Niveau den tats√§chlichen Anforderungen (echtzeitsicher, ausfallsicher und hochverf√ľgbar) entsprechen. Das bedeutet gleicherma√üen, dass auf langfristiger Ebene Speicher- und Verwaltungsmethoden von Daten auf neueste Technologien, wie das Cloud-Computing, angepasst werden.

Die Rolle des Menschen

Miteinander vernetzte Roboter, Ger√§te und Maschinen passen sich autonom an neue Anforderungen an und organisieren die Produktionsprozesse auf selbstst√§ndigem Wege. Nichtsdestotrotz spielt der Mensch in der Smart Factory nach wie vor eine gro√üe Rolle. Zwar muss er nicht in den eigentlichen Fertigungsprozess eingreifen, jedoch liegt die Kontrolle und die Optimierung der Prozessabl√§ufe innerhalb seines Aufgabengebiets. Gleichzeitig entscheidet der Mitarbeiter √ľber die Schnittstellen zu externen Systemen und √ľber das allgemeine Design der Smart Factory.

Fazit

Im Vergleich mit anderen herkömmlichen Produktionsverfahren bietet die Smart Factory vielerlei Vorteile. Wie bereits erwähnt, kommt es bei der Digitalisierung in Form der Smart Factory auf das Zusammenspiel verschiedener Komponenten an.

Sie haben Fragen zu den gro√üen Themen Smart Factory, Industrie 4.0 oder IoT? Z√∂gern Sie nicht mit uns bez√ľglich dessen in Kontakt zu treten. Gerne informieren und beraten wir Sie in einem unverbindlichen ersten Gespr√§ch √ľber die M√∂glichkeiten und den Einsatz Ihrer Smart Factory.

Björn Lambertz

Björn Lambertz

Mein Name ist Björn Lambertz und ich bin begeisterter SAP Consultant bei mindsquare. Wie meine Kollegen habe ich mein Hobby zum Beruf gemacht.

Sie haben Fragen? Kontaktieren Sie mich!


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2 Kommentare zu "Smart Factory"

Wolfgang Goldschmidt - 23. März 2020 | 11:54

Sehr interessanter Artikel! Ich kann mir jedoch vorstellen, dass die Einf√ľhrung der Smart Factory insbesondere bei den Mitarbeitern zun√§chst Verunsicherung und √Ąngste hevorruft. Gibt es hier eventuell ein paar Anregungen, wie die Akzeptanz auf Mitarbeiterseite geschaffen werden kann?

Beste Gr√ľ√üe

Wolfgang Goldschmidt

Antworten
Björn Lambertz - 20. April 2020 | 19:34

Hallo Herr Goldschmidt,

vielen Dank f√ľr die Blumen. Die Einf√ľhrung einer Smart Factory ist nat√ľrlich insbesondere bei den Mitarbeitern ein „Horrorszenario“ unter der Voraussetzung das eine bestehende Produktion umgebaut wird. In Neuanlagen werden Sie dieses Problem nicht finden. Es gibt kein Patentrezept das f√ľr jeden die Akzeptanz schaffen kann. Richtigerweise sollte ein entsprechendes professionelles Change Management aufgesetzt werden um die richtige Kommunikation durchf√ľhren zu k√∂nnen. Gerade der offene Umgang mit der Situation ist sicherlich sehr f√∂rderliche, danach muss nat√ľrlich auch ein individueller Weg f√ľr jeden Mitarbeiter oder wenn m√∂glich f√ľr eine Mitarbeitergruppe gefunden werden.

Viele Gr√ľ√üe
Björn Lambertz

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