Bj├Ârn Lambertz
 - 19. M├Ąrz 2020

Smart Factory

Smart Factory, zu Deutsch ÔÇ×intelligente FabrikÔÇť, 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├Ąngiger Informationsfluss bspw. zum Vertrieb oder zur Entwicklungsabteilung erm├Âglicht. Die Smart Factory ist das ÔÇ×ErgebnisÔÇť der Industrie 4.0, in der Fertigungsprozesse mit der IT verschmelzen. Dadurch werden Produktionszyklen verk├╝rzt, Auftr├Ąge automatisch ausgel├Âst, die Produktion passt sich den Echtzeit-Daten an und die Instandhaltungen sowie Wartungen regeln sich selbstst├Ąndig.

Funktionsweise

An der Produktion teilhabende Komponenten (wie z. B. Anlagen, Werkzeuge, Produkte, Lagersysteme etc.) k├Ânnen eine digitale Repr├Ąsentation erhalten, auch Digital Twin genannt. Dabei kann der IST-Zustand dieser Komponenten zu jeder Zeit ├╝ber den digitalen Zwilling in Echtzeit eingesehen werden. Werkst├╝cke und Produktionsanlagen werden dabei ÔÇ×k├╝nstlich intelligentÔÇť und die Kommunikationsgrundlage bildet das Internet of Things (IoT). Die K├╝nstliche Intelligenz (KI) hilft dabei, gigantische Datenmengen schnell zu erfassen, auszuwerten und der Produktion kontextgebunden anzubieten. Der Einsatz von KI erm├Âglicht somit, menschliche Sinne nachzubilden, sodass die Maschinen mit den Produktionsmitarbeitern einfacher zusammenarbeiten und unterst├╝tzen.

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Einfach formuliert erfolgt die Kommunikation zwischen dem Produkt und den Maschinen indem jede Komponente einen Chip eingebaut bekommt. Diese ÔÇ×smarten ProdukteÔÇť k├Ânnen durch das IoT im Folgenden mit den Anlagen relevante Informationen austauschen und somit kenntlich machen, in welchem aktuellen Produktionsstatus sie sind und welche n├Ąchsten Fertigungsschritte erforderlich sind.

Zu verarbeitende Werkst├╝cke bringen eigene Fertigungsdaten ├╝ber einen RFID-Chip maschinenlesbar mit. Alle Komponenten teilen also die f├╝r sie relevanten Fertigungsdaten der Smart Factory mit. Auch andere ├ťbertragungstechniken wie z. B. WLAN, QR-Codes, Bluetooth etc. sind g├Ąngige 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├╝hrung von Big Data Technologien und Cloud Computing
  • Einsatz von intelligenten, flexiblen Logistiksystemen
  • Verwendung von Embedded Systems zwecks ├ťberwachung und Steuerung der Smart Factory

Vernetzung

Damit ein Produkt gem├Ą├č 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├╝nschte Anzahl, Ma├če oder Funktionen liefert die Produktionsumgebung optimal angepasste Produktionsschritte und n├Âtige Komponenten. Dadurch erhalten Unternehmen neue M├Âglichkeiten, wie z. B. Individualprodukte oder Serien von Kleinteilen innerhalb eines Rahmenbudgets zu produzieren, was normalerweise der Massenproduktion gleichkommt. Diese Kombination, aus der sich diese ÔÇ×kundenindividuelle Massenproduktion ergibtÔÇť, 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├╝r ein bestimmtes Modell zur Verf├╝gung stellt und Kunden diese Daten nutzen k├Ânnen, indem sie diese in ihre Systeme ├╝bertragen und mit bereits vorhandenen Stammdaten verbinden. SAP AIN sorgt f├╝r eine einfache Kommunikation zwischen allen beteiligten Komponenten innerhalb einer Plattform. Anlagenbetreiber k├Ânnen 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├Ąnderte Produktanforderungen
  • Rasante Umsetzung von Innovationen
  • Automatisierte und effiziente Bestellbest├Ątigung
  • Verbrauchsgesteuerte und nachhaltige Versorgung der Produktion
  • Kurze Markteinf├╝hrungszeit
  • 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├╝ssen auf das gesamte System ausgerichtet sein.

Mit diesen 5 Schritten k├Ânnen Unternehmen das Ziel einer Umstellung m├Âglichst schnell umsetzen:

1. Dem „Business First“-Ansatz nachgehen

Eine Smart Factory Umstellung sollte nicht einfach nur des Hypes wegen angegangen werden. Stattdessen m├╝ssen sich alle Beteiligten des Unternehmens ├╝ber den konkreten Gesch├Ąftsnutzen bewusst sein. Somit muss die Smart Factory als integraler Bestandteil betrachtet werden.

2. Moderne Technologien einf├╝hren

Voraussetzung f├╝r die Smart Factory sind moderne Technologien ÔÇô insbesondere das Internet of Things (IoT). IoT stellt die Grundvoraussetzung f├╝r 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├Ânnen.

3. Servitization im Fokus bewahren

Der Wettbewerb und die steigende Kundenerwartung sorgen bei Fertigungsunternehmen f├╝r stetigen Druck. Neue Technologien, insbesondere durch das IoT, er├Âffnen neue Servicem├Âglichkeiten, sog. ÔÇ×Smart ServicesÔÇť, 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├čgeschneiderte Dienstleistungen oder Produkte vor. Ein allgemein bekanntes Beispiel stellt der Streaming-Anbieter Netflix dar, welcher seinen Kunden passende Medieninhalte auf Basis des Nutzerverhaltens vorschl├Ągt.

4. Mitarbeiter vorbereiten

Auch wenn die Smart Factory sich ohne menschliche Eingriffe organisieren l├Ąsst, steht dennoch der Mensch hinter dem System. Mitarbeiter der Smart Factory werden zuk├╝nftig andere Aufgaben ├╝bernehmen. Demnach sind Fort- und Weiterbildungen essenziell.

5. Mit kleinen Schritten anfangen

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

Daten

Unternehmen erzeugen grunds├Ątzlich 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 bestm├Âglichem Wege produziert wird. Insbesondere im Falle von Einzelfertigungen kann, wie zuvor erw├Ąhnt, eine wirtschaftliche Produktion, ├Ąhnlich der Massenfertigung, bei steigender Individualit├Ąt gew├Ąhrleistet werden.

Die Smart Factory erfordert gro├če Datenmengen.

Die Fertigungsschritte der Smart Factory erfordern die Verarbeitung gro├čer Datenmengen (Big Data). Die Daten der Produkte und Maschinen werden mit Auftragsdaten verkn├╝pft, um kundenindividuelle ma├čgeschneiderte Produkte anbieten zu k├Ânnen. Diese Daten m├╝ssen identifiziert, ├╝bertragen, gespeichert und in jedem Fall verarbeitet werden.

All das funktioniert nur, wenn die Kommunikationsnetze innerhalb der Smart Factory auf h├Âchstem Niveau den tats├Ąchlichen Anforderungen (echtzeitsicher, ausfallsicher und hochverf├╝gbar) entsprechen. Das bedeutet gleicherma├čen, 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├Ąte und Maschinen passen sich autonom an neue Anforderungen an und organisieren die Produktionsprozesse auf selbstst├Ąndigem Wege. Nichtsdestotrotz spielt der Mensch in der Smart Factory nach wie vor eine gro├če Rolle. Zwar muss er nicht in den eigentlichen Fertigungsprozess eingreifen, jedoch liegt die Kontrolle und die Optimierung der Prozessabl├Ąufe innerhalb seines Aufgabengebiets. Gleichzeitig entscheidet der Mitarbeiter ├╝ber die Schnittstellen zu externen Systemen und ├╝ber das allgemeine Design der Smart Factory.

Fazit

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

Sie haben Fragen zu den gro├čen Themen Smart Factory, Industrie 4.0 oder IoT? Z├Âgern Sie nicht mit uns bez├╝glich dessen in Kontakt zu treten. Gerne informieren und beraten wir Sie in einem unverbindlichen ersten Gespr├Ąch ├╝ber die M├Âglichkeiten und den Einsatz Ihrer Smart Factory.

Bj├Ârn Lambertz

Bj├Ârn Lambertz

Mein Name ist Bj├Ârn 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. M├Ąrz 2020 | 11:54

Sehr interessanter Artikel! Ich kann mir jedoch vorstellen, dass die Einf├╝hrung der Smart Factory insbesondere bei den Mitarbeitern zun├Ąchst Verunsicherung und ├ängste hevorruft. Gibt es hier eventuell ein paar Anregungen, wie die Akzeptanz auf Mitarbeiterseite geschaffen werden kann?

Beste Gr├╝├če

Wolfgang Goldschmidt

Antworten
Bj├Ârn Lambertz - 20. April 2020 | 19:34

Hallo Herr Goldschmidt,

vielen Dank f├╝r die Blumen. Die Einf├╝hrung einer Smart Factory ist nat├╝rlich 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├╝r jeden die Akzeptanz schaffen kann. Richtigerweise sollte ein entsprechendes professionelles Change Management aufgesetzt werden um die richtige Kommunikation durchf├╝hren zu k├Ânnen. Gerade der offene Umgang mit der Situation ist sicherlich sehr f├Ârderliche, danach muss nat├╝rlich auch ein individueller Weg f├╝r jeden Mitarbeiter oder wenn m├Âglich f├╝r eine Mitarbeitergruppe gefunden werden.

Viele Gr├╝├če
Bj├Ârn Lambertz

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