Die Digitale Fabrik – Potentiale richtig nutzen

Industrial Internet of things

Digitale Fabrik, Smart Manufacturing, Smart Factory: Schillernde Begriffe, die sich im Sprachgebrauch der Industrie bereits seit einigen Jahren fest etabliert haben. Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) definiert den Begriff „Digitale Fabrik“ wie folgt: „Die Digitale Fabrik ist der Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen, Methoden und Werkzeugen – u. a. der Simulation und dreidimensionalen Visualisierung, die durch ein durchgängiges Datenmanagement integriert werden. Ihr Ziel ist die ganzheitliche Planung, Evaluierung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Strukturen, Prozesse und Ressourcen der realen Fabrik in Verbindung mit dem Produkt." In der Praxis liegt dabei der Fokus auf folgenden Punkten:

- Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Planungsqualität

- Verkürzung der Produktentwicklung und –einführung

- Transparente Kommunikation

- Standardisierte Planungsprozesse

- Kompetentes Wissensmanagement

Die daraus resultierenden positiven Effekte fallen vielfältig aus: eine kürzere Time-to-Market-Phase, eine verminderte Anzahl an Korrekturschleifen und Planungsfehlern und nicht zuletzt die transparente Speicherung von erfahrungsbedingtem Expertenwissen.

 

Digitale Fabrik als Grundlage für eine erfolgreiche Industrie 4.0 und die Etablierung der Smart Factory

Die zunehmende Digitalisierung und die parallele Integration der industriellen Wertschöpfungskette kann den Produktionsprozess sukzessive auf eine komplett neue Entwicklungsstufe heben. Denn das Ziel von Industrie 4.0 ist eben die smarte Fabrik, in der alle Komponenten – Maschinen, Menschen, Werkzeuge und Ressourcen – vernetzt sind und in Echtzeit über das Internet miteinander kommunizieren. Für die Umsetzung braucht man eine valide digitale Datengrundlage. Die Digitale Fabrik ist der Lieferant dieser Datengrundlage, muss aber mit den richtigen Maßnahmen zur smarten Fabrik weiterentwickelt werden. Heißt konkret: Auch die digitalen Modelle müssen echtzeit- und lernfähig gemacht werden und sich selbst an die Realität anpassen können.

Die Ergebnisse lohnen den Aufwand, nur ein Beispiel an dieser Stelle: Der Bosch-Konzern bezifferte im Zeitraum 2015-2020 die durch eine vernetzte Produktion erreichte Kostenersparnis und den zusätzlich generierten Umsatz mit jeweils rund einer Milliarde Euro. Involvierte Mitarbeiter erhielten ständig aktualisierte Daten in Echtzeit mittels eines „Active Cockpit“, um Störungen von Maschinen frühzeitig erkennen zu können. Ausgewertet wurden alle relevanten Produktionsdaten, beispielsweise zu Energieauslastung, Druck, Vibration und Temperatur. Bosch konnte allein durch diese Maßnahme innerhalb eines Jahres die Bestände um bis zu 20 Prozent reduzieren, parallel stieg die Produktivität um zehn Prozent.

Auch Nachhaltigkeit spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle: Das von Volkswagen initiierte ganzheitliche Digitalisierungsprogramm Think Blue Factory soll an allen Produktionsstandorten eine Reduktion der Umweltbelastung um 25 Prozent erreichen – im ersten Schritt hin zu einer komplett CO2-neutralen Produktion. Ein ambitioniertes Ziel, auf dem Weg zur Industrie 4.0 aber absolut machbar. Die Potenziale der Digitalisierung liegen nämlich besonders in den folgenden Bereichen: Transparenz der Verbräuche (Strom, Wasser etc.), Optimierung des Monitorings, effizienterer Einsatz der Ressourcen (Fertigungsablauf) und effizientere Bearbeitung (Fertigungstechnologie). Das alles sorgt für einen geringeren Energieverbrauch der einzelnen Arbeitsschritte.

 

Vier Thesen, um das Potenzial der Digitalen Fabrik richtig zu nutzen

Dynamisch, flexibel und intelligent: Die in der Digitalen Fabrik eingesetzten Technologien lassen auf ein revolutionäres Potenzial für den gesamten Produktionsprozess schließen. Doch Technik allein wird nicht ausreichen: Die Integration der unterschiedlichen Einzeltechnologien in eine ganzheitlich orientierte digitale Unternehmensstrategie ist der Königsweg für mehr Effizienz und neue Wachstumsfelder. Denn die digitale Revolution steht für die Verschmelzung von digitaler und physischer Welt: Die virtuelle Realität simuliert die äußere Wirklichkeit. Diese wird im Internet of Things durch die Integration von Sensoren und Schnittstellen digitalisiert. So entsteht aus dem IoT sukzessive das IIoT, das Industrial Internet of Things, in dem künstliche Intelligenz viele Prozesse steuert. Maschinen kommunizieren selbstständig miteinander und lernen ständig hinzu. Das wiederum ermöglicht komplexere Abläufe zu besseren Kostenbedingungen, was vollkommen neue Business Cases auf den Plan ruft. 

Technologische Innovationen sind dabei der Schlüssel in allen Bereichen: Predictive Maintenance, Zero Downtime, Losgröße 1, Deep Learning, Advanced Analytics, Smart Robotics. Sie ermöglichen gesteigerte Produktivität und gesenkte Risiken quer durch alle Business Operations und damit hohe Chancen auf eine Steigerung des Umsatzwachstums mithilfe neuer Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Für die Experten der Unternehmensberatung Deloitte sind bei der optimalen Umsetzung der Digitalen Fabrik auf dem Weg zur Smart Factory folgende vier Attribute unerlässlich: vernetzt, transparent, proaktiv, agil. In konkreten Maßnahmen bedeutet dies:

 

Vernetzt:

Echtzeit-Datenströme verbessern die Zusammenarbeit von Unternehmen mit Zulieferern und Kunden. Voraussetzung ist eine kontinuierliche Auswertung von Sensordaten, lokalen Daten und traditionellen Datenbanken. Alle Fähigkeiten werden auf diese Weise effizienter genutzt – dafür sorgen intelligente Produktions-Assets, dezentrale Entscheidungsfindungen und die Synchronisierung von Workflows. 

 

Transparent:

Abesicherte Daten-Links zum Kunden ermöglichen passende Nachfrage-Prognosen und damit auch eine entsprechende Anpassung der Planung. Die Auswertung von Echtzeit-Daten beschleunigt darüber hinaus die Entscheidungsfindung. Basierend auf Technologien wie GPS oder RFID werden beispielsweise das Tracking im Warenfluss und alle Logistik-Prozesse optimiert.

 

Proaktiv:

Stichwort Predictive Maintenance – eine automatisierte Verschleißüberwachung mithilfe von Sensoren, Algorithmen und Künstlicher Intelligenz können Anomalien quasi vorhergesagt und vorab bereits Lösungen initiiert werden. Ein selbstständiger Bestellprozess führt in diesem Zusammenhang zu einem stark verbesserten Supply-Management. Auch Probleme in der Zulieferer-Qualität sind so frühzeitig erkennbar. Zudem können alle relevanten Sicherheitsaspekte in Echtzeit überwacht werden.

 

Agil:

Die Folgen von Produktionsveränderungen können ebenfalls in Echtzeit kontrolliert werden. Der gesamte Fertigungsprozess wird dank des eingesetzten Industrial IoT-Equipments flexibel und anpassungsfähig. Das Ergebnis sind kostenoptimierte Abläufe: verbessertes Ressourcenmanagement, zuverlässigere Fertigungskapazitäten, erhöhte Effizienz, hochgradige Automation, geringere Wartungskosten, verbesserte Qualitätssicherung, verbesserte Sicherheit und Nachhaltigkeit.

 

Das Ergebnis eines derartigen Digital Supply Network ist übrigens nicht nur die operationale Effizienz. Mit den neuartigen Fertigungsmethoden entstehen auch neuartige Produkte, Services und ganze Geschäftsfelder, mit deren Hilfe ein Unternehmen seinen Wettbewerbsvorsprung strategisch ausbauen und erhalten kann. 

 

Unternehmenskultur 4.0 im Zeitalter der Digitalisierung

Im Zuge des Digitalisierungsprozesses entstehen nicht nur technische und strategische Herausforderungen, auch die komplette Unternehmenskultur ist einem erheblichen Wandel unterworfen: Arbeitsrollen und Strukturen ändern sich, eingefahrene Gewohnheiten müssen abgelegt und neue Kenntnisse erworben werden. Durch die Digitalisierung entstehen neue Funktionen, zum Beispiel in den Bereichen Software Engineering, Cloud Computing, Data Analytics, Cyber Security, Systems Integration oder User Experience Design. Für all diese Positionen müssen die richtigen Kandidaten gefunden werden. Jedes Unternehmen steht also vor der Herausforderung einer an die Anforderungen angepassten Rekrutierungskultur, um die gefragten „Digital Talents“ für sich zu gewinnen. Experten zählen zu einer zeitgemäßen „Digital Culture“ charakteristische Eigenschaften wie eine neue Risikokultur, einen kollaborativen Arbeitsstil und nicht zuletzt eine agile, daten- und faktengetriebene Entscheidungskultur. Besonders das Führungspersonal muss hier vorangehen und diesen digitalen Kulturwandel glaubwürdig vorantreiben.

 

Fazit: Mit dem Potential der Digitalen Fabrik zur Smart Factory

In vielen Unternehmen haben die verantwortlichen Personen bereits die Grundlagen für die Digitalisierung gelegt. Damit aus dieser Initialzündung aber eine echte vierte industrielle Revolution wird, braucht es weiterhin Zeit und viel Engagement auf strutureller, technologischer und finanzieller Ebene. Experten sprechen von einem Zeitraum zwischen fünf und 20 Jahren bis zu Smart Factory. Vor allem das Zusammenspiel neuer Technologien mit der Arbeitsorganisation, den Produktionssystemen und der Software sowie die Kommunikationsfähigkeit der Fabrikobjekte in Echtzeit stellen hier die größten Herausforderungen dar. 

Die gesamten Planungssysteme der Digitalen Fabrik werden sich weiterentwickeln müssen, um die Chancen richtig nutzen zu können. Bei der Etablierung der Digitalen Fabrik ist es daher von essenzieller Bedeutung, dass das komplexe, interdisziplinäre Zusammenspiel der verschiedenen Unternehmensbereiche funktioniert. Technologie, Operations, Strategie, Change Management: All das spielt eine entscheidende Rolle, will man das Potential der Digitalen Fabrik so nutzen, dass wirklich eine Smart Factory entsteht, die ihren Titel verdient. 

 


veröffentlicht am : 2020-02-29 09:50


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