Der Begriff „smart“ kann heute gefühlt überall vorangestellt werden, auch vor die „factory“. Doch was macht eine Smart Factory so anders als unsere heutige Produktion? Heute bekommt ihr dazu viele grundlegende Informationen.

Industrie 4.0 – das ist die Produktion der Zukunft. Alles wird „smart“, nicht nur das „phone“ und die „watch“, auch unser Arbeitsalltag verändert sich im Rahmen der Digitalisierung rasant. Wir halten euch auf dem Laufenden darüber, was die vierte industrielle Revolution eigentlich bedeutet. Anhand von praxisnahen Beispielen erklären wir, wie wir den Weg der digitalen Transformation Richtung Zukunft beschreiten.

Digitalisierung und Smart Factory

Wir erleben alle, wie schnell und nachhaltig das Internet, Smartphones, Social Media etc. in den letzten Jahren unser Leben und unsere Erwartungen verändert haben. Sei es die ständige Erreichbarkeit über soziale Dienste oder die Lieferung von Produkten am Folgetag, die wir abends online bestellt haben.

Die Digitalisierung beeinflusst neben dem Privatleben immer mehr auch unsere industrielle Welt und damit unser berufliches Umfeld. Diese Entwicklung steht noch am Anfang. Ein konkretes Beispiel für die Veränderung der Arbeitswelt ist die Smart Factory @ Combicon bei Phoenix Contact. Combicon ist einer unserer Fertigungsbereiche, in dem Produkte der gleichnamigen Produktreihe hergestellt werden. Doch jetzt erstmal ein paar allgemeine Fakten zur intelligenten Fabrik.

Smart Factory = Intelligente Fabrik

Der Begriff Smart Factory beschreibt eine effiziente und anpassungsfähige Produktion, die zu jedem Zeitpunkt die optimale Wertschöpfung erzielt. Sie kann nach unterschiedlichen Kriterien optimiert werden, zum Beispiel hinsichtlich Kosten, Verfügbarkeit oder Ressourcenverbrauch. Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren und Fertigungsanlagen bietet die Smart Factory eine Vielzahl von Vorteilen, z. B. schlanke und optimierte Prozesse, reduzierte Produktionskosten, kürzere Produktionszeiten und die Fertigung individueller Produkte zu Preisen von Massenprodukten.

Die intelligente Fabrik steht im Mittelpunkt der Industrie 4.0 und bezeichnet eine Produktionsumgebung, die sich selbst organisiert. Zur Produktionsumgebung gehören die Fertigungsanlagen und die Logistiksysteme. Der Mensch muss in den eigentlichen Produktionsprozess nicht mehr eingreifen.

Basis der Smart Factory sind sogenannte cyber-physische Systeme und die intelligente Vernetzung von Maschinen und Produkten. Das Produkt selbst teilt die für die Fertigung benötigten Informationen der Smart Factory mit. Anhand dieser Informationen erfolgt die Steuerung der einzelnen Produktionsschritte bis zum gewünschten Endergebnis. In vielen Fällen findet eine drahtlose Kommunikation zwischen Produkten und Anlagen statt. Die Kommunikationsgrundlage bildet das Internet of Things (IoT).

Die Fertigung organisiert sich selbst

Um einer Smart Factory zu ermöglichen, dass ein Produkt gemäß seiner von ihm selbst zur Verfügung gestellten Fertigungsinformationen die Fertigungsschritte steuern kann und den kompletten Weg durch die Fertigungsanlage durchläuft, sind folgende Merkmale zentral:

Die verschiedenen Komponenten, die die Fertigungsleistungen in der Factory erbringen, sind intelligent miteinander zu vernetzen. Die Vernetzung lässt sich in eine externe und eine interne Vernetzung unterteilen. Während sich die externe Vernetzung um die Kommunikation mit anderen smarten Fabriken kümmert, integriert die interne Vernetzung sämtliche internen Komponenten des Produktionsprozesses.

Ein weiteres zentrales Merkmal ist die individualisierte Produktion. Dank intelligenter Vernetzung der Fertigungsanlagen und deren Fähigkeit zur Selbstorganisation lassen sich die Produktionsabläufe individuell und flexibel modellieren. Es entsteht die Möglichkeit, Individualprodukte und Kleinserien mit intelligenter Automation in einem Kostenrahmen zu produzieren, der in konventionellen Fertigungsanlagen nur bei der Massenproduktion zu erreichen ist. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der so genannten Mass Customization (kundenindividuelle Massenproduktion). Durch die Angabe der Ziele wie Menge, Abmessungen und Funktion eines Produkts findet die Produktionsumgebung selbstständig die optimalen Fertigungsschritte und Produktionsprozesse.

Smart Factory

Was ist nötig?

Die wichtigsten Komponenten und Werkzeuge in einer Smart Factory sind:

  • Cyber-physische Systeme (CPS – Cyber Physical Systems)
  • Moderne und leistungsfähige Informations- und Kommunikationstechnik
  • Big-Data-Technologien
  • Embedded Systems zur Steuerung und Überwachung der Smart Factory und des Produktionsprozesses
  • Services des Cloud-Computing
  • Flexible und intelligente Logistiksysteme
  • Drahtlose Kommunikationstechniken wie Bluetooth oder RFID (Radio Frequency Identification)

Die cyber-physischen Systeme sind für die Vermittlung zwischen realen und virtuellen Komponenten verantwortlich. Sie bilden die Schnittstelle zwischen der Hardware und der Intelligenz in der Smart Factory und sind hohen physischen Anforderungen ausgesetzt. Für den Datenaustausch sind die Systeme mit Sensor-, Prozessor- und Funktechnik ausgestattet. Aufgrund der riesigen Datenmengen, die in einer intelligenten Fabrik über den kompletten Fertigungsprozess anfallen, sind Technologien aus dem Big-Data-Umfeld zu implementieren. Große Datenmengen, oft in unstrukturierter Form, sind zu speichern und zu verarbeiten. Kurze Zugriffszeiten und eine performante Datenverarbeitung sind Grundlage für das Konzept der Smart Factory.

Die Rolle des Menschen

Auch wenn die Smart Factory sich selbst organisiert, spielt der Mensch noch eine zentrale Rolle. Er muss zwar nicht mehr in den eigentlichen Fertigungsprozess eingreifen, hat aber Funktionen in der Kontrolle und Optimierung der Abläufe. Zudem leistet er das grundlegende Design der Smart Factory und stimmt Schnittstellen zu externen Systemen oder anderen smarten Fabriken ab. Wichtiges Arbeitsmittel für den Menschen in der Smart Factory ist die Technologie der virtuellen Realität. Sie gestattet ihm, ohne direkten physischen Kontakt zu den Anlagen virtuell auf alle Systeme einzuwirken.

In den folgenden Blogbeiträgen unter dieser Rubrik werden wir Details zu unserer eigenen „Smart Factory @ Combicon“ vorstellen. Freut Euch dabei auf Innensichten von Nihat Köse, Projektleiter Digitalisierung, zu den Themen digitaler Umbauplan für den Werkzeugbau, Augmented Reality in der Fertigung 3D-Modelle unserer Produktion oder präventive Wartung mit dem digitalen Wartungskatalog. Stay tuned!

Mehr zu den Themen Industrie 4.0 und Smart Factory lest ihr hier.

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