Was ist Industrie 4.0 – sind Sie ready?

Prozessautomatisierung | © panthermedia.net /everythingposs Prozessautomatisierung | © panthermedia.net /everythingposs


Während Smartphone, Laptop und Tablet aus dem privaten Alltag nicht mehr wegzudenken sind, wird die Digitalisierung der Fabriken erst seit wenigen Jahren zum Thema. Unter dem Sammelbegriff „Industrie 4.0“ – anspielend auf die Digitalisierung als vierte industrielle Revolution – werden Produktionsunternehmen smart.

Ein spezieller Anwendungsfall des Internets of Things (IoT) ist die sogenannte Industrie 4.0. Das Realzeitverhalten der Systeme – zusammengefasst unter dem Begriff „Cyber-Physical Systems“ (CPS) – ist für die Industrie 4.0 Grundlage der Prozessoptimierung. Standards und Normen, insbesondere für die Themen Safety und Security, müssen hier ständig weiterentwickelt und angepasst werden. Eine Weiterentwicklung des IoT ist das IoRT, das Internet of Robotic Things.

Wir sind Zeitzeugen der innovativsten, kreativsten und dramatischsten Periode der technologischen Innovation in der ganzen Menschheitsgeschichte. Die gegenwärtige Forschung steckt zwar noch in den Kinderschuhen, geht jedoch bereits in Richtung autonomer und lernfähiger „intelligenter“ Systeme, die nicht nur benachrichtigen, sondern selbstständig Prozesse steuern und manipulieren können. Das Internet of Robotic Things (IoRT) wird bis 2022 voraussichtlich 20 Milliarden Euro wert sein.



Smart Factory – wie weit geht das?

Prozessautomatisierung | © panthermedia.net /Rawpixel

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Wesentliches Kennzeichen einer Smart Factory sind Echtzeit-Spiegelbilder der Produktion am Computer – sogenannte Cyber-Physical-Systems. Es handelt sich um vollständig integrierte, vernetzte Fertigungssysteme, die in Echtzeit reagieren, um den sich ändernden Anforderungen und Bedingungen in der Fabrik, im Versorgungsnetz und bei den Kundenbedürfnissen gerecht zu werden. Ziel ist es, dass alle Mitarbeiter eines Unternehmens die Produktion virtuell am Computer (Touchscreen, Tablet, Smartphone) analysieren und in der Realität optimieren können. So können in kürzester Zeit Diagnosen durchgeführt werden, um Fehlfunktionen zu erkennen und zu beheben, ohne dass die gesamte Produktionslinie angehalten werden muss.

Smart Manufacturing oder Smart Factory stehen für den gesamten Prozess, bei dem Computersteuerungen, Modellierung, Big Data und andere Automatisierungen zur Verbesserung der Produktionseffizienz eingesetzt werden. Nur mit einer Höchstleistungs-IT können die ungeheuren Datenmengen (Big Data) in Echtzeit in nutzbare Kennziffern (Smart Data) umgewandelt werden. Die Steuerung findet auf einer einheitlichen IT-Plattform statt. Idealerweise können so Planung und Produktion (Top und Shop Floor) in Echtzeit synchronisiert werden – bei internationalen Unternehmen auch an vielen Standorten weltweit.

Smart Factory – was sind die Vorteile?

Smart Factory schafft vor allem eine große Transparenz und Messbarkeit aller Prozesse. Ohne digitale Fabriktechnologie werden keine Störungen registriert, die Produktion passiert praktisch blind. Ohne das Wissen um Defizite können auch keine Optimierungsstrategien entwickelt werden. Digitale Steuerung macht den gesamten Produktionsprozess mess- und sichtbar. Ressourceneffizienz ist damit kein Schlagwort mehr, sondern kann bis ins Detail geplant werden. Die Vorbereitungsphase zwischen Auftragseingang und -bearbeitung kann radikal verkürzt werden. Auch Stromkosten und damit die Umwelteffizienz werden auf diese Weise um bis zu 10 Prozent optimiert. Innerhalb eines Jahres nach dem Rollout über die gesamte Produktion sind 10 bis 20 Prozent Produktivitätssteigerung möglich.

Industrie 4.0 – und was wird aus der Belegschaft?

Prozessautomatisierung | © panthermedia.net /mrfotos

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Die positive Motivation der Mitarbeiter ist für das Funktionieren der Smart Factory unerlässlich. Mitarbeiter, die der Einführung von Industrie 4.0 skeptisch gegenüberstehen, sind häufig der Meinung, dass die Kombination von künstlicher Intelligenz und Automatisierung den menschlichen Aspekt obsolet machen wird. Die Arbeitsprozesse und -aufgaben der Mitarbeiter werden sich verändern, doch werden Menschen nicht ersetzbar. Software treibt die Fortschritte in der heutigen Fertigung voran, und das bedeutet, dass die Maus an vielen Stellen der heutigen Fertigungshalle den Schraubenschlüssel ersetzen wird.

Die Hauptaufgabe des Managements besteht darin, die Belegschaft davon zu überzeugen, dass es bei der digitalen Transformation um eine Win-Win-Situation für alle geht, nicht gegen einzelne. Ist die Fabrik fit für die Zukunft, sind auch Arbeitsplätze gesichert. Künftig können Arbeiter und Management gemeinsam Prozesse steuern, statt zu improvisieren. Benötigt wird ein aufgeschlossener, gemeinschaftlicher Change-Prozess, der die Belegschaft dazu motiviert, in der Produktionslogistik aufzuräumen und sich von mancher überkommenen, verkrusteten Struktur zu verabschieden.

Wie wird die neue Technologie umgesetzt?

Die Herausforderung besteht darin, dass die Hauptproduktion reibungslos weiterlaufen muss, während parallel dazu die digitale Transformation in einem ausgewählten Sektor beginnt. Eine Smart-Factory-Technologie sollte daher ein modulares Konzept bieten, mit dem flexibel und in kleinen Schritten eine neue IT-Architektur aufgebaut werden kann. Die neue Technologie muss in der Lage sein, möglichst kosteneffizient heterogene Maschinenparks, also Maschinen unterschiedlicher Hersteller und Jahrgänge, unkompliziert an eine Plattform anzubinden. Big-Data-Verarbeitung in Echtzeit und eine Bereitstellung aller dafür erforderlichen Ressourcen sind dafür Voraussetzung. Ein bekannter Anbieter schreibt dazu:



Durch Retrofit werden bestehende Anlagen und Maschinen durch moderne Komponenten nachgerüstet und in die digitale Produktion integriert. Dies wird u.a. durch den Einbau von Sensoren im Zusammenspiel mit einem Preprozessor-Agenten, wie z.B. der Fraunhofer vBox, realisiert. Hierdurch werden beliebige bzw. analoge Signale aufbereitet und nutzbar gemacht. Mit geringem Aufwand verlängern Sie so die Lebenszeit Ihrer Anlagen und sind fit für Industrie 4.0.
Quelle: https://compacer.com

Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Aspekt, der wiederum mit der Mitarbeitermotivation verknüpft ist, ist die optische Aufbereitung der zentralen Plattform mit nutzerfreundlichen Visualisierungen aller Betriebsprozesse. Jeder User hat Zugang zu seinem Verantwortungsbereich, wo an exakten Kennzahlen für ihn in Echtzeit ablesbar ist, wo der Produktionsprozess optimiert werden muss. Historische Maschinendaten und ihre Analyse sind ebenfalls von zentraler Bedeutung, denn ohne sie arbeitet ein Team ins Leere. Viele Entscheidungsträger wollen den Prozess der Implementierung von Industrie 4.0 möglichst zügig vorantreiben. Es lohnt sich jedoch, hier ein wenig Geduld zu haben und die neue Technologie langsam an die individuellen Anforderungen jedes Betriebes anzupassen. Gut gemeint ist oft das Gegenteil von gut – ein System ist dann zukunftssicher, wenn es Zeit hat, zu wachsen.

Was ist Industrie 4.0 – sind Sie ready?
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