Smart Factory – Planung einer zukunftsfähigen Fabrik

Intelligente Fabriken – sogenannte Smart Factories – entstehen nicht von heute auf morgen. Wird eine Fabrik neu gebaut oder umgerüstet, verläuft die „Smart-Werdung“ in mehreren Stufen. Mit dem 4-Stufen-Modell der Ingenics AG können kleine, mittlere und große Projekte, wie zum Beispiel der Neubau einer Fabrik auf der grünen Wiese, begleitet werden. Effizienz in der Fläche und in den Prozessen hat für Unternehmen oberste Priorität. Doch wenn solche Projekte in Etappen geplant und realisiert werden, sollte die Digitalisierung von Anfang an berücksichtigt werden.

Was ist eine Smart Factory?

Die Smart Factory (Intelligente Fabrik) bildet das Zentrum der Industrie 4.0 und bezeichnet eine Produktionsumgebung mit umfassender Vernetzung (Produktion 4.0). Sie entspricht der 4. Evolutionsstufe der Fabrik. Innerhalb der Produktion 4.0 findet der ganzheitliche Wertschöpfungsprozess autonom unter einem sehr hohen Automatisierungsgrad statt und organisiert sich größtenteils selbst (Wertschöpfung 4.0). Unterstützt wird die Wertschöpfung durch die intelligente Logistik, welche hochflexibel die notwendigen Prozesse und Materialien zur Verfügung stellt (Logistik 4.0). Wesentlicher Baustein der durchgängigen Vernetzung ist das Internet of Things (IoT), welches den technologischen Rahmen bietet.
 

Welche Herausforderungen und Stolpersteine haben die Kunden heute bei der Planung einer digitalen Fabrik?

Wir befinden uns an einer Schwelle, bei der es theoretisch möglich ist, dass sich die Systeme selbst steuern. Die Realität in vielen Unternehmen sieht jedoch ganz anders aus. 

Obwohl seit Jahren über Industrie 4.0, das "Internet der Dinge" (IoT) oder unterstützende Roboter diskutiert wird, stehen viele Unternehmen noch am Anfang ihrer Digitalen Transformation. Zum Beispiel ist es möglich die eigenen Daten in Echtzeit abzugreifen, auszuwerten und damit die eigene Fabrik oder Fertigung effizient zu steuern. Die Technologien sind vorhanden, aber das Übertragen in die eigene Realität ist eine Herausforderung für viele Unternehmen. 

Niemand weiß, was in fünf Jahren ist. Es herrscht Ungewissheit und vieles von dem, was heute angekündigt wird, ist vielleicht in Zukunft nicht sinnvoll implementierbar.  

Die Smart Factory kann Ihre Fabrik fit für die Zukunft machen und langfristig zu einem Effizienz-Boost führen.

Wir helfen Ihnen dabei, die folgenden Fragen zu beantworten: 

  • Wo steht mein Unternehmen in den Bereichen Digitalisierung und Smart Factory heute?

  • Wie kann ich das Thema Digitale Transformation in die Unternehmensrealität übertragen?

  • Wie kann ich meine Produktion und Logistik digitalisieren und automatisieren, zukunftsfähig, flexibel und effizient machen? 

  • Wo liegen die Vorteile einer smarten Fabrik für meine Organisation?

  • Wie könnte meine Fabrik in fünf Jahren aussehen und funktionieren?

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Was sind die Voraussetzungen, um mit dem Thema „Smart Factory“ zu starten?

Folgende Grundlagen und Voraussetzung sind die Basis, um mit der Smart Factory zu starten und auf alle weiteren Stufen aufzubauen. 

  • Ihre effizienten Prozesse sind etabliert, Lean-Ansätze (Wertstrom, Flussorientierung und Pull etc.) sind implementiert.

  • Die Wichtigkeit von standardisierten Prozessen, Datenstandards und Stammdatenparametern ist in der Unternehmenskultur verankert und deren Implementierung wird vorbereitet.

  • Die Wertschöpfung und die Fabrik sind frei von Verschwendung und zeichnen sich durch klar definierte Abläufe aus. 

Gerne unterstützen wir Sie dabei herauszufinden, wo Sie Ihre Prozesse noch effektiver gestalten können.

"Die Unternehmen müssen einen langen Atem haben und das geht nicht von heute auf morgen. Wir beobachten, dass vor allem der Mittelstand eine enorme Anfangsinvestitions-Bugwelle vor sich herschiebt, die mit jedem Tag weiter zunimmt. Und das ist fatal, denn die grundlegenden Voraussetzungen für konkrete Digitale Anwendungen von sich rechnenden Use-Cases müssen erstmal geschaffen werden."

Stefan Flicke
Partner, Director Key Account

Jetzt im Blog das ganze Interview lesen

Die 4 Stufen der Smart Factory erklärt

Smart Factories entstehen nicht von heute auf morgen. Die Fabrik wird über mehrere Stufen „intelligent“, die im Folgenden erklärt werden:

Stufe 1: Transparente Fabrik

  • Die Standardisierung beginnt zu greifen, Anwendungsfälle hieraus werden abgeleitet, erste Use Cases in der Umsetzung liegen vor.
  • Daten und Prozesse sind retrospektiv über Systeme und Analysen darstellbar (Business-Intelligence-Tools, Process Mining).
  • Es werden Key-Perfomance-Indicators (KPIs) definiert, um die Leistung der Organisation (Wertschöpfung, Order to Cash, Operations) messbar zu machen.
  • Erste Automatisierungslösungen/ Cyber-physische Systeme werden in Pilotprojekten aufgesetzt.
  • Die Erhebung von Daten aus der Prozessperipherie (zum Beispiel Gebäudetechnik oder vorgelagerte Stufen der Wertschöpfungs- und Logistikkette) wird initiiert.

Stufe 2: Reaktionsfähige Fabrik

  • Der Grad an Standardisierung und die Geschwindigkeit der Verfügbarkeit von Daten erreichen ein Level, auf dem der steuernde Eingriff in die Prozesse möglich ist.
  • Durch die Definition von fest umrissenen Datensets für diese Anwendung können Informationen effizient, nahe Echtzeit und ohne Datenbruch in weiteren Systemen genutzt werden.
  • Durch den Einsatz von Algorithmen in der Auswertung obliegt die Deutung der Daten nicht mehr allein der menschlichen Einschätzung. Die Steuerung der Daten obliegt weiterhin den in der Fabrik arbeitenden Menschen.
  • Die Verkettung und Automatisierung von physischen und informatorischen Prozessen wird weiter vertieft. Diese erstrecken sich bereits über weiter gefasste aber fest definierte Teilbereiche.
  • Die Verkettung und Verknüpfung von Daten aus Prozess und Prozessperipherie (Gebäude, Supply Chain …) wird ermöglicht und kann ausgewertet werden.

Stufe 3: Prädiktive Fabrik

  • Die Verfügbarkeit und Stringenz in den Daten ist auf einem Niveau, dass es ermöglich, weitreichende Datensets miteinander zu kombinieren, zu vernetzen und auszuwerten.
  • Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und Simulation werden die Entscheidungsprozesse des Menschen derart unterstützt, dass auf Basis vorgeschlagener Lösungen gehandelt werden kann. Die Vorschläge basieren auf Regeln, die durch den Menschen vorgegeben werden. Optimierungen der Systeme werden in Rückkopplung mit und durch den Menschen durchgeführt.
  • Diese Eingriffe und Entscheidungen werden sowohl in den Prozessen als auch in den prozessnahen Steuerungssystemen umgesetzt und in konkrete Aktionen überführt. Dies geht von der Einlastung von Aufträgen über die Kapazitätsnivellierung bis hin zur Anlagensteuerung sowie Steuerung von physischen verkettenden Systemen.
  • Die Anzahl der Messpunkte erreicht in dieser Stufe eine neue Dimension. Durch die Verarbeitung einer großen Bandbreite von Parametern lassen sich Simulationen von Szenarien durchführen. Über Big-Data-Analysen lassen sich Muster erkennen, die sich der menschlichen Wahrnehmung entziehen. Auf Basis dieser Muster können Prozessparameter optimiert werden, um die Effizienz und die Qualität von Produkten auf ein deutlich höheres Niveau zu heben.

Stufe 4: Intelligente Fabrik

  • Analog zur prädiktiven Fabrik werden die Daten und Aktionen in Echtzeit ausgewertet und bewertet. Die Entscheidungshoheit liegt nun aber in großen Teilen nicht mehr in menschlicher Hand. Ein Eingreifen durch Menschen ist jedoch jederzeit möglich, aber nur in Sondersituationen vorgesehen und notwendig.
  • Systeme und Regelkreise optimieren sich selbständig über denselben Algorithmus wie in der prädiktiven Fabrik und treffen darüber hinaus auch eigenständig Entscheidungen in Rahmen eines vorgegebenen Handlungsspielraums.
  • Menschliche Tätigkeiten und Entscheidungen werden durch digitale Assistenten/ Roboter durch den Vorschlag von Handlungsempfehlungen unterstützt, um ein Optimum an Effizienz und Qualität zu erreichen.
  • In dieser Stufe ist in vielen Bereichen eine hohe Flexibilität der Mitarbeitenden in Hinblick auf den Ort ihrer Tätigkeit möglich. Die Steuerung der Wertschöpfung ist autonom. Ein Eingriff oder Entscheidungen sind auch remote zu tätigen.

 

Gerade wenig Zeit?

Hier gibt es die 4 Stufen der Smart Factory noch einmal zum Ausdrucken als PDF. (936 KB)

Digitaler Zwilling

Präzise Simulation auf allen Ebenen

Bei der Umsetzung der Smart-Factory entlang der vier Stufen spielen Digitale Zwillinge eine große Rolle. Ein Digitaler Zwilling ermöglicht als perfektes digitales Abbild von Produkten, Prozessen und Anlagen jederzeit volle Transparenz über den gesamten Wertschöpfungsprozess bis zur Nutzung durch den Endkunden.

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Welche Vorteile bringt Ihnen die Zusammenarbeit mit Ingenics im Bereich Smart Factory?

Ohne „Lean“ kein „Digital“

  • Sie erhalten Klarheit darüber, was alles im Bereich Digitale Transformation/ digitale Fabrikplanung in Bezug auf Ihre Fabrik möglich ist.
  • Sie bekommen Aufschluss über den Weg hin zu einer Smart Factory und erfahren die Möglichkeiten, um langfristig zu einer zukunftsfähigen Fabrik zu werden.
  • Sie werden datentechnisch auf dem Stand sein, sodass Transparenz in Ihrem Unternehmen herrscht, um in der Steuerung Ihrer Fabrik einen hohen Automatisierungsgrad zu erreichen.

Mit Erfahrungen zum Thema „Mini-Factory-Ansatz“ und der Umsetzung von digitalen Transformationsprojekten im Operationsbereich, bieten wir Ihnen Unterstützung und unser Expertenwissen an. 

Fazit

Wer anfängt eine Smart Factory aufzubauen, sollte auf keinen Fall in einem Schritt von null auf hundert kommen wollen. Wenn man sich aber von Stufe zu Stufe vorarbeitet, ist das Risiko gering.

Wir unterstützen und begleiten Sie gerne auf dem Weg zu Ihrer Smart Factory

 

Vereinbaren Sie noch heute einen ersten Beratungstermin. Gerne gehen wir gemeinsam mit Ihnen den nächsten Schritt in Richtung intelligente Fabrik. 

Stefan Flicke

Stefan Flicke

Partner, Director Key Account
Telefon: +49 731 93680 224

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