Tobias Schie├čl
 - 24. April 2020

Smart Factory

Die Smart Factory steht für die Fabrik der Zukunft. Maschinen, Menschen und Produkte sind in dieser intelligenten Fabrik miteinander vernetzt und tauschen Informationen und Daten aus.

Was ist eine Smart Factory?

Der Begriff stammt aus der Fertigungstechnik. Smart Factory ist Teil des Zukunftsprojektes Industrie 4.0 der Bundesregierung und beschreibt eine vernetzte Produktionsumgebung, in der die Maschinen und Logistiksysteme weitgehend ohne menschliche Hilfe organisiert sind und arbeiten. Die cyber-physischen System kommunizieren mit Hilfe des Internet of Things. Die einzelnen Fertigungsschritte werden durch Fertigungsinformationen auf einem RFID-Chip oder andere Techniken wie WLAN, Bluetooth oder QR-Codes ├╝bermittelt.

Vorteile einer Smart Factory in der Produktion

Durch den Einsatz von verschiedenen IoT-Technologien in den Maschinen l├Ąsst sich eine Echtzeitanalyse der Produktion und der Prozesse durchf├╝hren.┬áMithilfe von RFID-Lokalisierung des Materials kann der gesamte Materialfluss (Lagerung, Transport, Bearbeitung)┬áin Echtzeit analysiert werden.

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Durch verschiedene Sensoren k├Ânnen┬ásich┬ádie autonomen┬áund┬ámobilen Roboter selbst├Ąndig durch die Fabrik navigieren┬áund ein 3D-Fabrikmodell kartographieren. Mit diesem┬ávirtuellen┬áModell lassen sich die aktuelle Ist-Situation der Produktion┬áfesthalten und die Prozesse┬áanschlie├čend┬áoptimieren.

Aufgaben, die aktuell Prozessplaner durchf├╝hren,┬ák├Ânnen zuk├╝nftig durch Planungssysteme ├╝bernommen werden. Diese k├Ânnen Kapazit├Ąten und Ressourcen planen und visualisieren. Da die Systeme alle untereinander vernetzt sind, werden┬áanfallende┬áDaten (Auftragseing├Ąnge, Absatzprognosen, R├╝ckmeldedaten) nun automatisch analysiert und m├╝ssen nicht mehr manuell vom menschlichen Planer┬áeingegeben werden.

Die wichtigsten Vorteile der Smart Factory im ├ťberblick:┬á

  • Optimierte und schlanke Prozesse
  • Produktivit├Ątssteigerung
  • Automatische und effiziente Bestellprozesse
  • Transparente Lieferkette
  • H├Âhere Flexibilit├Ąt
  • Geringere Personalkosten in der Produktion
  • Individuelle Produktion

Merkmale einer Smart Factory

In einer Smart Factory müssen die verschiedenen Komponenten der Maschinen intelligent miteinander verknüpft sein. In der internen Vernetzung werden die internen Komponenten im Produktionsprozess miteinander verknüpft. In der externen Vernetzung die Kommunikation mit anderen Smart Factories.

Die verschiedenen Maschinen in der┬áÔÇ×smarten FabrikÔÇť┬áarbeiten vollst├Ąndig autonom. Sie koordinieren selbst├Ąndig die Fertigungsprozesse. Fahrerlose Roboter transportieren die Auftr├Ąge der Logistik┬áund die┬áintelligenten Maschinen┬á├╝bernehmen in┬áder Fabrik der Zukunft die komplette┬áautonome Produktion eines Produkts.

Smart Factory - die intelligente Fabrik

In der Smart Factory┬ásoll┬ádas Internet┬áof┬áThings die Effizienz┬áerh├Âhen┬ásowie┬ádie Ausfallzeiten und Wartungen minimieren.

Voraussetzungen und Herausforderungen für Unternehmen

Die Einf├╝hrung von Smart Factory erfolgt schrittweise. Bereits digitalisierte Prozesse werden ├╝bernommen und in neue Bestandteile integriert. Die┬áIoT-Technologie┬áwird in die neuen Prozesse implementiert. Zur gegenseitigen Vernetzung werden die passiven Werkzeuge oder Maschinen mit digitalen Sensoren und Aktoren ausger├╝stet und ├╝ber das IT-System zentral gesteuert. Die Smart Factory wird durch immer kleinere,┬ág├╝nstigere Computer und Sensoren erm├Âglicht.

Die Realisierung der Smart Factory muss auf das gesamte System ausgerichtet sein und kann mehrere Jahre in Anspruch nehmen. Auf dem Weg zur Umsetzung gibt es neben technischen Herausforderungen, wie dem Einsatz von IoT-Ger├Ąten und Maschinen, auch Herausforderungen hinsichtlich der Sicherheit und der Schulung der Mitarbeiter mit den neuen Technologien.

Intelligente Werkzeuge und Prozesse

Eine Voraussetzung der Smart Factory ist der Einsatz von IoT-Ger├Ąten. Mit den intelligenten Ger├Ąten entsteht in der Fabrik ein industrielles Internet der Dinge (IIoT). Die Produktions-KI basiert auf maschinellem Lernen und erledigt viele Routineaufgaben, f├╝r┬ádie┬ávorher menschliche Arbeitskr├Ąfte ben├Âtigt wurden. Die Mitarbeiter k├Ânnen sich somit auf Ausnahmef├Ąlle im Prozess konzentrieren.┬áDurch die Smart Factory entsteht ein Netzwerk, das ein effektiveres Lieferkettenmanagement erm├Âglicht.

Ein weiteres wichtiges Merkmal einer Smart Factory ist der Einsatz von ÔÇťdigitalen ZwillingenÔÇŁ. Hierbei wird ein digitaler Doppelg├Ąnger erstellt, der┬ábeispielsweise eine physische Maschine darstellt.┬áDie digitalen Zwillinge werden┬áaus verschiedenen┬áDaten und Umgebungsbedingungen der realen Welt und der┬árealen Maschine erstellt und anschlie├čend in einem virtuellen Raum abgebildet.

Die digitalen Zwillinge erm├Âglichen es beispielsweise in der Designphase eines┬áProduktes┬ávirtuelle Produktionstests┬ádurchzuf├╝hren,┬áohne reale und komplexe Prototypen erstellen zu m├╝ssen.┬áDies spart Zeit in der Entwicklung und Produktion und optimiert den anschlie├čenden realen Produktionsprozess. Eingesetzt werden digitale Zwillinge┬ázudem┬áoft im Zuliefererbereich. Der Hersteller kann dann┬áfeststellen, ob das Werkst├╝ck die ben├Âtigten Eigenschaften besitzt,┬áohne es real herstellen zu m├╝ssen.

Mitarbeiter einer Smart Factory m├╝ssen sich jedoch einigen neuen Herausforderungen stellen. Augmented Reality oder Wearables ver├Ąndern die Arbeitsweise und den Zusammenbau von Dingen in der Produktion. Die Mitarbeiter m├╝ssen im Umgang mit diesen neuen Technologien geschult werden. Viele Routineaufgaben f├╝r Mitarbeiter werden entfallen, daf├╝r entstehen jedoch neue Jobs in der Produktion und Industrie. Komplexe T├Ątigkeiten wie Datenanalyse oder Wartung von vernetzten Ger├Ąten sind zuk├╝nftig mehr gefragt.

Eine weitere Herausforderung ist die Sicherheit im┬áIIoT. Da┬ázunehmend┬áintelligente und vernetzte Ger├Ąte in einer Smart Factory eingesetzt werden, bieten┬ádiese┬áauch mehr Angriffsfl├Ąche f├╝r Hacker.┬áUnternehmen sollten daher die Systeme immer auf dem neuesten Stand halten (Sicherheits-Updates) und Sicherheitsl├Âsungen f├╝r den Schutz der vernetzten Maschinen einsetzen.

SAP Manufacturing Execution

Auch SAP befasst sich mit dem Thema Smart Factory┬áund hat verschiedene Software-L├Âsungen entwickelt.┬áEine┬áSoftware-L├Âsung, die┬ábereits auf dem Markt ist, nennt sich┬áSAP ME┬á(Manufacturing┬áExecution).┬áSAP ME┬áhilft Unternehmen die Produktionsabl├Ąufe, Prozesse und Compliance zu steuern und zu automatisieren.┬áSAP ME┬ádeckt dabei unter anderem folgende Bereiche ab:

  • Material- und Produktverfolgung
  • Datenerfassung in Echtzeit
  • Qualit├Ątsmanagement
  • Reporting von Produktionsberichten

SAP Manufacturing┬áExecution┬ábietet die problemlose Integration in eine bestehende┬áSAP Landschaft.┬áSAP ME┬áerh├Âht den Automatisierungsgrad der Produktion, bietet gro├čes Einsparpotenzial und sorgt f├╝r eine optimale Auslastung und Qualit├Ąt im Produktionsprozess.

Fazit

Die Smart Factory der Industrie 4.0 basiert auf intelligenten Maschinen. Dabei organisiert die Smart Factory die gesamte Produktionskette automatisch. Von der Entwicklung, Fertigung, Wartung bis hin zum Recycling. Bis die ersten Smart Factories autonom produzieren, k├Ânnen trotzdem noch einige Jahre vergehen. Die Technologie der Industrie 4.0 ist jedoch grunds├Ątzlich bereit dazu. Die Industrie hat die M├Âglichkeit, die┬áSmart┬áFactories┬ámithilfe┬ávon┬áIndustrie 4.0 mitzugestalten.

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Durch den Einsatz smarter Maschinen ergeben sich f├╝r Unternehmen gro├če Optimierungspotenziale in der Produktion und Logistik. Die Smart Factories machen durch die Industrie 4.0 alle Prozessschritte in der Produktion transparent und bieten Optimierungspotenziale. Die Fertigung kann somit automatisierter, flexibler und kosteng├╝nstiger werden. Au├čerdem k├Ânnen Unternehmen nun individuelle Produkte in kleinen Mengen effizienter produzieren.

Durch die Digitalisierung der Produktion in der Smart Factory gibt es f├╝r Unternehmen jedoch gro├če Herausforderungen. Die neuen digitalen L├Âsungen m├╝ssen in die schon laufenden Produktionssysteme integriert und auch die Mitarbeiter m├╝ssen hinsichtlich neuer Technologien geschult werden. Zudem stellt die Smart Factory hohe Anforderungen an die Sicherheit der vernetzten Ger├Ąte.

Mit der Verschmelzung von Produktionstechnik und IT findet ein kompletter Wandel in der gesamten Unternehmensstruktur und┬á-kultur statt. Maschinen und Menschen werden zuk├╝nftig dauerhaft ├╝ber die gesamte Produktions- und Wertsch├Âpfungskette miteinander┬ákommunizieren.

Tobias Schie├čl

Tobias Schie├čl

Mein Name ist Tobias Schie├čl und ich bin begeisterter SAP Consultant im Bereich Mobility. Gerne unterst├╝tze ich Sie bei den Themen mobile Infrastrukturen und App-Entwicklung mit SAPUI5 oder Neptune.

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