Smart Factory – einfach erklärt

Was ist eine Smart Factory?

Auch wenn es für den Begriff keine allgemeingültige Definition gibt, lässt sich eine Smart Factory anhand einiger Kriterien charakterisieren. Sie nutzt moderne Technologien und Automatisierungssysteme, damit sämtliche Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette maximal effizient ablaufen. Da diese Lösungen jedoch nur mit einer entsprechenden Datenbasis gute Ergebnisse liefern können, ist ein zentrales Merkmal einer Smart Factory ihre weitläufige Vernetzung.

Das gilt insbesondere für die Produktion als Herzstück der Supply Chain. Die Maschinen im Shopfloor sind untereinander (horizontal) und mit den eingesetzten OT- und IT-Systemen wie MES, ERP, CRM (vertikal) vernetzt und integriert. Das ermöglicht einen Informationsaustausch in Echtzeit und ist Voraussetzung für das Sammeln, Kombinieren und Auswerten von Daten aus verschiedenen Quellen. Werden diese dann mithilfe von Analytics ausgewertet, lassen sich Prozesse hinsichtlich potenzieller Ineffizienzen untersuchen und anschließend im Rahmen von Hyperautomation oder Process Automation Excellence (PAE) mit entsprechenden Workflows (teil-)automatisieren. Das reduziert den manuellen Aufwand und steigert Prozesseffizienz und Produktqualität.

Wie unterscheiden sich digitale Fabrik und Smart Factory?

Digitale Fabrik und Smart Factory sind keine gegenläufigen Konzepte, sondern eher verschiedene Entwicklungsstufen von Industrie 4.0. Generell lässt sich sagen: Eine Smart Factory ist auch digital, eine digitale Fabrik aber nicht zwangsläufig smart. Denn die digitale Vernetzung von Fertigungsanlagen, IT- und OT- Systemen mit Technologien wie dem IIoT ist zwar Voraussetzung einer besseren Darstellung und Steuerbarkeit von ERP- und Produktionsabläufen, bestenfalls aber nur ein erster Schritt. Den zweiten Schritt geht die Smart Factory: Hier werden Lösungen wie KI-basierte Big Data Analytics optimal genutzt, um intelligente und effizientere Prozesse zu etablieren.

Das bezieht sich zum einen auf die technische Umsetzung. So lassen sich beispielsweise auch in einer digitalen Fabrik mit viel Aufwand singuläre Maschinenschnittstellen herstellen. In einer Smart Factory hingegen funktioniert diese Anbindung über entsprechende Standardisierungen idealerweise fast via „Plug & Play“. Aus dieser vereinfachten Bedienbarkeit ergibt sich ein weiteres Merkmal einer intelligenten Fabrik, nämlich die neue Rolle der IT-Abteilung. Früher ging der Weg für Änderungen in den Systemen zwangsläufig über sie. In einer Smart Factory stellen die IT-Spezialisten den Fachbereichen in den Fertigungsanwendungen häufig „nur“ Funktionen bereit, mit denen die Kollegen die Anpassungen oder sogar selbst entwickelte Erweiterungen selbstständig vornehmen können. Dank Low Code und No Code funktioniert das auch ohne weitreichende Programmierkenntnisse.

Was bedeutet „intelligent“ für die einzelnen Bereiche einer Smart Factory?

In einer Smart Factory gibt es keine isolierten Prozesse. Um die gesamte Supply Chain stetig optimieren zu können, müssen alle Vorgänge entlang der Wertschöpfungskette zusammenarbeiten. Wie genau das aussehen kann, zeigt sich beim Betrachten der einzelnen Unternehmensbereiche.

Smarte Produktionsvorbereitung

Die Optimierung beginnt bereits bei der Vorbereitung des eigentlichen Fertigungsvorgangs in der Produktionsumgebung. Auf Basis verschiedener Informationen, beispielsweise zum Lieferantennetzwerk, zum Materialbestand im Lager oder zu benötigten CAD/CAM-Dateien, lassen sich Aufträge optimal planen. Kombiniert mit den Daten früherer Fertigungsvorgänge und benutzerdefinierten, intelligenten Heuristiken ergibt sich so eine optimaler Vorgehensweise. Diese berücksichtigt dann nicht nur Personalplanung und Maschinenzuordnung, sondern auch automatisches Werkzeugrüsten und – durch das konsequente Zurückspielen der Ergebnisse in den Informationskreislauf – eine stetige Verbesserung des gesamten Vorbereitungsprozesses.

Smarte Produktion und Qualitätsmanagement

Die Vorgänge im Shopfloor einer Smart Factory werden mit Sensoren und Kameras überwacht, die erhobenen Daten in Echtzeit erfasst, visualisiert und direkt verarbeitet. Diese Transparenz dient zum einen dem Minimieren von Ausfällen, etwa durch automatische Meldungen von Anomalien – wie etwa beschädigtes Werkzeug – auf die mobilen Endgeräte der Werker. Zudem ermöglichen Technologien wie industrielle Bildverarbeitung ein smartes Fehler-Management und einen geschlossenen Regelkreis für die Qualitätssicherung anhand klar definierter KPIs im Sinne von Predictive Quality. Durch gezieltes menschliches Feedback ist die smarte Produktionsumgebung dann in der Lage, potenziell qualitätsbestimmende Faktoren wie Materialbeschaffenheit, Krafteinwirkung der Maschine oder andere Faktoren wie eine Verschmutzung der Werkstoffe zu erkennen und automatisch passende Gegenmaßnahmen einzuleiten oder per digitaler Werkerführung anzuweisen.

Smarte Logistik

Dank Industrie 4.0-Technologien wie dem IIoT ist in einer Smart Factory jederzeit ersichtlich, wo sich ein Produkt befindet und welchen Verarbeitungsstatus es hat. Intralogistische Prozesse laufen transparent ab und lassen sich lückenlos nachvollziehen. Das reicht von einer Kennzeichenerkennung des Transportfahrzeugs bei der Anlieferung über die Nachverfolgbarkeit einzelner Teile innerhalb der Fabrik mittels RFID-Tag bis hin zu einer automatischen Bestandsführung im Lager. Transportaufträge werden komplett digital erteilt, entweder „menschlich“ über ein mobiles Endgerät oder direkt und automatisch von den beteiligten OT- und IT-Systemen. Die schicken dann zum Beispiel ein fahrerloses Transportfahrzeug (AGV) los, um im Lager rechtzeitig neues Material an die Linie zu holen. Die Entnahme, der Transport und die Anlieferung werden in Echtzeit im ERP-System registriert, und bei niedrigem Lagerstand erfolgt eine Warnmeldung oder sogar die automatische Nachbestellung der knapp gewordenen Teile.

Intelligente Instandhaltung

Die Maschinen in einer Smart Factory kommunizieren sowohl untereinander als auch mit den involvierten IT- und OT-Systemen – ein Umstand, der eine intelligente, vorausschauende Wartung enorm erleichtert. Erfassen die Sensoren im Shopfloor beispielsweise ungewöhnliche, von der definierten Norm abweichende Messwerte, kann das auf einen baldigen verschleißbedingten Ausfall hindeuten. Dann erhält der Instandhalter eine Benachrichtigung auf sein Tablet oder Smartphone und kann sich direkt ein klares Bild von der Situation verschaffen. Mitunter liefert das System sogar schon spezifische Informationen zum vorliegenden Problem und sendet zum Beispiel die Meldung „Zylinder X in Maschine Y ist defekt und muss bei der nächsten geplanten Wartungsunterbrechung ausgetauscht werden.“ Dank der lückenlosen Dokumentation aller Wartungsvorgänge lassen sich zudem eventuelle Problemmuster erkennen, etwa dass bestimmte Teile einer Maschine häufiger ausfallen und besonders anfällig für Verschleiß sind.

Smart Factory und die Cloud

Ob eine intelligente Fabrik alle ihre Stärken ausspielen kann, hängt ganz wesentlich mit ihrer Betriebsumgebung zusammen. Dass Unternehmen hier am besten auf die Cloud setzen sollten, hat mehrere Gründe. Erstens funktioniert die lückenlose Vernetzung von Maschinen, Menschen, Endgeräten und Prozessen im Sinne von Industrie 4.0 besser, wenn alle Informationen, Tools und Services über eine einheitliche Plattform verfügbar gemacht werden. Zweitens sorgen Plattformservices, etwa für Big Data Analytics, Visualisierung oder Automatisierung, für eine optimale Nutzung der Daten. Und drittens garantiert ein Betrieb in der Cloud immer die neueste Softwareversion. Wer ERP, MES und Co. noch im eigenen Rechenzentrum hostet, muss wichtige neue Features im Zweifelsfall selbst hinzufügen – und zwar zeit- und kostenaufwendig via Programmierung.

Mit dem richtigen Partner zur Smart Factory

Egal ob Produktionsplanung, Fertigung, Wartung oder Logistik – eine Smart Factory funktioniert vor allem dann gut, wenn sich die zugrunde liegenden digitalen Lösungen möglichst unkompliziert und über einen zentralen Anlaufpunkt nutzen lassen. Hier empfiehlt sich beispielsweise ein Cloud-basiertes Portal, auf dem alle relevanten Informationen zusammenlaufen und mithilfe entsprechender Tools und Services ausgewertet werden. Das ermöglicht informierte Entscheidungen, eine weitreichende Automatisierung und eine intelligente, stetige Prozessoptimierung. Beim Umsetzen einer solchen Plattform empfiehlt es sich, von Anfang an einen Partner im Boot zu haben, der das notwendige branchenspezifische Know-how mitbringt und alle relevanten Services aus einer Hand bietet.

Sprechen Sie mit unseren Experten, und wir entwickeln gemeinsam mit Ihnen ein individuelles Paket – vom Einrichten der Maschinenschnittstellen über Managed Cloud und Security Services bis hin zu sicherem Betrieb und regelmäßigen Updates im Rahmen von Application Management Services (AMS).