Was ist eigentlich eine digitale Fabrik? Und inwiefern ist sie charakteristisch für die sogenannte Industrie 4.0?
IoT, Augumented Reality, Rapid Prototyping sind nur einige Stichwörter zur Erklärung. Auch cyber-physische Systeme, welche die Zustandsüberwachung oder Echtzeitanwendung ermöglichen, bilden das Herz der vierten industriellen Revolution.
Damit ist die Frage eigentlich schon beantwortet. Trotzdem wollen wir einen genaueren Blick in die digitale Fabrik werfen.
Inhaltsverzeichnis
Digitale Fabriken für smarte Herstellung
Als Untergruppe unseres digitalen Zeitalters zeigt sich in digitalen Fabriken genau, wofür eine solche Revolution steht. Und es immer getan hat. ‘History repeats itself’ könnte man sagen. Schließlich geht es doch immer um eine Transformation, welche die Dinge vereinfacht.
Als Folge werden nicht nur Produktionen effektiver. Es gibt auch mehr Möglichkeiten und schnellere Abläufe. Die digitale Transformation der Industriemärkte beeinflusst nicht nur die Produktion. Vielmehr zeigt sie ihre Vorzüge auch in den Bereichen Logistik, Stromversorgung, Gesundheitswesen oder in intelligenten Städten.
Im Vordergrund dieser Transformation steht das Smart Manufacturing oder wie manche eben sagen: die digitale Fabrik. Geprägt wird sie durch den Einsatz intelligenter Maschinen.
Hinzu kommen hilfreiche Systeme wie das Predictive Maintenance oder RFID. Damit wird die digitale Fabrik zu einem Sammelpunkt für smarte Maschinen. Und sie zeigt die Effizienz des maschinellen Lernens.
IoT belebt die digitale Fabrik
Jede Revolution braucht ihre Anführer. Das Internet der Dinge ist einer davon. Konnektivität ist nämlich alles in der digitalen Fabrik. Sie bildet die Grundlage zur Vernetzung von Objekten, wie Maschinen oder Sensoren macht das smarte Factoring damit erst möglich.
Durch das Internet of Things, miniaturisierte Sensoren, leistungsfähigere Speicher- und Rechensysteme lässt sich eine intelligente Produktionsstätte errichten. Als Folge können in IoT-fähigen Industrieanlagen, in denen Maschinen kommunizieren (M2M), Ausfälle vermieden werden.
Gleichfalls ermöglicht die Konnektivität der Maschinen, dass es keine festen Wartungszyklen mehr gibt. Auf Basis von Prognosemodellen wird in der digitalen Fabrik vorausschauend gewartet. Und nicht zu vergessen: Durch Predictive Analytics können bessere Entscheidungen getroffen werden.
Folglich kann man sagen: Das Internet der Dinge perfektioniert die Industrie 4.0. Als Schlüsselrolle zur digitalen Fabrik sorgt es für sichere Analysen, die Anwendung künstlicher Intelligenz, sinnvolle Steuerungen und innovativen Datenaustausch.
Die digitale Fabrik ist gesprächig
Foglich macht die digitale Fabrik also ihr Ding. Das macht sie aber noch lange nicht zum Eigenbrötler. Im Gegenteil. Die digitale Fabrik liefert Informationen am laufenden Band. Durch die Vernetzung der industriellen Maschinen erhält man ständig Informationen.
Egal ob es um die Anzahl produzierter Güter, Daten zu Temperatur oder Analysen zur Produktivität geht. Die Maschine teilt sich mit. Für jedes Unternehmen ist diese neue Gesprächigkeit seiner Anlage ein ungeheurer Gewinn. Aus den Informationen der vernetzten Objekte können wichtige Reportings erstellt werden. Sie helfen bei der Fehlersuche beim Ausfall einer Produktionsanlage und lassen bestimmte Handlungsanweisungen ableiten.
Außerdem kann uns die smarte Factory auch Dinge zeigen. Dank der Möglichkeiten der Augmented Reality sind Qualitätsprüfungen oder Schulungen viel anschaulicher möglich. Ebenso lassen sich Arbeitsanweisungen auf diese Weise sehr anschaulich und präzise kommunizieren. Auch Inspektionen bekommen eine ganz neue Qualität durch den Einsatz von AR in der Industrie 4.0.
Mehr Sensoren für mehr Effizienz
Neben der besagten Redseligkeit der digitalen Fabrik geht es aber vor allem auch um Taten. Und die lassen nicht auf sich warten. Durch die Konnektivität und die Möglichkeit der Künstlichen Intelligenz sind autonom arbeitende Steuerungen oder auch autonome Regelkreise möglich. Und dabei geht es nicht ausschließlich um die Sicherheit, die entsteht, wenn sich eine Maschine bei drohender Überhitzung von allein abschaltet. Es geht um Effizienz und Kostenersparnis.
Cyber-physische Systeme, deren Leistung unter anderem auf Maschinenbau, Robotik und Informatik basiert, bieten in der Industrie 4.0 die nötige Umgebung, um digitale Fabriken zu ermöglichen. Ihr Funktionsprinzip fußt auf Sensoren, vernetzter Software und entsprechenden Aktoren. Die Künstliche Intelligenz sorgt dafür, dass die Maschinen selbstständig arbeiten und auch Entscheidungen, etwa zur Geschwindigkeit oder zum Temperaturausgleich, treffen.
Der autonom arbeitende Riese
Bildhaft gesehen können wir uns einen der typischen Roboterarme in der Fertigungslinie einer Fabrik vorstellen. Nehmen wir an, es handelt sich um einen Autohersteller. Das Transportband fährt Material von einem zum nächsten Produktionsschritt.
Der Roboter-Arm, der in solchen Fertigungen schon seit Jahren eingesetzt wird, verfügt jetzt dank der Sensoren und der Fähigkeit zum maschinellen Lernen über Künstliche Intelligenz. Dadurch kann er bei Verzögerungen seine Energiezufuhr anpassen und dadurch Strom sparen. Er kann sich selbst warten. Und er kann auf Materialschäden reagieren und diese melden. Außerdem kann er dem digitalen Kollegen mitteilen, was auf ihn zukommt und was nicht.
Intelligente Energienutzung 4.0
Wie bereits angesprochen verspricht die Industrie 4.0 auch einen immensen Vorteil für die Energiekosten und die Umwelt. Intelligente Maschinen machen schließlich auch intelligente Arbeit. So wird durch selbstständige Steuerung etwa der Energieverbrauch minimiert.
Und natürlich sind nicht nur die Maschinen clever und smart.
Auch das Gebäude sorgt für selbstständige Steuerung. Durch Bewegungsmelder und Sensoren lassen sich viele gute Lösungen implementieren, um Kosten und Verbrauch in Gebäuden zu verringern. Genau wie die weitere Vernetzung von Maschinen und Anlagen die energieeffiziente Optimierung der Prozesse ermöglicht. Smarte Anlagen und intelligente Gebäude verschwenden nämlich keine Energie.
Die Zukunft der digitalen Fabrik
Die digitale Transformation in der Industrie 4.0 wird weiter voranschreiten. Ansonsten bleibt man auf der Strecke. Hersteller tun also gut daran, nachzurüsten. Schließlich gab McKinsey Global in seiner Studie “The Internet of Things: Mapping the value beyond the hype” an, dass der höchste Mehrwert, den das Internet der Dinge kreiert, in der Produktion von Fabriken ist. Es heißt, dass durch die Optimierung und die Automatisierung von Abläufen ein wirtschaftlicher Mehrwert von bis zu 3,7 Billionen Dollar erzielt wird.
Was also sollte der smarte Unternehmer tun? Als erstes sollte er für die Vernetzung sorgen. Bei der Verwandlung von einer gewöhnlichen Produktionsstätte in eine digitale Fabrik ist das IoT schließlich von zentraler Bedeutung. Möglichkeiten wie RFID oder Predictive Maintenance gehören ebenso dazu wie die Chancen, die der Digital Twin realisiert. Ansonsten bieten auch andere Technologien smarte Lösungen. So fangen viele Hersteller ja zum Beispiel gerade erst an, die Vorteile der Augmented Reality für das industrielle Umfeld zu sehen.
So wird also die digitale Transformation in Zukunft sicher noch an Bedeutung dazu gewinnen.