Seit ihren Ursprüngen Mitte des 19. Jahrhunderts ist die industrielle Produktion geprägt von mehreren Innovationen, die Revolutionen und Paradigmenwechsel in Gang gebracht haben. Ausgangspunkt war die Mechanisierung, die in der Literatur als Industrie 1.0 bezeichnet wird. Mit der Einführung der Massenproduktion ging ein zweiter fundamentaler Umbruch, Industrie 2.0, einher. Die Automatisierung war es, die durch den Begriff Industrie 3.0 geprägt wurde. Derzeit befindet sich die produzierende Industrie mitten in der vierten Phase, die als Industrie 4.0 bezeichnet wird und enorme Wettbewerbsvorteile generiert.
Die verantwortliche Neuerung dabei ist das Industrial Internet of Things (IIoT). Es ermöglicht durch die Anwendung modernster Kommunikations- und Informationstechnologien die Vernetzung von Menschen, Maschinen und Werkstücken. Dabei wird über eine spezielle Plattform, wie sie unter anderem der Anbieter thyssenkrupp mit toii bereitstellt, die gesamte Wertschöpfungskette automatisiert. Im Ergebnis werden die Produktionsabläufe effizienter gestaltet, große Mengen von Ressourcen gespart und der Umsatz signifikant gesteigert.
Intelligente Fabrik – die Smart Factory
Unter einer Smart Factory wird eine Produktionsanlage verstanden, die auf hochgradiger digitaler Vernetzung beruht. Sie greift auf Technologien wie Künstliche Intelligenz (KI), Analytik, Robotik, Sensorik und Big Data zurück, die über das Internet verbunden werden. Sie kann größtenteils autonom betrieben werden und besitzt die Fähigkeit der Selbstkorrektur.
Länger schon setzen erfolgreiche Fertigungsbetriebe auf Automatisierung. Smart Factorys gehen darüber hinaus, indem in ihren Fertigungsstraßen händisch ausgeführte Arbeiten unnötig werden. Moderne Technologien erlauben es im Idealfall, dass die gesamte Fabrikanlage in Echtzeit dazulernt und eigenständig Anpassungen vornimmt, um den Produktionsprozess zu optimieren.
Mithilfe der umfassenden Verwendung sensibler Sensoren werden Maschinen vernetzt und die gesamten Arbeitsabläufe in der Produktion transparent gestaltet. Ein solches Vorgehen ermöglicht immer ausgefeiltere Analysen. Die meisten Routineaufgaben beruhen dann auf KI-gesteuerten Prozessen und auf maschinellem Lernen. Die Mitarbeiter konzentrieren sich in einem solchen System auf die Lösung auftretender Probleme und die Entscheidungsfindung auf höherer Ebene.
Obendrein können IIoT-Systeme innerhalb einer Fabrik in das Manufacturing Execution System (MES) integriert werden. Eigenständig werden Aufträge entgegengenommen, auf Arbeitsanweisungen zurückgegriffen und mit Rückverfolgungs- und Qualitätssystemen interagiert.
Damit werden den Managern eines Betriebes in Echtzeit wichtige Informationen zur Verfügung gestellt, die Zeitpläne und Qualitätsdaten sowie den Bestandsstatus und Nachfrageänderungen betreffen. Die Entscheider können so sofort Maßnahmen zur Optimierung oder Wartung treffen, ohne dass es zu teuren Produktionsstopps und -ausfällen kommt.
Industrie 4.0 im globalen Rahmen
Industrie 4.0 stoppt nicht vor den Fabriktoren, sondern bezieht alle Komponenten der Wertschöpfungskette mit ein. Maschinen können per Internet weltweit vernetzt werden, unter Einbezug der Systeme von Lieferanten und Kunden. Bei Lieferausfällen wird schnell Ersatz gefunden, unter Berücksichtigung von Kosten und Kapazitätsauslastung. Neue Zulieferer werden automatisch beauftragt.
Industrie 4.0 verändert die Arbeitswelt
Trotz aller digitalisierter Produktionsprozesse bleibt der Mensch in der Smart Factory unabkömmlich. Sein Aktionsradius verlagert sich hin zu steuernden, regulierenden und überwachenden Funktionen. Dabei wird er von IT-gelenkten Assistenzsystemen wie einer Datenbrille und mobilen Endgeräten unterstützt.
Diese stellen den verantwortlichen Mitarbeitern die aktuell notwendigen Informationen einfach, schnell, zu jeder Tageszeit sowie an jedem Ort der Welt zur Verfügung. Einzige Voraussetzung ist ein stabiler Internetzugang. Vor allem ältere Menschen profitieren dabei von den Möglichkeiten, die die Interaktion mit Maschinen und Fertigungsstraßen bereitstellt.
Smarte Produkte sind mit einem winzigen Chip ausgestattet, der Informationen während des gesamten Lebenszyklus sammelt. Vom ersten Produktionsschritt an bis zur Nutzung und der Entsorgung oder des Recyclings werden die gesamten Daten in einer virtuellen Kopie gespeichert.
Dadurch kann beispielsweise ein Rohling nach Vorgaben des Kunden die Maschine anweisen, welche Form er haben und mit welcher Lackierung er ausgestattet sein soll. Kunden können ihr Endprodukt individuell gestalten. Die Produktion von Einzelstücken wird zu den Kosten angefertigt, die üblicherweise nur bei großen Stückzahlen zu erreichen sind.
Was sich derzeit noch wie eine Utopie anfühlt, ist schon längst in vollem Gange. Die Technologien sind bereits vorhanden und erste Unternehmen sind dabei, sie in Höchstgeschwindigkeit umzusetzen. Dabei scheint bisher noch die Integration der riesigen Datenmenge eine Hürde darzustellen. In Anbetracht der rasanten Entwicklung des technologischen Fortschritts dürfte dieses Problem aber in Kürze gelöst sein.
Foto von von Gerd Altmann auf Pixabay
PM
