Inside the Smart Factory - Teil 1

Andrea Gillhuber,

Digitalisierung versus Automatisierung

Die digitale Transformation der Produktionssysteme ist das beherrschende Thema in nahezu allen Bereichen der fertigenden Industrie. Gleichzeitig herrscht große Verunsicherung aufgrund von unterschiedlichen Begriffsdefinitionen und unklaren Abgrenzungen. Die Artikelreihe „Inside the Smart Factory“ klärt über Missverständnisse und Hindernisse auf dem Weg zur digitalen Fabrik auf. In der ersten Folge: Warum die Smart Factory auch ohne Roboter auskommt. Von Prof. Dr.-Ing. Werner Bick
© Shutterstock / julia.m

Wer heute nach Bildern zur Smart Factory sucht, stößt auf die immer gleichen Motive: lange Fertigungslinien gesäumt von Robotern und fahrerlosen Transportsystemen, die selbstständig Material zum nachgelagerten Produktionsschritt befördern. Dieses Bild der menschenleeren Fabrik hat sich inzwischen als Sinnbild für die intelligente Fertigung fest etabliert. Nicht selten wird daher die Automatisierung der Produktionsprozesse gleichgesetzt mit der digitalen Transformation der Fertigung. Doch stimmt das überhaupt? Und was hat Automatisierung überhaupt mit Digitalisierung zu tun?

Als Cobots noch hybride Montagesysteme hießen …

Die einfache Antwort lautet: relativ wenig. Deutlich wird das etwa beim Thema „kollaborative Robotik“. Sogenannte Cobots, regelmäßig als Paradebeispiel für die Smart Factory herangezogen, sind bereits seit über 20 Jahren mehr oder weniger fester Bestandteil moderner Produktionssysteme – lange bevor der Begriff der digitalen Transformation das erste Mal die Runde machte. Mit dem einzigen Unterschied, dass diese damals noch hybride Montagesysteme hießen und ihre Programmierung über kabelgebundene Handhelds statt über Tablets erfolgte. Mit Digitalisierung hat diese Form der Robotik im Sinne einer automatischen Manipulation von Gegenständen durch Maschinen jedweder Art zunächst einmal nichts zu tun. Oder vereinfacht ausgedrückt: Ein hoher Automatisierungsgrad alleine macht noch keine digitale Fabrik.

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Dimensionen der Digitalisierung

Die etwas kompliziertere Antwort lautet: Industrielle Digitalisierung umfasst mehr als nur Maßnahmen zur Effizienzsteigerung innerhalb der Smart Factory. Insgesamt lassen sich demnach drei Dimensionen der Digitalisierung unterscheiden:

1. Einsatz von digitalen Tools, um zusätzliche Potenziale im Hinblick auf Effizienzsteigerungen in der Fabrik zu heben und Dinge auszuschöpfen, die mit Lean alleine nicht mehr ausschöpfbar sind.

2. Digitalisierung im Kontext neuer, disruptiver Geschäftsmodelle mit veränderten Wertschöpfungsketten, Kundensegmenten und Marktbearbeitungstechniken zur Erschließung neuer Marktanteile.

3. Und schließlich smarte Produkte, ausgestattet mit einer entsprechenden Sensorik, Speichermöglichkeit und Konnektivität, die gleichzeitig Informationssender und -empfänger sind, sich untereinander vernetzen und dadurch völlig neue Produkteigenschaften, wie etwa autonomes Fahren, ermöglichen.

Das verbindende Element in allen drei Dimensionen der Digitalisierung besteht dabei nicht im Einsatz bestimmter Technologien, sondern in der Gewinnung, Verarbeitung und Nutzung von Daten zur Erzielung eines Wettbewerbsvorteils im jeweiligen Digitalisierungskontext. Oder umgekehrt ausgedrückt: Digitalisierung benötigt keine Roboter, sondern Daten.

Infrastruktur als Voraussetzung

Bezogen auf die Smart Factory bedeutet das: Wenn wir über Digitalisierung sprechen, benötigen wir zunächst eine Art von erweiterter Infrastruktur, in Form eines Kommunikationsnetzwerks, von Sensoren und IT-Systemen zur Speicherung und Verarbeitung der Daten. Digitalisierungsmaßahmen können somit niemals völlig isoliert stattfinden, sondern erfordern einen weitreichenderen Bebauungsplan und sollten eingebettet sein in eine Gesamtstrategie. Möchte ein Unternehmen beispielsweise Predictive-Maintenance-Analysen im Rahmen seiner Spritzgussfertigung einsetzen, sollte es zunächst Fragen beantworten wie etwa: „Habe ich überhaupt Anlagen, wo Predictive Maintenance Sinn ergibt? Wo kann ich meine Ziele besser erreichen als vorher und wie kann ich diese Maßnahmen einleiten?“

Damit unterscheidet sich die Einführung von digitalen Technologien wie Predictive Analytics oder digitalen Assistenzsystemen erheblich von der Implementierung einzelner Automatisierungsbausteine wie etwa der Investition in einen Roboter. Da hier keine zusätzliche Infrastruktur bereitgestellt werden muss, können diese Schritte völlig unabhängig voneinander erfolgen; während im Kernbereich der digitalen Transformation die Maßnahmen streng aufeinander aufbauen.

5 Ebenen der Smart Factory

Um besser zu verstehen, wie die verschiedenen Aspekte der Digitalisierung in der Smart Factory zusammenwirken und wie bestimmte Technologiebausteine zu verorten sind, hilft daher eine systematische Darstellung der verschiedenen Ebenen der Digitalisierung in der Smart Factory. Diese umfasst insgesamt fünf Stufen:

Ebene 0 – Konnektivität:
Beschreibt die Konnektivität als Grundlage zur Vernetzung von Objekten, wie Maschinen, Sensoren et cetera in der Smart Factory. Sie bildet die Grundlage für alle weiteren Stufen der Digitalisierung.

Ebene 1 – Information:
Beschreibt die Gewinnung und Darstellung von Informationen aus diesen vernetzten Objekten, etwa im Rahmen von Reporting, Benchmarking et cetera. 

Ebene 2 – Wissen:
Beschreibt die Gewinnung von Wissen aus diesen Informationen, etwa zur Unterstützung bei der Fehlersuche beim Ausfall einer Produktionsanlage. 

Ebene 3 – Prädiktion:
Beschreibt die Nutzung dieser Informationen, um bestimmte Ereignisse, wie etwa den Ausfall einer Maschine, vorauszusagen und bestimmte Handlungsanweisungen abzuleiten.

Ebene 4 – Autonomie:
Beschreibt die vollkommen autonome Steuerung, im Sinne von autonomen Regelkreisen, ohne manuellen Eingriff. 

In diese Grundsystematik der digitalen Fabrik lassen sich alle digitalen Technologiebausteine verorten und entsprechende Einsatzmöglichkeiten ableiten. Sie dient somit als Grundlage für die weitere Erkundung der Smart Factory. Erfahren Sie in der nächsten Folge, wie künstliche Intelligenz die Smart Factory verändert und wie weit die Technologie in diesem Bereich tatsächlich vorangeschritten ist.

Prof. Dr.-Ing. Werner Bick, Generalbevollmächtigter der ROI Management Consulting AG und Professor an der OTH Regensburg / ag

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