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Connected Enterprise: Der Weg zur intelligenten Fertigung

Digitale TransformationIndustrie 4.0 noch lange nicht umgesetzt

Digitalisierung in der Produktion

Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) ist ein Zusammenschluss führender deutscher Professorinnen und Professoren der Produktionswissenschaft. Zwei Jahre nach einem Weckruf an Politik und Wirtschaft bleibt für die neue Regierung laut WGP noch viel zu tun.

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Connected EnterpriseDer Weg zur intelligenten Fertigung

Firmen, die auf Industrie 4.0 „aufrüsten“ wollen, müssen sich darüber im Klaren sein, dass dies ein kontinuierlicher Prozess ist, der tiefgreifende Veränderungen im gesamten Unternehmen mit sich bringt. Häufig scheitern die Ambitionen daran, dass es schwer fällt, einen richtigen Ansatz zu finden. Ist der Einstieg erst einmal geglückt, ergeben sich die folgenden Schritte als Konsequenz daraus. Dieser Artikel bietet einen Leitfaden für Hersteller, die noch keine Industrie-4.0-Strategie implementiert haben.

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Connected Enterprise: Der Weg zur intelligenten Fertigung

Weltweit gibt es zahlreiche Initiativen mit dem Ziel, die Fertigung grundlegend zu revolutionieren. Smart Manufacturing Leadership Coalition in den USA, Industrie 4.0 in Deutschland, Made in China 2025 oder Manufacturing Innovation 3.0 in Korea – um nur einige zu nennen – haben einen gemeinsamen Fokus: die intelligente Fertigung.

Diese Initiativen sorgen in herstellenden Unternehmen weltweit für eine bessere Vernetzung und ermöglichen so eine optimierte Entscheidungsfindung auf Basis von Produktionsdaten. Auf diese Weise eröffnet die intelligente Fertigung für Hersteller nahezu unbegrenzte Möglichkeiten zur Optimierung ihres Betriebs, der Schaffung von Mehrwert und der Bewältigung zahlreicher Herausforderungen wie beispielsweise dem Fachkräftemangel.

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Integrierte Maschinenintelligenz unterstützt Hersteller unter anderem dabei, Geräteausfälle vorherzusagen und so die Produktivität zu erhöhen. Per Fernzugriff lassen sich mehrere Maschinen gleichzeitig von einem zentralen Standort aus überwachen, was einen zielgerichteten Einsatz von Arbeitskräften ermöglicht. Außerdem nutzen Hersteller die bessere Vernetzung und den intensiveren Informationsaustausch auch außerhalb der Werkshallen, etwa um die Lieferkette zu optimieren. Mithilfe moderner Cloud-Technologien können sie zudem Geschäftsmodelle anpassen und neue Einnahmequellen erschließen.

Obwohl einige Hersteller die intelligente Fertigung bereits umfassend implementieren und ihre Vorteile nutzen, gibt es für die meisten Unternehmen immer noch viel zu tun.

Laut einer aktuellen Umfrage der MPI Group haben beispielsweise lediglich 11 Prozent aller Hersteller derzeit eine Strategie entwickelt, wie sie Technologien der Industrie 4.0 auf ihre Produktionsprozesse anwenden können. Die Hälfte aller befragten Hersteller hat dabei schon bei der grundlegenden Ausarbeitung und Implementierung einer Strategie hinsichtlich Industrie 4.0 Probleme.

Aufbau einer Infrastruktur

Der wichtigste Schritt beim Umstieg auf die intelligente Fertigung ist der Einsatz entsprechender Grundlagentechnologien. Dazu gehört auch die Nutzung des sogenannten IoT, des Internet der Dinge – der zunehmenden Verbreitung vernetzter „intelligenter“ Geräte, um Qualität, Effizienz, Sicherheit und Arbeitsschutz besser umsetzen zu können. Ein strategischer Einsatz von Cloud Computing, mobilen Lösungen und Datenanalyse ist ebenfalls unerlässlich.

Obwohl viele Hersteller intelligente Fertigungstechnologien noch nicht einsetzen, sind sie sich dennoch der damit verbundenen Möglichkeiten bewusst. Der MPI-Studie zufolge eröffnen sich durch den Einsatz der Industrie 4.0 für ihren Betrieb fünf wesentliche Bereiche: höhere Produktqualität, schnellere Betriebsabläufe, geringere Fertigungskosten, optimierte Wartungsbedingungen und und längere Laufzeiten sowie genauere Daten, Informationen und Analysen.

Damit sich all dies erreichen lässt, sind eine integrierte Architektur sowie eine Strategie zum Einsatz dieser Fertigungstechnologien erforderlich. Voraussetzung hierfür ist die Verbindung der Informations- mit der Produktionstechnologie zu einer einheitlichen Netzwerkinfrastruktur. Außerdem müssen die Industrie-4.0-Technologien zum Einsatz kommen, so dass sie eine nahtlose Vernetzung und damit uneingeschränkten Informationsaustausch zwischen Personal, Prozessen und Geräten ermöglichen.

Moderne Produktion bei Fiat

Gleichzeitig müssen Unternehmen auch dafür sorgen, dass sie das erheblich höhere Datenaufkommen sinnvoll nutzen, um schneller fundierte Geschäftsentscheidungen treffen zu können. Für eine gleichmäßige Ausrichtung der Produktionsaktivitäten basierend auf vorgelagertem Bestand und nachgelagerter Nachfrage sind große Datenmengen erforderlich, für deren Aufbereitung sowohl intelligente Geräte als auch Cloud-Anbindung und Datenanalysen hilfreich sind.

Rockwell Automation beschriebt dies im Konzept eines „Connected Enterprise“. Hersteller, die dieses Konzept in ihrem Unternehmen für einen intelligenten Fertigungsbetrieb umsetzen möchten, wird empfohlen, sich auf vier grundlegende Punkte zu konzentrieren:

Überblick über die gesamte Produktion

1. Höhere Qualität und Produktivität


Programme für das Qualitätsmanagement und zur kontinuierlichen Verbesserung sind nur begrenzt wirksam, wenn die zugrundeliegenden Informationen eingeschränkt oder nicht in Echtzeit verfügbar sind.

Hersteller machen sich integrierte Maschinen- oder Geräte-intelligenz zunutze, um nahezu jede Produkteigenschaft hinsichtlich Kunden- oder behördlicher Anforderungen in Echtzeit zu überwachen. Darüber hinaus setzen sie diese Informationen ein, um sofort auf Produktfehler und -abweichungen zu reagieren, sobald diese auftreten. Auf diese Weise stellen sie die Qualität der Produkte sicher.

2. Fundiertere Entscheidungsfindung


In einem Connected Enterprise beginnt eine fundierte Entscheidungsfindung durch die Einbindung aller verfügbaren Daten. Viele Hersteller arbeiten jedoch noch mit älteren Systemen, die für eine Produktivität der nächsten Generation zunächst einer Aufrüstung bedürfen. Dazu müssen sie die verschiedenen Betriebsdatenquellen in ihr bestehendes IT-System einbinden, aus den intelligenten Fertigungstechnologien die richtigen Daten abrufen und diese dann in aussagekräftige Informationen umwandeln.

Hersteller, die die Schritte für eine bessere Informationsbereitstellung bereits getan haben, nutzen diese Daten zur Optimierung ihrer Ressourcen, zur Verbesserung ihrer Reaktionsfähigkeit auf dynamische Kundenanforderungen, zur Verfeinerung der Arbeitsabläufe und zur Minimierung des Lagerbestands. Überdies erhalten sie neue, strategisch wertvolle Einblicke, die ihnen ein tiefgreifenderes Verständnis für ihr Unternehmen vermitteln:

  • Identifizieren betrieblicher Schwächen und Stärken
  • Analysieren von Prozessen und Planen von Optimierungsmaßnahmen
  • Entwickeln und Umsetzen besserer Produktionssysteme
  • Entwickeln gezielter Schulungsprogramme
  • Einrichten eines Systems zur Leistungsverwaltung

3. Einrichtung eines sicheren und zuverlässigen Betriebs

Ein sicherer und zuverlässiger Betrieb ist für jeden Hersteller ein beständiges Anliegen. Die intelligente Fertigung bietet neue Ansätze für einige dieser klassischen Herausforderungen. Zunächst sind überflüssige und isolierte Automatisierungssysteme zu ersetzen. Deren Lebensdauer ist meist längst abgelaufen, und sie lassen sich nur schwer vernetzen oder werden von ihren Anbietern nicht mehr unterstützt. Hersteller sollten aber auch neue Anforderungen basierend auf bisherigen Erfahrungen festlegen, etwa hinsichtlich Arbeitsunfällen, Maschinenausfällen und Arbeitsunterbrechungen.

Connected Enterprise: Der Weg zur intelligenten Fertigung

Basierend darauf lassen sich die umzugestaltenden Prozesse und Geräte priorisieren. Sie sollten den Einsatz integrierter Intelligenz zur Erfassung von Echtzeitdaten beinhalten. Vor dem entsprechenden Hintergrund aufbereitet, lassen sich mit den Daten rollenbasierte Analysen in Problembereichen wie Qualität, Sicherheit, Konformität, Energieverbrauch oder Ausfallzeiten bereitstellen. Die verschiedenen Arbeitsbereiche können anhand dessen wiederum die Maschinenleistung, Fertigungsprozesse, Konformität und dergleichen optimieren.

4. Sicherung der Infrastruktur


Eine höhere Informationsverfügbarkeit und mehr Konnektivität können in einer Fertigungsumgebung auch das Risiko interner und externer Bedrohungen erhöhen. Cyberangriffe zielen heutzutage nicht mehr nur auf Unternehmensserver ab, sondern auch auf Betriebstechnologien. Die mitunter jahrzehntealten Geräte und Steuerungen auf Werksebene sind erheblich anfälliger für böswillige Angriffe und unbeabsichtigte Mitarbeiterhandlungen. Bei derartig komplexen Bedrohungen genügt nicht nur eine einzelne Sicherheitstechnologie oder -methode. Stattdessen muss eine umfangreiche Sicherheitsstrategie erstellt und umgesetzt werden, deren Schutzmaßnahmen Bedrohungen auf mehreren Ebenen abwehren.

Eine stabile und sichere Netzwerkinfrastruktur sollte auf standardisiertem und unmodifiziertem Ethernet basieren, das in der Industrie bereits bevorzugt für Sicherheitsanwendungen eingesetzt wird. Sie muss außerdem dafür sorgen, dass Techniker auch in den kommenden Jahren Softwareinstallationen, Patches und Aktualisierungen sicher verwalten können. Darüber hinaus muss sie über starke Sicherheitsrichtlinien und -abläufe verfügen, die sowohl den Maschinenbetrieb als auch eigene Geräte von Mitarbeitern berücksichtigen.

Umsetzung des Connected Enterprise

Die intelligente Fertigung bietet nahezu unbeschränkte Möglichkeiten. Der erste Schritt hierzu ist der Aufbau eines Connected Enterprise, das als Basis für die bessere Vernetzung und den erweiterten Informationsaustausch dient.

Inwieweit die intelligente Fertigung dabei helfen kann, Prozesse kontinuierlich zu optimieren, hängt von den individuellen Zielen des Herstellers ab. Für den Anfang sind dies sicher Felder wie Leistungskennzahlen, Produktqualität, Stillstandszeiten, Ausschussrate, Arbeitssicherheit und Energieverbrauch.

Für welche Geschäftsprozesse die Umwandlung einen Wettbewerbsvorteil bringt und inwieweit die die intelligente Fertigung dabei helfen kann, ist eine Frage der Koordination und des bedarfsgerechten Handelns. Beides lässt sich durch eine unternehmensweite Vernetzung unterstützen. Durch die Geräteintelligenz lässt sich ein bisher reaktiver Wartungsansatz vorausschauend gestalten, was die Laufzeit erhöht. Im Vergleich zu manuellen Prozessen sorgt eine automatisierte Datensammlung und Berichterstattung zudem für Zeiteinsparungen.

Eine absolut unterlässliche organisatorische Veränderungen zur Einrichtung einer intelligenten Fertigung und ein Connected Enterprise ist die Verbindung von Produktions- und Informationstechnologie sowie eine engere Zusammenarbeit des Personals. Arbeitskräfte aus IT und Produktion haben bisher in der Regel getrennt gearbeitet. Hersteller müssen diese beiden Abteilungen zusammenführen und ihnen gleichzeitig den Umgang mit industriellen Netzwerktechnologien beibringen.

Messen und Überprüfen der Vorteile

Die zur Überwachung der Produktion verwendeten Daten liefern auch entsprechende Kennzahlen zur Bewertung. Mithilfe verfügbarer Dashboards lassen sich die Daten im Verlauf fester Zeiträume beobachten, um beispielsweise einen Anstieg bei den Leistungskennzahlen, Qualitätsverbesserungen, eine Abnahme des Ausschusses oder die Personalauslastung nachzuverfolgen. Durch die Standardisierung der Datenerfassung und Berichterstellung innerhalb des Connected Enterprise ist auch ein Leistungsvergleich mehrerer Anlagen möglich.

Die Umsetzung eines Connected Enterprise beginnt mit einer gründlichen Bewertung. Dabei sollten die Netzwerkinfrastruktur, die Fertigungsumgebung, die Möglichkeiten zur Datenerfassung und Berichterstattung sowie die Sicherheitsrichtlinien beachtet werden – immer in Hinblick auf die aktuelle und zukünftige Situation des Herstellers. Auf diese Weise lässt sich feststellen, was aufgerüstet werden kann und was ersetzt werden muss. Hersteller, die sich diesen Themen im Vorfeld ihrer strategischen Planung widmen und die grundlegenden Punkte zum Aufbau eines Connected Enterprise befolgen, werden langfristig einen höheren Mehrwert aus der intelligenten Fertigung ziehen. am

Hannover Messe, Halle 7, Stand C40

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