Auf dem Weg zur digitalen Fabrik
Die Schritte auf dem Weg zur digitalen Fabrik (Quelle: Infoteam-Software-Gruppe)
Über lange Zeit bestand eine friedliche Koexistenz von Unternehmens-IT und Fertigungstechnik. Zwischenzeitlich haben digitale Bauteile und Software viele mechanische Komponenten ersetzt und die beiden Bereiche zunehmend miteinander verschmolzen. Heute sind flexible, dezentrale und skalierbare digitale Lösungen gefragt, um die Zukunftsfähigkeit des Unternehmens zu sichern.
Primär geht es bei der Digitalisierung der Produktion um die Vernetzung von Maschinen und Ressourcen in der Wertschöpfungskette des Unternehmens. Das Ziel ist eine – zumindest teilweise – Selbstorganisation der Materialströme und Abläufe. Dafür ist das additive Sammeln und Auswerten von Daten erforderlich. Die notwendige Datenerhebung erfolgt mithilfe ein gebetteter Sensoren und intelligenter Geräte im Feld. Sie generieren im Rahmen der Prozessautomation kontinuierlich Rohdaten, verarbeiten sie an der Edge vor und übermitteln die aggregierten Daten (Smart Data) dann an die Data Lakes. Basierend auf den Daten ergibt sich mithilfe von Data Science und maschinellem Lernen ein kontinuierlicher Optimierungskreislauf für die Produktion.
Digitale Zwillinge gehen noch einen Schritt weiter: Sie sind eine vollständige digitale Kopie der Realität und bilden beispielsweise die komplette Produktion über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg virtuell ab. Ein digitaler Zwilling kann im Rahmen multiphysischer Simulationen und dynamischer Datenanalyse neue Erkenntnisse zutage fördern, zum Beispiel auf energetische Optimierungspotenziale hinweisen oder erforderliche Gebäudeinstandhaltungsmaßnahmen anzeigen. „Was wäre, wenn“-Szenarien und Prognosen unterstützen Kunden bei ihren unternehmerischen Entscheidungen.
Die Schlüsseltechnologie Cloud ermöglicht es, von überall schnell und zuverlässig auf die Daten zuzugreifen. Sie ermöglicht den Fernzugriff via Browser, um Applikationen zu skalieren, und er laubt beispielsweise per Fernwartung das Erkennen und Beheben von Fehlern. Damit werden Serviceeinsätze optimiert, da es nicht mehr notwendig ist, einen Servicetechniker vor Ort zu schi cken, um Fehler zu beheben oder eine Analyse durchzuführen.
Die Digitalisierung stellt enorme Anforderungen an die IIoT-Architektur, nicht nur hinsichtlich Echtzeitfähigkeit und Skalierbarkeit, sondern insbesondere auch bezüglich der Datensicherheit.
Denn die Verschmelzung der Information Technology (IT) mit der Operational Technology (OT) ist mit zunehmenden Sicherheitsrisiken für die Betriebe verbunden.
Nutzen der digitalen Transformation
Das größte Potenzial zur Digitalisierung und Kosteneinsparung in den produzierenden Unternehmen steckt in den Prozessen. Mithilfe der per Edge- und Cloud-Computing gewonnenen Informationen und künstlicher Intelligenz lassen sich Prozesse entlang der gesamten Supply Chain automatisieren und ungeahnte Potenziale freisetzen, zum Beispiel:
- erhöhte Skalierbarkeit sowie Agilität in der Produktion bis zur Fertigung in Losgröße 1,
- Planungsoptimierung bei der Abarbeitung von Aufträgen,
- Reduzierung der Rüstzeiten,
- reduzierte Ausfallzeiten dank permanenter Informationen über Anlagenzustände und vorbeugender Wartung,
- Kosteneinsparungen,
- schnelles Aufdecken von Produktivitätsproblemen dank dynamischer Leistungsüberwachung,
- höhere betriebliche Effizienz,
- bessere Qualitätskontrolle und optimierter Kundenservice sowie
- Prozessoptimierung und erhöhte Transparenz über verschiedene Standorte und Werke.
Wer seine Prozesse nicht an den digitalen Wandel anpasst, wird im Wettbewerb nicht bestehen können, denn analoge Prozesse in der Produktion verursachen Opportunitätskosten im MultiMillionen-€-Bereich. Hingegen ermöglicht beispielsweise eine digitale Auftragssteuerung das flexible Einsteuern und Verfolgen von Aufträgen; ein Just-in-Time-Materialtransport unter Einsatz autonomer Flurförderfahrzeuge reduziert Stillstände; anhand von Predictive Maintenance sind fehlerbedingte Ausfallzeiten von Maschinen vorhersehbar und damit vermeidbar. Allein diese drei Beispiele veranschaulichen die vielfältigen Potenziale zur Steigerung der Gesamtproduktivität, die sich aus der digitalen Fabrik ergeben.
Die Vorzüge sind also offenkundig. Doch um sie vollumfänglich nutzen zu können, sind durchgängig digitalisierte, intelligente Fabriken unabdingbar. In ihnen arbeiten Abteilungen wie Entwicklung, Produktion, Qualitätskontrolle, Maintenance und Logistik effektiv vernetzt und auf Basis identischer, für jeden in Echtzeit verfügbarer Daten zusammen.