Digitale Fabrik als Fabrik der Zukunft – was ist das und warum es lohnt sich in die Industrie 4.0 einzutreten?

Seit einigen Jahren wird mit dem Aufkommen des Konzepts der sogenannten Industrie 4.0 gesagt, dass die vierte industrielle Revolution angebrochen ist. Es ist schwer mit es nicht zustimmen – die Entwicklung der Technologie in den letzten Jahren hat dazu geführt, dass Dinge, die noch vor wenigen Jahren wie eine Fantasie aus einem Science-Fiction-Film erschienen, jetzt völlig real und viel einfacher zu erreichen sind, als wir vielleicht gedacht hätten. Einer der wichtigsten Zweige der neuen Generation der industriellen Revolution sind die sogenannten intelligenten Fabriken. In diesem Text werden wir darstellen, was solche Fabriken sind, was sie uns ermöglichen und die wichtigsten Vorteile des Einstiegs in die Industrie 4.0.

Was ist eine intelligente Fabrik?

Unter einer intelligenten Fabrik versteht man eine Produktionsumgebung, in der Maschinen, Logistiksysteme und sogar ganze Produktionsanlagen ständig miteinander kommunizieren und ihre Arbeit fast autonom organisieren können. Das bedeutet jedoch nicht, dass solche Fabriken den menschlichen Faktor völlig ausschalten – der Mensch spielt die Rolle des Aufsehers und Kontrolleurs. In der Regel muss er jedoch überhaupt nicht in die Arbeit des Betriebs eingreifen, außer natürlich in Notsituationen.

Der digitale Zwilling, also ein unverbindlicher Test in intelligenten Fabriken

Durch die permanente Verbindung aller Maschinen und Anlagen kann ein digitales Modell der Fabrik (der sogenannte digitale Zwilling) erstellt werden, das nicht nur eine komfortable Steuerung der ablaufenden Prozesse, sondern auch die Durchführung von Implementierungstests für neue Technologien vor deren Einführung ermöglicht. Auf diese Weise kann das Risiko, in ungeeignete Geräte zu investieren, ausgeschlossen werden – die Tests im digitalen Zwilling zeigen deutlich, ob das Gerät auch in seinem physischen Gegenstück gut funktionieren wird und ob es unsere Erwartungen erfüllen wird.

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Welche Möglichkeiten bieten die intelligenten Fabriken?

Eine Fabrik der Zukunft, die nach dem Prinzip der Industrie 4.0 funktioniert, ist eine riesige Geschäftsmöglichkeit. Hier sind nur einige der zahlreichen Möglichkeiten, die sie mit sich bringt:

Effizienz und hohe Produktionsflexibilität

Intelligente Produktion verläuft nicht nur schnell und effizient, sondern ermöglicht es auch, die Produktionsprozesse zu individualisieren und an die konkreten Bedürfnisse der Kunden anzupassen. Die notwendigen Änderungen können sehr schnell vorgenommen werden, und es ist genauso einfach, zu einem früheren Schema zurückzukehren oder später ein anderes einzuführen.

Höhere Leistungsfähigkeit und Sicherheit am Arbeitsplatz

Dank der Robotisierung werden wiederholende Aufgaben immer mit der gleichen Geschwindigkeit erledigt – von Müdigkeit oder Überlastung der Muskeln kann keine Rede sein. Dies steigert die Produktionseffizienz und ermöglicht es den Mitarbeitern, sich anderen, mehr anspruchsvollen Aufgaben zu widmen. Darüber hinaus können Roboter alle gesundheitsgefährdenden Tätigkeiten übernehmen, was die Sicherheit am Arbeitsplatz deutlich erhöht.

Implementierung von intelligenten Robotern

Mit dem richtigen technologischen Hintergrund können sogenannte intelligente Roboter in die Fabrik eingeführt werden. Solche Roboter wählen die optimalen Bewegungen selbst aus, um die höchste Arbeitseffizienz zu erreichen. So lassen sich zum Beispiel Stillstandszeiten eliminieren, die schnellsten Förderwege in Echtzeit ermitteln, das Lager störungsfrei betreiben und die Infrastruktur entsprechend dem aktuellen Bedarf erweitern.

Integration von Roboter- und Menschenarbeit

Im Gegensatz zur Industrie 3.0 geht es bei der vierten industriellen Revolution nicht darum, den Menschen ganz aus den Fabriken zu eliminieren. Im Gegenteil, die Fabrik der Zukunft ist eine, in der Menschen und Roboter eng zusammenarbeiten. Die verfügbaren Technologien erlauben es heute, die Arbeit des einen und des anderen zu verbinden – alles kann von einem einzigen System aus verwaltet werden, und moderne Roboter können in unmittelbarer Nähe zum Menschen arbeiten, ohne eine Gefahr darzustellen.

Volle Kontrolle über Produktionsprozesse

Die vorgenannten Managementsysteme sammeln Daten von allen Produktionsstationen und ermöglichen so die vollständige Kontrolle über alle dort stattfindenden Prozesse. So können jederzeit Anpassungen vorgenommen und neue Aufgaben zugewiesen werden, ohne dass man den Arbeitsplatz persönlich besuchen muss. Dies geht Hand in Hand mit der Optimierung der Produktions- und Lagerkosten.

Vollständige Automatisierung der Lagerprozesse

Die Robotisierung der Fabrik bietet auch die Möglichkeit, die Lager vollständig zu automatisieren – sowohl der innerbetriebliche Transport als auch alle Tätigkeiten im Zusammenhang mit der Lagerung und der Vorbereitung der Produkte für den Versand können automatisch durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine effektivere Nutzung des Lagerraums (u. a. entfallen die breiten Fahrwege, die normalerweise von Gabelstaplern genutzt werden) und die Eliminierung von potenziellen Fehlern.

Effizienter Datenfluss

Die Verbindung aller Maschinen zu einem einzigen, kohärenten Netz erlaubt einen reibungslosen und ununterbrochenen Datenfluss zwischen ihnen. Dies schafft ein viel höheres Maß an Koordination als in einer traditionellen Fabrik und ermöglicht die Verfolgung des gesamten Produktionsprozesses.

Was macht die Industrie 4.0 aus?

Die vierte industrielle Revolution basiert auf 5 technologischen Säulen, die sind:

• Das Internet der Dinge (Internet of Things/IoT) – es sollte als ein Netzwerk verstanden werden, das verschiedene Geräte/intelligente Maschinen miteinander verbindet und es ihnen ermöglicht, selbständig Daten zu sammeln, zu verarbeiten und zu übertragen. Damit das IoT funktioniert, sind erforderlich ein geeignetes Verwaltungssystem, drahtlose/funkgestützte Verbindungen zwischen den Maschinen und ein Netz von Sensoren, die Daten aus der Umgebung sammeln. Fabriken nutzen eine leicht abgewandelte Variante des IoT – Industrielles Internet der Dinge (Industrial Internet of Things/IIoT).
• Robotisierung – die Einführung von autonomen Robotern in Fabriken. Es geht hier vor allem um kollaborative Roboter (Cobots), die sicher und ohne Unfallrisiko mit Menschen im gemeinsamen Raum arbeiten können.
• Cloud Lösungen – in diesem Fall besteht die Idee darin, alle Daten in der Cloud zu sammeln, um einen einfachen Zugriff auf alle Geräte im Netzwerk zu ermöglichen und die Betriebsabläufe der Fabrik von jedem Ort mit Internetzugang aus steuern zu können.
• künstliche Intelligenz (Al) – dynamisch strukturierte Betriebssysteme, die darauf basieren (und ähnlich wie ein neuronales Netz funktionieren), können gigantische Datenmengen verarbeiten und ,,lernen“, Lösungen mit den bestmöglichen Ergebnissen zu generieren.
• Blockchain – vereinfacht kann man sagen, dass es sich um eine Technologie zur Speicherung und Übertragung digitaler Informationen handelt. Die gespeicherten Daten sind in aufeinanderfolgenden Blöcken angeordnet, die eine bestimmte Menge an Informationen enthalten – dies ermöglicht es, die gesamte Geschichte der Daten von der Gründung der Blockchain bis zur heutigen Zeit leicht nachzuvollziehen.

Vorteile der Industrie 4.0

Die Daten, die von den durch das Internet der Dinge verbundenen Maschinen gesammelt und erzeugt werden, eröffnen ganz neue Möglichkeiten. Wenn Sie sich für den Einstieg in die Industrie 4.0 entscheiden, können Sie vor allem auf Folgendes rechnen:

• schnellere Arbeitsgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Produktionsqualität
• Möglichkeit, die Produktion zu personalisieren und kostengünstig kurze Produktserien zu schaffen
• Optimierung des Maschinenbetriebs und Vorhersage von Ausfällen, bevor sie passieren (predictive maintenance)
• unverbindliche Tests neuer Maschinen und technologischer Lösungen in einer digitalen Umgebung, um das Risiko einer Fehlinvestition zu vermeiden
• Ressourceneinsparung (Rohstoffe und Energie) durch eine strenge Kontrolle der Produktionsprozesse

Bringen Sie Ihr Unternehmen in die Zukunft und steigen Sie ein in die Industrie 4.0

Wir leben zweifellos in einer Zeit des großen industriellen Durchbruchs – nach Meinung von Experten viel bedeutender als die erste industrielle Revolution. Dank Industrie 4.0 haben sich für Fabriken die Türen zu fast unbegrenzten Möglichkeiten geöffnet. Warten Sie also nicht und steigen Sie in die nächste Industriestufe ein. Sie wissen nicht, wie Sie anfangen sollen? Kontaktieren Sie uns und nutzen Sie unser Angebot zur Unterstützung der digitalen Transformation von Unternehmen.