Industrielles IoT auf dem Weg zur schlanken Fertigung

Unternehmen im verarbeitenden Gewerbe streben seit Jahren eine schlanke Produktion oder Prozesse an, um effizientere Abläufe zu schaffen. Einer der neuesten Technologietrends, das Aufkommen des Internets der Dinge (IoT), könnte Lean-Bemühungen einen großen Schub geben.

Lean Manufacturing, eine systematische Methode zur Eliminierung von Verschwendung innerhalb eines Fertigungssystems, basiert auf dem Konzept, den Mehrwert durch die Reduzierung von allem anderen sichtbar zu machen. Es ist eine Managementphilosophie, die hauptsächlich aus dem japanischen Fertigungssektor und insbesondere dem Toyota Production System stammt, das sich auf die Reduzierung von Abfall konzentriert, um den Gesamtkundenwert zu verbessern.

Lean umfasst eine Reihe von Tools, die bei der Identifizierung und stetigen Reduzierung von Verschwendung helfen. Und da Abfall vermieden wird, verbessert sich die Qualität und gleichzeitig werden Produktionszeit und -kosten reduziert. Das ultimative Ziel von Lean ist es, die richtigen Dinge zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge an den richtigen Ort zu bringen, um einen perfekten Workflow bei minimalem Ausschuss und Flexibilität zu erreichen.

Das Internet der Dinge umfasst die Verknüpfung von physischen Objekten wie Geräten, Konsumgütern, Fahrzeugen, Unternehmenswerten, Gebäuden und anderen „Dingen“ über das Internet. Diese „intelligenten“ Objekte sind in Elektronik, Sensoren, Aktoren, Software und Netzwerkkonnektivität eingebettet, die es ihnen ermöglichen, eine Vielzahl von Daten zu sammeln und zu teilen und auf Steuerungsnachrichten zu reagieren.

Das IoT ermöglicht die Erfassung und Fernsteuerung verbundener Objekte über eine bestehende Netzwerkinfrastruktur. Diese Konnektivität schafft Möglichkeiten für eine direktere Integration von physischen Objekten mit digitalen Systemen. Zu den potenziellen Vorteilen gehören eine gesteigerte Effizienz, eine verbesserte Produktentwicklung und ein verbesserter Kundenservice – um nur einige zu nennen.

Der potenzielle Anwendungsbereich des IoT ist enorm. Das Forschungsunternehmen Gartner Inc. hat geschätzt, dass im Jahr 2016 weltweit 6,4 Milliarden vernetzte Dinge verwendet wurden, 30 % mehr als 2015, und täglich 5,5 Millionen neue Dinge verbunden wurden. Das Unternehmen prognostiziert, dass die Gesamtzahl der vernetzten Dinge bis 2020 20,8 Milliarden erreichen wird.

Im Unternehmen betrachtet Gartner zwei Klassen miteinander verbundener Dinge. Eine besteht aus generischen oder branchenübergreifenden Geräten, die in mehreren Branchen verwendet werden, und aus branchenspezifischen Geräten, die in bestimmten Branchen zu finden sind. Zu den branchenübergreifenden Geräten gehören beispielsweise vernetzte Glühbirnen und Gebäudemanagementsysteme.

Die andere Klasse umfasst branchenspezifische Geräte wie Spezialgeräte, die in Krankenhäusern verwendet werden, und Ortungsgeräte auf Containerschiffen. Vernetzte Geräte für den spezialisierten Gebrauch sind die größte Kategorie, aber dies ändert sich schnell mit der zunehmenden Verwendung von generischen Geräten, sagt Gartner.

Lean auf die nächste Stufe heben

Im Rahmen der Entwicklung von IoT-basierten Fertigungslösungen eröffnet IoT alle möglichen Möglichkeiten, wie die Möglichkeit, die Leistung von Produkten nach dem Kauf zu überwachen, um eine angemessene Wartung und Kundenzufriedenheit sicherzustellen, Optimierung der Lieferkettenlogistik und Straffung der Distributionskette. Informationen über die Produktnutzung können an Unternehmen zurückgemeldet werden, damit diese die Daten analysieren können, um Verbesserungen in Design und Produktion vorzunehmen.

Mit diesem ständigen Datenaustausch, kombiniert mit den neu aufkommenden Automatisierungstechnologien und dem Fortschritt in der Datenanalyse, können Hersteller den Traum von der wirklich „intelligenten Fabrik“ verwirklichen.

IoT überschneidet sich mit der Lean-Methodik und hat das Potenzial, Lean auf die nächste Stufe zu heben. Die von vernetzten Geräten gesammelten Informationen, einschließlich der Erfahrungen der Benutzer mit einer Vielzahl von Produkten, können an instrumentierte Fabriken zurückgemeldet werden, um beispiellose Möglichkeiten zur Verbesserung von Herstellungsprozessen und zur Reduzierung von Abfall zu bieten.

Wie das Beratungsunternehmen Deloitte feststellte, „helfen IoT und Analytics Unternehmen beim Betrieb des bestehenden Geschäfts, eine Vielzahl von Assets zu verbinden. Dies führt zu Effizienzgewinnen im gesamten Herstellungsprozess.“

Das Unternehmen beschreibt eine Reihe von Bereichen, in denen Effizienzsteigerungen möglich sind. Zum einen durch die Beschleunigung der Planung und Vorfertigung. Die Prozesse der Lieferantenauswahl, der Risikoabwägung und des Materialkostenmanagements können durch die Interkonnektivität des IoT und der Analytik fein abgestimmt werden, sagt Deloitte.

"Analysen können Erkenntnisse liefern, die Unternehmen helfen, die Präferenzen und Wünsche der Kunden besser zu verstehen, was möglicherweise zu einer verbesserten Vorhersehbarkeit und Leistung auf dem Markt führt", sagt Deloitte. „Das Verständnis der Produkte und der spezifischen Funktionen, die gekauft werden, ermöglicht es Unternehmen, die Produktion so zu planen, dass sie den Marktanforderungen entspricht.“

Ein weiterer potenzieller Vorteil des IoT ist die Rationalisierung des Herstellungsprozesses, der sich dramatisch ändert, da immer mehr Unternehmen IoT- und Analysefunktionen einbinden. „Durch prädiktive Tools und maschinelles Lernen können potenzielle Probleme erkannt und behoben werden, bevor sie auftreten“, sagt das Unternehmen. „Der Wert von schlanker Fertigung und Just-in-Time-Prozessen wie Kaizen und Kanban steigt exponentiell“, wenn Erkenntnisse aus IoT und Analytik angewendet werden können.

Und ein dritter Bereich, in dem das IoT einen Mehrwert bieten kann, ist die Verbesserung des Supports und des Services nach der Herstellung. In der Vergangenheit, so Deloitte, hätten Hersteller oft den Überblick über ihre Produkte verloren, sobald sie verkauft seien. Dank der neuen Vernetzungsgrade und der besseren Einblicke, die IoT und Analytics bieten, können Hersteller jetzt effektiv Informationen von ihren Kunden sammeln und gleichzeitig Service und Support im Aftermarket verbessern.

Die Vorteile des IoT für eine schlanke Fertigung gehen weit über die Prozesse innerhalb einer einzelnen Organisation hinaus. Das IoT kann dazu beitragen, die Interaktion zwischen Herstellern und ihren Geschäftspartnern zu optimieren und den Materialfluss entlang der Pipeline basierend auf genaueren Daten zu Produktnachfrage und -nutzung zu verbessern. Eine Plattform zur Erstellung und Anreicherung von IoT-Diensten wie Accelerite Concert kann einen großen Beitrag zur Verwirklichung solcher Kooperationen leisten.

Hersteller werden in der Lage sein, Produktionseffizienzen vollständig zu realisieren, die mit traditionellen, manuellen Prozessen extrem schwierig und in einigen Fällen unmöglich zu erreichen waren.

Der entscheidende Bedarf an Analysen

Organisationen, die das Internet, mobile Technologie, Geschäftsanalysen, digitale Leistungs-Dashboards erfolgreich nutzen und andere Basistechnologien mit strategischer Verbesserung integrieren, erhalten im Allgemeinen eine viel fortschrittlichere Version der schlanken und kontinuierlichen Verbesserung im Allgemeinen. an Terence Burton, Präsident und CEO von The Center for Excellence in Operations Inc., einer Managementberatungsfirma.

Unternehmen "benötigen ein Lean-Paradigma höherer Ordnung, um von diesen komplexen neuen technologiegestützten Innovationen in Geschäftsmodellen zu profitieren, anstatt unter der unvermeidlichen Verschwendung und Margenerosion zu leiden", sagt Burton. „Das Internet der Dinge wird zweifellos eine große Rolle bei der Entwicklung von Lean zu einem unternehmensweiten und technologiegestützten Verbesserungsparadigma höherer Ordnung spielen.“

Die potenziellen Vorteile des IoT für Hersteller ergeben sich aus der verbesserten Verfügbarkeit zeitnaher und präziser Daten. Die Möglichkeit, nahezu jeden Aspekt des Fertigungsprozesses zu geringen Kosten zu instrumentieren und diese Daten schnell über das Internet an die Geschäftsbeteiligten zu übermitteln, verändert bereits Geschäftsabläufe und Geschäftsmodelle. Aber das Versprechen eines weiterentwickelten „Schlankheitsparadigmas höherer Ordnung“ hängt vollständig von der Fähigkeit der Hersteller ab, aussagekräftige Erkenntnisse aus Daten zu gewinnen.

So wertvoll IoT-Daten für die Lean-Bemühungen von Herstellern auch sein mögen, es ist wichtig, dass sie bedenken, dass enorme Informationsmengen nicht unbedingt hilfreich sind, wenn sie keine rechtzeitige und effektive Methode zur Analyse der Bedeutung und des Kontexts der Daten.

Nur fortschrittliche Analyse- und künstliche Intelligenz (KI)-Technologien (wie maschinelles Lernen und vorausschauende Wartung) in Kombination mit den Flexibilitäts-, Verarbeitungs- und Speicherfähigkeiten des Cloud-Computing geben Herstellern die Möglichkeit, IoT-Daten zu optimieren und nutzen es als Teil ihrer schlanken Methoden.

Die intelligenten Fabriken von morgen müssen eine cloudbasierte Big-Data-Analyseplattform der nächsten Generation bereitstellen, die es ihnen ermöglicht, neu gewonnene Informationen optimal zu nutzen. Die Plattform sollte in der Lage sein, sowohl strukturierte als auch unstrukturierte Daten sowohl im Ruhezustand (in Datenbanken) als auch im Flug (aus Streaming-Datenquellen) zu analysieren und ein einziges Tool für die Datenerfassung, -speicherung, -transformation, KI und Visualisierung beinhalten.

Hersteller müssen in der Lage sein, IoT-Daten über leicht verständliche Dashboards aufzuschlüsseln, damit sie Muster finden und Anomalien erkennen können, die direkt zu schlankeren Abläufen beitragen können. Sie müssen in der Lage sein, nützliche Zusammenhänge schnell zu erkennen und Schlussfolgerungen zu ziehen, die zu verbesserten Prozessen führen können.

Obwohl Business Intelligence (BI) und Datenvisualisierungstools nichts Neues sind, erfordern aktuelle Technologien häufig den Einsatz von Datenanalysten, BI-Entwicklern und ETL-Entwicklern, bevor Geschäftsanwender Erkenntnisse gewinnen können. Die nächste Generation von Analysetools wie Accelerite ShareInsights wird mehr Macht in die Hände von Geschäftsinhabern und Fachexperten geben, die die Fabrikprozesse vollständig verstehen, anstatt Datenwissenschaftlern und Programmierern. Sie werden auch Fabrikbetriebsteams und Entwicklungsteams zugänglich gemacht, die dazu beitragen können, einen integrierten Datenfluss bereitzustellen, um Produkte und Prozesse effizienter zu machen.

Letztendlich wird die bedeutendste Veränderung bei der Anwendung von Lean-Methoden auf intelligente Fabriken aus der Verwendung von KI resultieren, um anspruchsvolle Formen der Big-Data-Analyse durchzuführen, die für menschliche Analysten unmöglich sind. KI-Algorithmen treiben heute teilautonome Fahrzeuge an; empfehlen, was wir im Fernsehen sehen, lesen oder hören sollten; unsere Sprachmuster und Gesichter erkennen; unsere Krankheiten diagnostizieren und vieles mehr.

Diese Algorithmen sind nicht nur lernfähig; Sie sind auch in der Lage, Muster, Korrelationen und Anomalien in großen Datensätzen zu erkennen, die von Menschen nicht entdeckt würden. Sie können das Verhalten komplexer, miteinander verbundener Systeme vorhersagen und die optimale Vorgehensweise empfehlen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.

Diese Art von Funktion wird besonders wichtig sein, wenn Hersteller sich der Produktpersonalisierung zuwenden, bei der Produkte auf bestimmte Benutzer zugeschnitten werden können und vorausschauende Erkenntnisse erforderlich sind, um Produktionslinien und Lieferketten auf die effizienteste Weise zu konfigurieren.

Die nächste Generation der IoT-Analyse wird die Leistungsfähigkeit der KI direkt in die Hände der Geschäftsinteressenten legen, um eine kontinuierliche Optimierung voranzutreiben. Und die KI-gestützte Lean-Methodik wird nicht nur besser darin sein, Verschwendung zu vermeiden, die sich unweigerlich in komplexe Systeme einschleicht; es wird diese Verschwendung vorhersagen, bevor sie auftritt, und Schritte unternehmen, um sicherzustellen, dass dies nie der Fall ist.

Bei der Fertigung der Zukunft geht es darum, das vom Kunden gewünschte Produkt genau zum richtigen Zeitpunkt zu entwickeln, und gemeinsam werden schlanke Prozesse, IoT, Big Data Analytics und KI die Smart Factory von morgen mit beispiellosen Effizienz.

Dieser Artikel wurde in Zusammenarbeit mit Accelerite erstellt. Der Autor ist Senior Vice President und General Manager der Service Creation Business Unit bei Accelerite.