Können Smart Factories die US-Fertigungsproduktivität wiederherstellen?

Eine kürzliche Studie preist die „Smart Factory“ als Magic Bullet an, die eine Reihe von Herstellerproblemen lösen kann, von niedrigem Produktivitätswachstum bis zu unkompetitiven Operationen.

Im Frühjahr dieses Jahres befragten Deloitte und die Manufacturers Alliance for Productivity and Innovation (MAPI) mehr als 600 Führungskräfte US-basierter Fertigungsunternehmen über den Impact von Smart Factories auf ihre Organisationen. Ihr Fazit: Smart Factories versprechen ein „Game Changer“ für die amerikanische Industrie zu sein, resultierend in einer Verdreifachung von Produktivitätsverbesserungen über das nächste Jahrzehnt.

Die Anstrengung wirft natürlich eine Schlüsselfrage auf: Was genau ist eine „Smart Factory“? Es ist mehr als eine Frage des Einsatzes fortschrittlicher Technologie mit Qualitäts-Sensing- und Detektions-Equipment, sagt Paul Wellener, Vice Chairman in Charge von Deloittes U.S. Industrial Products Construction Practice.

Um den Sprung zur Smart Factory zu machen, müssen Hersteller multiple Elemente modernster Technologie incorporieren, wie Analytics, Internet of Things (IoT), smarte Fördersysteme, Cloud Computing, Künstliche Intelligenz und Augmented oder Virtual Reality – alles Elemente dessen, was als Vierte Industrielle Revolution bezeichnet wird.

Die von Deloitte und MAPI befragten Unternehmen befinden sich in verschiedenen Stadien dieser Reise. Der Report identifiziert drei Kategorien von Aspiranten, basierend auf ihrem aktuellen Fortschrittslevel: Trailblazers, bestehend aus schnellen Implementern neuester Technologie (ca. 18 % der Gesamtsample); Explorers, offen für Experimente, aber noch nicht bereit, sich voll auf die Initiative zu committen (55 %); und Followers, die „warten, bis Dinge bewiesen sind“ (27 %).

Die führende Gruppe sah einen 20%igen Anstieg der Fabrik-Kapazitätsauslastung bei Implementierung smarter Technologien, während Explorers und Followers zusammen eine 11%ige Verbesserung erlebten. (Sogar Follower haben Aspekte smarter Systeme adoptiert, merkt Wellener an.)

Zusätzliche Verbesserungen auf dem Shopfloor zeigten sich in Form höherer Arbeitsproduktivität (19 % für Trailblazers und 12 % für die anderen beiden Gruppen) und Produktionsausstoß (18 % für Trailblazers und 10 % für den Rest).

Trailblazers unterschieden sich weiter, indem sie mehr Ressourcen in smarte Technologien investierten – ungefähr zwei Drittel ihrer Fertigungsbudgets, versus rund 30 % für Explorers und Followers.

Spezifische Applikationen smarter Technologie umfassten Robotik, Automation Hardware und Software, aktive Sensoren, IoT, Vision Systems, Edge Computing, Wearables, Blockchain und Virtual und Augmented Reality.

Die Survey-Autoren betrachten Smart Factories als Schlüssel, um das anzukurbeln, was sie als träge Performance US-amerikanischer Hersteller über die letzten zwei Jahrzehnte sehen. Produktivitätswachstum in diesem Sektor, beobachten sie, „scheint festzustecken“. Zwischen 2007 und 2018 registrierte es einen Durchschnitt von nur 0,7 %. Und über die letzten fünf Jahre hat es ein netto durchschnittliches Wachstum von null gezeigt.

Smart Factories, so der Survey, sind nötig, um diesen Trend umzukehren. „Die Smart Factory könnte potenziell gestoppte Arbeitsproduktivität entzünden und den Schlüssel zur Produktivität für Hersteller freisetzen“, heißt es. Insgesamt identifiziert es 12 gemeinsame Kategorien von Use Cases, die eine Kombination moderner Technologien einsetzen, um Ergebnisse zu boostern. (Die Mehrheit der Hersteller mit aktiven Investments in Smart Factories führt durchschnittlich neun Use Cases durch, findet der Survey.)

Use Case Beispiel: Kentucky Pumps & Valve Co.

Unter den hypothetischen Fällen, die im Survey zitiert werden, ist „Kentucky Pumps & Valve Co.“. Konfrontiert mit einer inakzeptabel hohen Ausschussrate für seine graduellen Durchflussventile, installierte das Unternehmen ein Vision System, das Kameras, Edge Computing und KI einsetzte. Es zog auf die vorliegenden Datenmodelle eines Partners zurück, die in der Lage waren, das neue System in weniger als einer Woche zu trainieren. Die Edge-Server ermöglichten Echtzeit-Bildverarbeitung mit sofortiger Defekterkennung auf der Linie. Als Ergebnis wurde die Produktion defekter Stücke halbiert, die Gesamtreject-Rate fiel auf innerhalb von 3 % des Schwellenwerts, und Produktivität stieg um 50 %.

Angesichts der beeindruckenden Ergebnisse von tatsächlichen Herstellern, die zu Smart Factories wechseln, könnte man sich fragen, warum nicht mehr den Aufwand machen. Wellener schreibt es teilweise einem Mangel an Vision und langfristiger Strategie zu. „Sehen sie diese Kapazitäten als Modeerscheinung oder als Weg der Zukunft?“ fragt er.

Fortschritt könnte auch durch das Fehlen des richtigen Talents gebremst werden, um die technologischen Herausforderungen zu meistern, die mit der Implementierung von Smart-Factory-Initiativen einhergehen. Wellener betont die Wichtigkeit, Support von allen Ebenen der Organisation zu haben – IT, Fabrikoperationen, Finance, Steering Committees und CEO. Ein erfolgreicher Aufwand, fügt er hinzu, erfordert „schwere Dosen Kommunikation und das Messen von Ergebnissen, um Business Benefits zu demonstrieren.“

Neulinge in der Technologie könnten vor dem Cost of Entry zurückschrecken, aber Wellener dismissiert diese Sorge. Führer, die 65 % ihrer Budgets in smarte Kapazitäten investierten, erlebten keine generelle Erhöhung der Ausgaben, sagt er. „Sie änderten nur, worauf sie Geld ausgeben – von alter Tech auf neue Tech.“ Was mehr ist, das Retrofitting bestehender Ausrüstung mit smarten Sensoren kann relativ inexpensive sein.

Wellener glaubt, Smart Factories sind die Lösung für den wachsenden Skills Gap in der amerikanischen Fertigung, der erwarten lässt, dass 2,4 Millionen Jobs im kommenden Jahrzehnt unbesetzt bleiben, aufgrund von Rentenabgängen und der Unattraktivität der Industrie für jüngere Arbeiter.

„Wir haben einen Krieg um Talente in unserem Land“, sagt Wellener. „Es geht nicht um Kostensenkung. Es geht darum, wie ich meine Fertigungskapazitäten an den richtigen Ort bringe.“