Kann die „intelligente“ Fabrik die Produktionsproduktivität in den USA wiederbeleben?

Eine aktuelle Studie wirbt für die „intelligente“ Fabrik als Wunderwaffe, die eine Vielzahl von Herstellerproblemen lösen kann, von geringem Produktivitätswachstum bis hin zu nicht wettbewerbsfähigen Betrieben.

Im Frühjahr dieses Jahres befragten Deloitte und die Manufacturers Alliance for Productivity and Innovation (MAPI) mehr als 600 Führungskräfte von US-amerikanischen Fertigungsunternehmen zu den Auswirkungen intelligenter Fabriken auf ihre Unternehmen. Ihr Fazit:Intelligente Fabriken versprechen, ein „Game Changer“ für die amerikanische Industrie zu sein, was zu einer Verdreifachung der Produktivitätsverbesserungen in den nächsten zehn Jahren führt.

Der Aufwand wirft natürlich eine zentrale Frage auf:Was ist eigentlich eine „intelligente“ Fabrik? Es ist mehr als eine Frage des Einsatzes fortschrittlicher Technologie mit qualitätserkennenden und -detektionsgeräten, sagt Paul Wellener, stellvertretender Vorsitzender und verantwortlich für Deloittes U.S. Industrial Products Construction Practice.

Um den Sprung zu einer intelligenten Fabrik zu schaffen, müssen Hersteller mehrere Elemente der neuesten Technologie wie Analytics, das Internet der Dinge (IoT), intelligente Beförderungssysteme, Cloud Computing, künstliche Intelligenz und Augmented oder Virtual Reality integrieren – alles Elemente der sogenannten Vierten Industriellen Revolution.

Die von Deloitte und MAPI befragten Unternehmen befinden sich in unterschiedlichen Phasen dieser Reise. Der Bericht identifiziert drei Kategorien von Aspiranten, basierend auf ihrem aktuellen Fortschritt:Vorreiter , bestehend aus schnellen Implementierern der neuesten Technologie (rund 18 % der Gesamtstichprobe); Entdecker , offen für Experimente, aber noch nicht bereit, sich voll und ganz der Initiative zu verpflichten (55%); und Anhänger , die „auf den Beweis warten“ (27%).

Die führende Gruppe verzeichnete bei der Implementierung intelligenter Technologien eine Steigerung der Fabrikkapazitätsauslastung um 20 %, während Entdecker und Follower zusammen eine Verbesserung um 11 % verzeichneten. (Selbst Anhänger haben Aspekte intelligenter Systeme übernommen, bemerkt Wellener.)

Zusätzliche Verbesserungen in der Fabrikhalle wurden in Form einer höheren Arbeitsproduktivität (19 % für die Vorreiter und 12 % für die anderen beiden Gruppen) und der Produktionsleistung (18 % für die Vorreiter und 10 % für den Rest) gesehen.

Vorreiter zeichneten sich außerdem dadurch aus, dass sie mehr Ressourcen für intelligente Technologien aufwendeten – etwa zwei Drittel ihres Produktionsbudgets, gegenüber etwa 30 % für Entdecker und Follower.

Zu den spezifischen Anwendungen der intelligenten Technologie gehörten Robotik, Automatisierungshardware und -software, aktive Sensoren, IoT, Vision-Systeme, Edge Computing, Wearables, Blockchain sowie virtuelle und erweiterte Realität.

Die Autoren der Umfrage sehen in intelligenten Fabriken den Schlüssel zum Ankurbeln der aus ihrer Sicht schleppenden Leistung der US-Hersteller in den letzten zwei Jahrzehnten. Das Produktivitätswachstum in diesem Sektor, stellen sie fest, „scheint festzustecken“. Zwischen 2007 und 2018 waren es im Durchschnitt nur 0,7 %. Und in den letzten fünf Jahren hat es ein durchschnittliches Nettowachstum von null gezeigt.

Smarte Fabriken, so die Umfrage, sind nötig, um diesen Trend umzukehren. „Die Smart Factory könnte möglicherweise eine ins Stocken geratene Arbeitsproduktivität entzünden und den Schlüssel zur Produktivität für Hersteller freisetzen“, heißt es darin. Insgesamt identifiziert es 12 gängige Kategorien von Anwendungsfällen und verwendet eine Kombination moderner Technologien, um die Ergebnisse zu steigern. (Die Mehrheit der Hersteller mit aktiven Investitionen in Smart Factories betreibt durchschnittlich neun Anwendungsfälle, so die Umfrage.)

Zu den in der Umfrage zitierten hypothetischen Fällen gehört „Kentucky Pumps &Valve Co“. Angesichts einer inakzeptabel hohen Ausschussrate für seine abgestuften Durchflussventile installierte das Unternehmen ein Bildverarbeitungssystem, das Kameras, Edge-Computing und KI einsetzte. Es stützte sich auf bereits vorhandene Datenmodelle eines Partners, mit denen das neue System in weniger als einer Woche trainiert werden konnte. Die Edge-Server ermöglichten eine Echtzeit-Bildverarbeitung mit sofortiger Erkennung von Fehlern in der Linie. Infolgedessen wurde die Produktion von fehlerhaften Teilen halbiert, die Gesamtausschussrate sank auf 3 % des Schwellenwerts und die Produktivität stieg um 50 %.

Angesichts der beeindruckenden Ergebnisse des Wechsels tatsächlicher Hersteller zu intelligenten Fabriken könnte man sich fragen, warum sich nicht mehr anstrengen. Wellener führt dies zum Teil auf fehlende Visionen und langfristige Strategien zurück. „Betrachten sie diese Fähigkeiten als Modeerscheinung oder als Zukunftsmusik?“ fragt er.

Der Fortschritt könnte auch dadurch gebremst werden, dass nicht die richtigen Talente zur Verfügung stehen, um die technologischen Herausforderungen zu meistern, die mit der Umsetzung von Smart-Factory-Initiativen einhergehen. Wellener betont, wie wichtig es ist, Unterstützung von allen Ebenen der Organisation zu erhalten – IT, Fabrikbetrieb, Finanzen, Lenkungsausschüsse und der CEO. Ein erfolgreicher Versuch, fügt er hinzu, erfordert „starke Kommunikation und Messergebnisse, um den geschäftlichen Nutzen aufzuzeigen.“

Neueinsteiger in die Technologie könnten sich vor den Kosten des Einstiegs sträuben, aber Wellener weist diese Bedenken zurück. Führungskräfte, die 65 % ihres Budgets in intelligente Funktionen investierten, verzeichneten insgesamt keinen Anstieg der Ausgaben, sagt er. „Sie haben Geld für alte Technologien ausgegeben, um neue Technologien zu kaufen.“ Außerdem kann die Nachrüstung bestehender Geräte mit intelligenten Sensoren relativ kostengünstig sein.

Wellener glaubt, dass intelligente Fabriken die Lösung für die wachsende Qualifikationslücke in der amerikanischen Fertigung sind, bei der in den kommenden zehn Jahren aufgrund von Pensionierungen und der Unattraktivität der Branche für jüngere Arbeitnehmer voraussichtlich 2,4 Millionen Arbeitsplätze unbesetzt bleiben werden.

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