Industrie 4.0:In Smart Factories benötigte Fertigungskompetenzen

Was passiert, wenn die Welten von IT und OT enger denn je aufeinander abgestimmt werden müssen? Wir sprechen mit Herstellern auf beiden Seiten der Gleichung über die Fähigkeiten, die für Arbeiter in „intelligenten Fabriken“ benötigt werden, und über die kulturellen Barrieren, die eine breite Akzeptanz bisher begrenzt haben.

Branchenexperten nennen die „Smart Factory“ oder „Smart Manufacturing“ die „Konvergenz“ zwischen Informationstechnologie und Betriebstechnologie. Analysten und Berater prognostizieren die Zukunft der Fertigung, und sie ist geradezu digital.

„Vierzig Prozent der Belegschaft gehen in den nächsten drei bis fünf Jahren in den Ruhestand oder erreichen den Rentenstatus, was enorm ist“, sagt Dr. Irene Petrick, Senior Director of Industrial Innovation in der Internet of Things Group bei Intel, in einem Interview mit Besser MRO. „Automatisierung wird eine Notwendigkeit sein.“

Die meisten Unternehmen sind heute trotz Investitionen in neue Technologien noch nicht in der Nähe des Versprechens von Industrie 4.0, wo es eine vollständige Integration einer optimierten Lieferkette in Verbindung mit der Fabrikhalle und pünktlicher Lieferung gibt, sagt Mike Yost, Outreach-Berater für The Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute (CESMII), in einem Interview mit Better MRO.

„Die Realität ist, dass viele Unternehmen heute viel ‚smart‘ tun und es auch getan haben“, sagt Yost. „Es macht mich wahnsinnig, wie fragmentiert wir in der Branche in der Sprache sind, die wir verwenden … Es besteht die Gefahr, diese Begriffe zu definieren und zu denken, dass sie ein endgültiges Ziel sind … Wir entwickeln uns jetzt in jeder Dimension weiter, aber niemand tut alles .“

Wieso den? Es ist wirklich kompliziert.

„Fazit:Die Zurückhaltung der Hersteller bei der Digitalisierung liegt nicht an mangelnder interner strategischer Ausrichtung und kurzfristigem Fokus. Die Welt der Fertigung ist komplex“, sagt Stephen Gold, Präsident und CEO der Manufacturers Alliance for Productivity and Innovation (MAPI) in dem 2018 erschienenen Artikel „Manufacturers are Behind in Industry 4.0 – and for Good Reason.“

Gibt es eine präzisere und genauere vorausschauende Wartung? Ja. Automatisierte Systeme wie autonome Transportsysteme und künstliche Intelligenz halten Einzug in Maschinenzellen und Lagerhallen.

Software auf Maschinen wird immer intelligenter. Mazak bietet jetzt zum Beispiel für seine horizontalen Bearbeitungszentren optional ein System zur Überwachung des Spindelzustands an. Makino hat eine vom Start-up iT SpeeX entwickelte Sprachbefehlstechnologie für den Maschinenbetrieb vorgestellt.

„Dieses Puzzle besteht aus unzähligen Teilen, und das technologische Teil ist wahrscheinlich nicht das am schwierigsten zu lösende“, sagt Gold. „Fertigungsunternehmen können sich zwar dramatisch unterscheiden … sie alle haben bestimmte Merkmale gemeinsam, wie z. B. immer komplexere Lieferketten, jahrzehntelange Nutzung von Produktionsanlagen vor dem Austausch und die sehr reale Notwendigkeit, Produktionsausfälle um jeden Preis zu vermeiden.“

Führungskräfte in der Fertigung hören jedoch seit mindestens 25 Jahren davon, „die richtigen Daten zur richtigen Zeit zu haben“, sagt Yost.

Was ist heute anders? Das Toolkit enthält viel mehr digitale Software und intelligente Tools, Sonden und intelligente Sensoren, mit denen Hersteller ihre Wettbewerbs- und Effizienzziele erreichen können als je zuvor. Neue Materialien sind da – und neue Herstellungsverfahren durch 3D-Druck oder „additive“ Techniken.

Damit sind neue, hybride Fähigkeiten erforderlich, die betriebs- und bearbeitungstechnisches Know-how mit digitalen und Datenkompetenzen kombinieren.

Welche Fähigkeiten sind für Smart Manufacturing erforderlich?

„Sie müssen Daten verstehen, sie analysieren und statistisch denken können“, sagt Petrick. „Daten müssen Handlungen vorantreiben, um nützlich zu sein.“

Petrick leitet die Forschung bei Intel, die sich auf die Kluft zwischen OT und IT konzentriert, und kann Intel als Hersteller und Technologieunternehmen studieren. Im vergangenen Jahr veröffentlichte das Unternehmen die Studie „Industry 4.0 Demands the Co-Evolution of Workers and Manufacturing Operations“, in der 145 Teilnehmer befragt wurden.

„Aber sie müssen auch dem wahren Bild der Daten vertrauen, die sie auf einem Dashboard sehen … Misstrauen ist ein wichtiger Aspekt unserer Forschung“, sagt sie.

Petrick glaubt, dass die Fähigkeiten eines Datenwissenschaftlers gefragt sein werden, aber sie werden schwer zu bekommen sein. Sie sind es heute schon. Zusätzliche Fähigkeiten umfassen:technisches Robotik- und Automatisierungs-Know-how, Virtualisierung, fortgeschrittene Programmierung, fortgeschrittenes Sehen (Kameras), kollaborative Robotik-Simulation und Augmented-Reality-Anwendungen.

Lassen Sie uns „Daten verstehen“ in einen größeren Kontext stellen:Wenn Sie die Möglichkeit haben, eine große Menge intelligenter Signale zu überwachen, wie trennen Sie dann die Anomalien?

Ohne Frage werden sich die intelligenten Fabriken von Industrie 4.0 stark auf Daten stützen. Die Mitarbeiter benötigen die Fähigkeiten, um Anomalien zu finden, zu definieren, welche die „richtigen“ Daten überwacht werden sollen – und die geeigneten Failover zu erstellen, die alternative Produktionspfade und Eventualitäten auslösen.

„Arbeiter benötigen kritische Fähigkeiten zur Problemlösung und müssen in der Lage sein, die Probleme zu erkennen, bevor sie sie lösen“, sagt Yost.

Wohin geht die Reise auf Maschinenebene? Lesen Sie „ Fragen Sie einen Experten:Georgia Tech Professor über die Zukunft der maschinellen Bearbeitung . ”

Angesichts des Qualifikationsdefizits ist dies keine leichte Aufgabe. Das soll nicht heißen, dass es erfahrenen Arbeitern in der Fertigung heute an diesen Fähigkeiten mangelt. Es bedeutet auch nicht, dass neue Talente frühere Technologien und Techniken nicht verstehen werden.

Aber was passiert, wenn diejenigen mit der größten OT-Erfahrung nicht mehr arbeiten?

„Die zukünftigen Arbeitnehmer, die in die Fertigungsumgebung eintreten, sind Digital Natives, die mit Daten vertraut sind und diese erwarten, um die Transparenz zu fördern. Allerdings fehlt es diesen Digital Natives an Produktionserfahrung“, schreibt Petrick in einem Artikel für die IndustryWeek. „Die aktuelle Belegschaft verfügt über Produktionserfahrung, aber es fehlt an Datenkenntnissen. Wir brauchen Trainingsprogramme, die diese beiden Bevölkerungsgruppen und ihre Glaubenssysteme verbinden, um die zukünftige intelligente Fabrik zu implementieren.“

Andere benötigte Smart-Manufacturing-Fähigkeiten:Zusammenarbeit

Basierend auf Intels Forschung entdeckte Petrick, dass die kulturellen Herausforderungen zwischen IT und OT die größten Hürden für Hersteller sind.

„Auf beiden Seiten gibt es tief verwurzelte Philosophien, die schwer zu kombinieren sind“, sagt sie. „Unternehmen müssen alle Beteiligten in diesen Wandel einbeziehen – und Experten von allen Seiten an einem Tisch haben.“

Es bedeutet Zusammenarbeit, Partnerschaft und Mentoring über Peer-Gruppen hinweg – und ständige Kommunikation und Koordination. Prozessingenieure müssen Seite an Seite mit IT-Teams arbeiten.

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„Wenn Sie nur an die Prozesseffizienz denken, konzentrieren Sie sich wahrscheinlich nicht auf die Sicherheit der Systeme“, sagt Petrick. Geben Sie daher IT einen Platz am Tisch.

Es erfordert auch etwas mehr Systemplanungs- und Integrationswissen. Möglicherweise muss externes Fachwissen eingestellt werden, z. B. Systemintegratoren, die laut Petrick in der Branche hoch angesehen sind, da sie technologie- und anbieterunabhängig sind.

„Technologie wird heute oft übernommen, ohne dass ein Plan vorhanden ist, sie auf dem neuesten Stand zu halten. Mehrere Fabriken haben am Ende neue Maschinen und alte Computerschnittstellen, neue Datenströme und alte Server …“, sagt Intel in seiner Co-Evolution-Forschung.

Weitere Soft Skills sind Kommunikation und Engagement für lebenslanges Lernen und Bildung. Es scheint jedoch, dass viele Hersteller bei der Schulung hinterherhinken.

„Beim Programmieren, Einrichten, Betreiben und Warten intelligenter Fertigungswerkzeuge und -prozesse muss man sehen, zu welchen zusätzlichen Aspekten sie [Arbeiter] geschult werden müssen“, sagt Jeannine Kunz, Vizepräsidentin von Tooling U-SME, in einem Artikel über die Fähigkeiten Lücke. „Leider hat die Fertigung pro Mitarbeiter unterdurchschnittlich in die Ausbildung investiert.“

Was funktioniert heute in der intelligenten Fertigung?

Vorausschauende Wartungsaufgaben werden überwiegend durch intelligente Technologien unterstützt – was der Flexibilität einer Anlage zugute kommt. Wenn Sie den Status all Ihrer Maschinen kennen und wissen, wann ein Ausfall auftritt, „können Sie Ausfallzeiten drastisch reduzieren“, sagt Petrick.

Einfach ausgedrückt, es gibt mehr Durchsatz, der aus der Tiefe der verfügbaren Informationen realisiert werden kann.

„Wenn Sie mehr Einblick in die Anpassungsmöglichkeiten haben, vervielfachen sich die Möglichkeiten für Kosteneinsparungen und Effizienz“, sagt Petrick.

Aber das passiert nicht unbedingt in allen Branchen. Die Automobil- und die Lebensmittel- und Getränkebranche verzeichnen bemerkenswerte Aufwärtstrends – und werden laut Petrick jedes Jahr „intelligenter“.

Die Automobilindustrie befasst sich mit der Massenanpassung von Fahrzeugen durch Verbraucher sowie dem Druck durch globale Dynamik und autonome Fahrzeuge.

Die Lebensmittelindustrie hat viele neue Produkte, die scheitern, also wollen Lebensmittelhersteller schnell scheitern und sich anpassen. Sie haben auch den zusätzlichen Druck der Verbraucher nach frischen Zutaten, weshalb sie strengere Herstellungskontrollen anstreben und mehr Flexibilität bei der Verkürzung von Prozessen wünschen. Ein kluger Umgang mit Prozessen und Technologien hilft.

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