Was ist intelligente Fertigung? Nutzung von Technologie zur Förderung von Innovationen

Aktualisiert am 13. April 2022

Wann ist es riskant zu warten? Wenn alle anderen vorankommen. Der Einsatz intelligenter Fertigungstechnologie eher früher als später ist die kluge Wahl. Industry Week berichtete, dass die meisten Fertigungsunternehmen seit Ende letzten Jahres an mindestens einem Smart-Manufacturing-Projekt gearbeitet haben und dass „die Umstellung auf Smart Manufacturing Ihnen helfen kann, Kunden besser und profitabler zu erreichen und zu bedienen“. Sie sagten auch, dass viele Unternehmen experimentieren, indem sie Sensoren zu ihren bestehenden Geräten hinzufügen. Warum probieren Sie es nicht aus?

Was versteht man unter Smart Manufacturing?

Intelligente Fertigung ist das Konzept der Verwendung von Echtzeitdaten, um umsetzbare Erkenntnisse zu liefern, die Prozessverbesserungen, Prozessoptimierungen, eine erhöhte Anlagenauslastung und hochflexible Reaktionen innerhalb intelligenter Fertigungssysteme vorantreiben.

Diese Nutzung von Daten führt zu intelligenten Fertigungsanlagen, in denen Produktionsanlagen mit Datenerfassung, Analyseplattformen und anderen neuen Technologien integriert sind. Um dies zu erreichen, nutzt Smart Manufacturing eine Vielzahl von Technologien. Diese Technologien und Tools umfassen Computersteuerungen, Datenmodellierung, Robotik und Edge-Computing.

Das Konzept der intelligenten Fertigung gibt es schon seit vielen Jahren, aber die Technologie macht es jetzt Wirklichkeit. Es wurzelt in der zunehmenden Einführung der Digitalisierung im Fertigungsprozess. Da Massenproduktionssysteme wachsen, um die Bedürfnisse der Versorgungsverbraucher in einer wachsenden Weltwirtschaft zu erfüllen, werden Daten, die durch die Zusammenführung von cyber-physischen Systemen entstehen, zunehmend zur Verbesserung des Gesamtbetriebs verwendet.

Fertigungsanlagen sind durch Sensoren oder Geräte verbunden, um Daten während des Fertigungsprozesses zu überwachen und zu sammeln. Diese Daten können direkt in die Cloud gestreamt werden oder mithilfe von Edge- oder Fog-Computing verarbeitet werden, bevor sie an die Cloud gesendet werden. Die von der Cloud empfangenen Daten verwenden eine Vielzahl neuer Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), fortschrittliche Datenanalyse, robuste Algorithmen für maschinelles Lernen und Maschinenüberwachungsplattformen. Anschließend werden die Daten in umsetzbare Erkenntnisse umgewandelt, die für eine präzisere Entscheidungsfindung verwendet werden können.

Die Vorteile der intelligenten Fertigung erstrecken sich auf das gesamte Unternehmen. Erkenntnisse werden verwendet, um Probleme innerhalb der Lieferkette anzugehen und vorausschauende Wartungsprogramme zu entwickeln. Smart Manufacturing kann sogar wertvolle Datenanalysen liefern, um den Wert von ERP-Software (Enterprise Resource Planning) zu steigern.

Der Einzug intelligenter Technologien in die Fertigungsindustrie verändert die Art und Weise, wie Unternehmen Geschäfte machen. Mit intelligenter Fertigung kann sich ein gesamtes Fertigungsunternehmen in ein schlankeres, datengesteuertes Unternehmen verwandeln, das erhebliche Vorteile bringt und Geschäftsprozesse revolutioniert.

Wie Smart Manufacturing mit Industrie 4.0 zusammenhängt

Lassen Sie uns einen Blick auf die Entwicklung von Industrieanlagen werfen und jede aufeinanderfolgende Revolution Revue passieren lassen, die zu enormen Produktivitätssteigerungen geführt hat.

Während der ersten industriellen Revolution verlagerte sich die Fertigung vom handgefertigten Heimmodell in die Fabrik. Innovationen wie Wasser- und Dampfkraft machten die Massenproduktion alltäglich.

Die zweite industrielle Revolution brachte weitere Innovationen wie verbesserte Stahlherstellung und die Elektrifizierung von Fabriken. Ein Mensch könnte jetzt eine Maschine bedienen, um eine viel größere Menge an Waren herzustellen, verglichen mit der Ära der handgefertigten Produkte.

Mit der dritten industriellen Revolution führte der Computer die Automatisierung ein und brachte Fertigungsprozesse auf ein noch höheres Produktivitätsniveau. Dies ermöglichte umfangreiche Prozessverbesserungen und Effizienzgewinne.

Eine Sammlung neuer Technologien treibt nun die vierte industrielle Revolution voran, die als Industrie 4.0 bekannt ist. Es besteht aus einer Reihe von Technologien wie dem industriellen Internet, künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen, additiver Fertigung, Edge-Computing, Robotik, erweiterter Realität und anderen intelligenten Technologien.

Was ist Industrie 4.0? Industrie 4.0, auch als vierte industrielle Revolution oder 4IR bekannt, ist ein allumfassender Begriff, der sich auf die Art und Weise bezieht, wie sich Computer, Daten und Automatisierung weiterentwickeln und zusammenkommen, um die Arbeitsweise und insbesondere die Fertigung zu verändern. Lesen Sie die vollständige Anleitung.

Diese Technologien ermöglichen es Produktionsanlagen, die riesigen Datenmengen zu nutzen, die an jedem Gerät erzeugt werden, um die Effizienz zu verbessern, intelligente Dienste für zusätzliche Einnahmen zu ermöglichen und cyber-physische Systeme einzusetzen, die die betriebliche Effizienz steigern und die Wachstumsstrategie beeinflussen.

Hier sind einige Schlüsselbereiche, in denen sich intelligente Fertigung auf Industrie 4.0 bezieht:

• Steigert die betriebliche Effizienz erheblich:Durch die Nutzung von Daten können Unternehmen eine End-to-End-Visualisierung des Produktionsprozesses erstellen. Echtzeitdaten und fortschrittliche Datenanalyse bedeuten, dass bisher unbemerkte Trends jetzt erkannt werden können. Diese Daten können dann kontextualisiert und den Benutzern bereitgestellt werden – von interaktiven HMIs am Einsatzort bis hin zu Managern oder Technikern für eine schnellere und genauere Entscheidungsfindung. Diese verbundenen Systeme werden dann mit ERP-Systemen, Qualitätssoftware, Finanzsoftware und anderen Funktionsbereichen verknüpft. Dies schafft eine effiziente und produktive intelligente Umgebung.
• Reduzierte Maschinenausfallzeiten:Ausfallzeiten sind eine der größten Ressourcenverschwendungen. Mit Industrie 4.0-Technologien können Unternehmen Probleme erkennen, bevor sie entstehen. Die Datenanalyse liefert den Maschinenzustand bis auf Spindelebene, sodass Bediener schnell Änderungen vornehmen können. Bei ungeplanten Stopps werden Warnungen und Alarme an Techniker gesendet, die dann Geräte und Teile für die Reparatur bei der nächsten Umstellung bereitstellen können. Diese Big-Data-Verarbeitung bedeutet, dass Unternehmen vorgeschriebene und vorausschauende Wartungsprogramme auf der Grundlage tatsächlicher Bedingungen entwickeln und gleichzeitig eine langfristige Strategie zur Reduzierung der Ausfallzeiten aller Geräte überwachen und umsetzen können.
• Fördert die Arbeitssicherheit:Industrie 4.0-Technologien können dazu beitragen, die sicherste Umgebung zu schaffen, die es je in der Fertigung gab. Robotik, die mit einer Fabrik-IIoT-Überwachungsplattform verbunden ist, kann gefährliche Aufgaben ausführen, die zuvor von Menschen erledigt wurden. Alarme und Warnungen ermöglichen es Bedienern auch, Fehlerbedingungen zu erkennen und Geräte sicher zu stoppen, wodurch sowohl Bediener als auch Geräte vor Schäden geschützt werden. Tatsächlich berichten 41 % der Hersteller, die Industrie 4.0-Technologien einsetzen, von einer deutlichen Steigerung der Arbeitssicherheit. Ganze Fabriküberwachungssysteme für Hitze, Feuchtigkeit, Gas-/Raucherkennung und andere Umgebungsbedingungen können sogar so programmiert werden, dass sie in Verbindung mit Maschinen arbeiten, um ein Smart-Factory-Ökosystem mit außergewöhnlichen Sicherheitsstandards zu schaffen.
• Übernimmt Bestandsverwaltung und -optimierung:Ob Rohstoffe, WIP oder fertige Waren, der Bestand ist immer im Kopf des Fertigungsleiters. Eine intelligente Fabrik kann Industrie 4.0-Technologien für genaues Scannen bei Wareneingang, Standort und Kommissionierung nutzen. Sensoren und Geräte wie RF ermöglichen auch die Verfolgung von WIP, sodass Wertschöpfungsschritte in Echtzeit genau sind. Die IIoT-Plattformen von Industry 4.0 ermöglichen eine umfassende Datenanalyse für eine robuste ABC-Analyse, die dabei hilft, hochprofitable Waren bei Nachfragespitzen oder Unterbrechungen in der Lieferkette zu priorisieren. Durch die Integration von Echtzeitdaten in ERP- und andere Finanzsoftware können Bestandskosten automatisiert werden.
• Erhebliche Verbesserung des Lieferkettenmanagements:Das Lieferkettenmanagement ist für die Fertigung von entscheidender Bedeutung. Durch den Einsatz von Sensoren, Edge-Computing und dem industriellen Internet in der intelligenten Fertigung können viele Industrie-4.0-Technologien die Leistung der Lieferkette verbessern. Erweiterte Datenanalyse bedeutet, dass Unternehmen zuverlässige MOQs festlegen können. Es ermöglicht ihnen auch, den Bedarf an Pufferbeständen zu ermitteln und Puffer entsprechend zu optimieren. Die Bedarfsplanung kann modelliert werden, um genaue Prognosen bereitzustellen, und die Systeme verfügen über die analytische Stärke, um eine robuste „Was-wäre-wenn“-Notfallplanung zu ermöglichen, um Störungen einen Schritt voraus zu sein.

Das Potenzial der intelligenten Fertigung

Das Potenzial von Smart Manufacturing ist enorm. Intelligente Fabriken mit angeschlossenen Geräten können Daten in Echtzeit liefern und mithilfe von Cloud-basiertem Computing eine Verbindung zu Analyse-Engines herstellen. Diese Verbindung macht eine intelligente Fabrik reaktionsschneller und flexibler.

Daten lenken die Aktivitäten des Betriebs und sagen dem Hersteller, was zu tun ist. Dies betrifft das gesamte Unternehmen, nicht nur die Produktionsabteilung. Qualitätssysteme können künstliche Intelligenz (KI) für die visuelle Inline-Inspektion und präzises Gewicht und Messungen pro Einheit verwenden. Wie Produktionssystemdaten sind Qualitätsdaten für eine bessere Entscheidungsfindung sofort verfügbar.

Dieselbe Sammlung von Sensoren ermöglicht eine Echtzeit-Visualisierung des Maschinenstatus. Bediener können in der Produktion schneller reagieren, Ausfallzeiten reduzieren, Staus beseitigen und Technikern Probleme melden. In Kombination mit KI- und ML-Algorithmen können diese Sensoren und Geräte vorausschauende Wartungsprogramme ermöglichen, die die Maschinenwartung aus dem passiven, reaktiven Zustand herausholen und in eine proaktive Mehrwertfunktion verwandeln. Dies hilft Herstellern, Kosten zu kontrollieren, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Lebensdauer der Geräte zu verlängern.

Smart Manufacturing kann auch neue Produkte und Mehrwertdienste generieren. Die Fähigkeit, ein Produkt bis zum Ende seiner Lebensdauer zu überwachen, ist ein Wendepunkt, der Unternehmen ein noch nie dagewesenes Maß an Außendienst eröffnet und ihnen hilft, später bessere Produkte zu entwickeln.

Dieses Potenzial beweist sich bereits durch Ergebnisse. Von den Unternehmen, die Industrie 4.0-Technologie zur Entwicklung intelligenter Fertigung einsetzen, berichten 88 % von einer höheren Produktivität, 74 % von einer höheren Rentabilität, 43 % von einer Steigerung der Kundenzufriedenheit und 42 % von einer Steigerung der Maschinenverfügbarkeit. Diese Vorteile können nicht genug betont werden.

MachineMetrics erschließt genaue Produktionsdaten in Echtzeit für sofortigen Einblick in den Betrieb und ermöglicht so eine intelligente Fertigung von der Fertigungsebene bis Obergeschoss.

Herausforderungen in der intelligenten Fertigung

Wie alle Revolutionen wird der Fortschritt zur vollständigen Digitalisierung Zeit brauchen. Auf dem Weg müssen mehrere Hindernisse überwunden werden. Dazu können gehören:

• Sicherheit:Allein im Internet gibt es jeden Tag Zehntausende von Sicherheitsverletzungen, und das industrielle Internet ist nicht anders. Die Sorge um die Systemsicherheit beschäftigt Fertigungsmanager schon seit langem, aber die heutigen Cloud-Computing-Systeme sind sicherer denn je. Während die Wahrnehmung laxer Sicherheit vorhanden ist, ist die Realität, dass Verstöße viel wahrscheinlicher von Benutzerstationen innerhalb eines Unternehmens ausgehen als durch einen Cloud-Hack. Erfahren Sie mehr über Sicherheit für das IIoT.
• Mangel an Einheitlichkeit:Während die Smart-Manufacturing-Technologie stetig zunimmt, ist die Branche immer noch sehr fragmentiert. DIY-Systeme gibt es zuhauf und Unternehmen müssen oft Geräte von einem Anbieter mit Software von einem anderen abgleichen. Es gibt auch verschiedene Verbindungsmethoden, von kabelgebunden über drahtlos bis hin zu Mobilfunk. Unternehmen verfügen oft nicht über die internen Fähigkeiten, die zum Verbinden, Synchronisieren und Bereitstellen eines Systems anderer Anbieter erforderlich sind. MachineMetrics beseitigt dieses Problem mit einer schlüsselfertigen Suite von Geräten, die durch zahlreiche Methoden verbunden werden können, um sicherzustellen, dass Daten nicht nur gesammelt, sondern auch transformiert und standardisiert werden, um den Wert zu steigern.
• Interoperabilität:Viele Softwaresysteme von Anbietern sind nicht vollständig interoperabel mit veralteter Unternehmenssoftware, was zu einer Zurückhaltung bei der Bereitstellung führt. Alternativ können Lieferanten die IP-Stärke der IoT-Software nutzen, um Hersteller dazu zu zwingen, zusätzliche Software zu kaufen, die sie nicht wollen oder brauchen. Im Gegensatz dazu lässt sich die MachineMetrics-Plattform über APIs in vorhandene Unternehmenssoftware integrieren, um deren Funktionen zu erweitern, anstatt sie zu veralten.
• Arbeitsplatzverlust in Fertigung und IT:Bei einem hohen Anteil an autonomen oder halbautonomen Maschinen fürchten viele Arbeitnehmer möglicherweise, ihre Arbeitsplätze in der Fertigung zu verlieren. Diese Befürchtung gilt auch für IT-Experten, die befürchten, mit der Bereitstellung eines radikal neuen Systems überfordert zu werden, nur um dann entlassen und durch einen Roboter ersetzt zu werden.

Die Anwendung des IIoT mit MachineMetrics

Das Industrial Internet of Things (IIoT) bietet eine enorme Chance, eine intelligente Fertigung mit Industrie 4.0-Technologien zu erreichen. MachineMetrics bietet Out-of-the-Box-Funktionalität, um dies Wirklichkeit werden zu lassen. Unsere Plattform ermöglicht auch fortschrittliche Analysen, maschinelles Lernen und die Verbindung von Geräten in einer Fabrik (einschließlich neuer OEM- und älterer analoger Fertigungsanlagen).

MachineMetrics versteht, dass intelligente Fertigung nicht kostenintensiv oder ad hoc sein muss. Durch den Einsatz der branchenführenden Plattform können Unternehmen die Vorteile der intelligenten Fertigung nutzen und beispiellose Kosteneinsparungen, höhere Produktivität, bessere Qualität, verbesserte Prozesse und einen Wettbewerbsvorteil in ihrer intelligenten Fertigungsumgebung erzielen.

Genaue Daten fördern die intelligente Fertigung

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