Smart Manufacturing erklärt: Technologie für Innovation und Gewinn nutzen

Aktualisiert am 13. April 2022

 

Wann ist Warten riskant? Wenn alle anderen voranschreiten. Smart Manufacturing Technologien eher früher als später zu nutzen, ist die kluge Wahl. Industry Week berichtete, dass die meisten Fertigungsunternehmen seit Ende letzten Jahres an mindestens einem Smart-Manufacturing-Projekt arbeiten und dass „der Übergang zu Smart Manufacturing Ihnen helfen kann, Kunden besser und profitabler zu erreichen und zu bedienen.“ Sie sagten auch, dass viele Unternehmen experimentieren, indem sie Sensoren an bestehende Ausrüstung anbringen. Warum nicht versuchen?

Was versteht man unter Smart Manufacturing?

Smart Manufacturing ist das Konzept, Echtzeitdaten zu nutzen, um umsetzbare Insights zu liefern, die Prozessverbesserung, -optimierung, erhöhte Anlagenauslastung und hochflexible Reaktionen in Smart-Manufacturing-Systemen antreiben.

Diese Datennutzung führt zu Smart-Manufacturing-Werken, in denen Produktionsausrüstung mit Datenerfassung, Analyseplattformen und anderen neuen Technologien integriert ist. Smart Manufacturing nutzt eine Vielzahl von Technologien dafür: Rechnersteuerungen, Datenmodellierung, Robotik und Edge Computing.

Das Konzept existiert seit vielen Jahren, doch Technologie macht es nun Realität. Es wurzelt in der wachsenden Einführung von Digitalisierung im Fertigungsprozess. Da Massenproduktionssysteme wachsen, um globale Konsumentenbedürfnisse in einer wachsenden Weltwirtschaft zu decken, werden Daten, die durch die Verschmelzung cyber-physischer Systeme entstehen, zunehmend zur Verbesserung der Gesamtabläufe genutzt.

Fertigungsausrüstung wird über Sensoren oder Geräte verbunden, um Daten während des Fertigungsprozesses zu überwachen und zu sammeln. Diese Daten können direkt in die Cloud gestreamt werden oder Edge- bzw. Fog-Computing zur Vorverarbeitung nutzen, bevor sie in die Cloud gehen. Die von der Cloud empfangenen Daten nutzen eine Reihe neuer Technologien wie Künstliche Intelligenz (KI), fortgeschrittene Datenanalyse, robuste Machine-Learning-Algorithmen und Maschinenüberwachungsplattformen. Sie transformieren die Daten in umsetzbare Insights für schärfere Entscheidungsfindung.

Die Vorteile von Smart Manufacturing erstrecken sich auf das gesamte Unternehmen. Insights werden genutzt, um Lieferkettenprobleme anzugehen und Predictive-Maintenance-Programme zu entwickeln. Smart Manufacturing kann sogar wertvolle Datenanalysen liefern, um den Wert von ERP-Software (Enterprise Resource Planning) zu steigern.

Die Ankunft smarter Technologie in der Fertigungsbranche verändert, wie Unternehmen Geschäfte machen. Mit intelligenter Fertigung kann ein ganzes Fertigungsunternehmen in ein schlankeres, datengetriebenes Unternehmen transformiert werden, das signifikante Vorteile erzielt und Geschäftsprozesse revolutioniert.

Wie Smart Manufacturing zu Industry 4.0 steht

Betrachten wir die Entwicklung industrieller Ausrüstung und jede aufeinanderfolgende Revolution, die enorme Produktivitätsgewinne brachte.

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

Die zweite industrielle Revolution brachte weitere Innovationen wie verbesserte Stahlherstellung und Fabrik-Elektrifizierung. Ein Mensch konnte nun eine Maschine bedienen, um ein weit größeres Gütervolumen herzustellen als im Zeitalter handgefertigter Produkte.

Die dritte industrielle Revolution sah den Computer Automatisierung einführen und Fertigungsprozesse auf noch höhere Produktivitätsniveaus heben. Dies ermöglichte umfangreiche Prozessverbesserungen und Effizienzgewinne.

Eine Sammlung neuer Technologien treibt nun die vierte industrielle Revolution, bekannt als Industry 4.0. Sie besteht aus einer Suite von Technologien wie dem industriellen Internet, künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen, additiver Fertigung, Edge Computing, Robotik, Augmented Reality und weiteren smarten Technologien.

Was ist Industry 4.0? Industry 4.0, auch als vierte industrielle Revolution oder 4IR bekannt, ist ein umfassender Begriff für die Art, wie Computer, Daten und Automatisierung zusammenwachsen und die Arbeitsweise – insbesondere in der Fertigung – verändern. Den vollständigen Leitfaden lesen.

Diese Technologien ermöglichen es Fertigungsanlagen, die riesigen Datenmengen, die an jeder Ausrüstung entstehen, zu nutzen, um Effizienz zu steigern, smarte Services für zusätzlichen Umsatz zu ermöglichen und cyber-physische Systeme einzusetzen, die betriebliche Effizienz und Wachstumsstrategie beeinflussen.

Hier sind einige Schlüsselbereiche, in denen Smart Manufacturing mit Industry 4.0 zusammenhängt:

• Deutliche Steigerung der Betriebseffizienz: Durch Datennutzung können Unternehmen eine End-to-End-Visualisierung des Produktionsprozesses schaffen. Echtzeitdaten und fortgeschrittene Analysen bedeuten, dass zuvor unbemerkte Trends nun erkannt werden. Diese Daten können kontextualisiert und an Nutzer geliefert werden – von interaktiven HMIs am Einsatzort bis zu Managern oder Technikern für schnellere, präzisere Entscheidungen. Diese vernetzten Systeme werden dann mit ERP-Systemen, Qualitätssoftware, Finanzsoftware und anderen Funktionsbereichen verknüpft. Dies schafft eine effiziente und produktive Smart-Umgebung.
• Reduzierung von Maschinenstillständen: Stillstand ist eine der bedeutendsten Ressourcenverschwendungen. Mit Industry-4.0-Technologien können Unternehmen Probleme erkennen, bevor sie eintreten. Datenanalysen liefern Maschinenzustand bis auf Spindel-Ebene, sodass Bediener schnell Änderungen vornehmen können. Bei ungeplanten Stopps werden Alarme an Techniker gesendet, die Ausrüstung und Teile für die Reparatur beim nächsten Wechsel vorbereiten können. Diese Big-Data-Verarbeitung bedeutet, dass Unternehmen präskriptive und vorausschauende Wartungsprogramme basierend auf tatsächlichen Bedingungen entwickeln können, während sie eine langfristige Strategie zur Stillstandsreduzierung über alle Anlagen hinweg überwachen und einsetzen.
• Förderung der Arbeitssicherheit: Industry-4.0-Technologien können helfen, die sicherste je bekannte Fertigungsumgebung zu schaffen. Robotik, verknüpft mit einer Fabrik-IIoT-Überwachungsplattform, kann gefährliche Aufgaben übernehmen, die zuvor von Menschen ausgeführt wurden. Alarme und Alerts ermöglichen Bedienern, Ausfallzustände zu erkennen und Anlagen sicher abzuschalten – zum Schutz von Bedienern und Ausrüstung. Tatsächlich berichten 41 % der Hersteller, die Industry-4.0-Technologien nutzen, von einer signifikanten Steigerung der Arbeitssicherheit. Ganze Fabriküberwachungssysteme für Hitze, Feuchtigkeit, Gas-/Rauchdetektion und andere Umgebungsbedingungen können sogar so programmiert werden, dass sie mit Maschinen zusammenwirken, um ein Smart-Factory-Ökosystem mit außergewöhnlichen Sicherheitsstandards zu schaffen.
• Inventarmanagement und -optimierung in die Hand nehmen: Ob Rohmaterial, WIP oder Fertigwaren – Inventar steht immer im Fokus von Fertigungsmanagern. Eine Smart Factory kann Industry-4.0-Technologien für präzises Scannen bei Wareneingang, Lagerort und Kommissionierung nutzen. Sensoren und Geräte wie RF ermöglichen auch Tracking von WIP, damit wertschöpfende Schritte in Echtzeit akkurat sind. Industry 4.0s IIoT-Plattformen ermöglichen tiefe Datenanalysen für robuste ABC-Analysen, die helfen, hochprofitable Güter bei Nachfragespitzen oder Lieferkettenstörungen zu priorisieren. Durch Integration von Echtzeitdaten mit ERP und anderer Finanzsoftware können Inventarkosten automatisiert werden.
• Deutliche Verbesserung des Supply Chain Managements: Supply Chain Management ist vital für die Fertigung. Smart Manufacturings Einsatz von Sensoren, Edge Computing und dem industriellen Internet erlaubt vielen Industry-4.0-Technologien, die Supply-Chain-Performance zu verbessern. Fortgeschrittene Datenanalysen bedeuten, dass Unternehmen zuverlässige Mindestbestellmengen festlegen können. Es ermöglicht auch, den Bedarf an Pufferbeständen zu ermitteln und Puffer entsprechend zu optimieren. Bedarfsplanung kann modelliert werden, um präzise Prognosen zu liefern, und Systeme haben die analytische Stärke für robuste „Was-wäre-wenn“-Notfallplanungen, um Störungen voraus zu sein.

Das Potenzial von Smart Manufacturing

Das Potenzial von Smart Manufacturing ist enorm. Intelligente Fabriken mit angeschlossenen Geräten können Daten in Echtzeit liefern und mit Analyse-Engines über Cloud-Computing verknüpfen. Diese Verbindung macht eine Smart Factory reaktionsschneller und flexibler.

Daten steuern die Betriebsaktivitäten und sagen dem Hersteller, was zu tun ist. Dies wirkt sich auf das gesamte Unternehmen aus, nicht nur auf die Produktion. Qualitätsysteme können KI für Inline-Visuelle Inspektion und präzise Gewichtsmessungen pro Einheit nutzen. Wie Produktionsdaten sind Qualitätsdaten sofort für bessere Entscheidungsfindung verfügbar.

Derselbe Sensorsatz gibt Echtzeit-Visualisierung des Maschinenstatus. Bediener können in der Produktion schneller reagieren, Stillstände reduzieren, Störungen beseitigen und Probleme an Techniker melden. In Kombination mit KI- und ML-Algorithmen können diese Sensoren und Geräte vorausschauende Wartungsprogramme ermöglichen, die Maschinenwartung aus dem passiven, reaktiven Zustand in eine proaktive wertschöpfende Funktion überführen. Dies hilft Herstellern, Kosten zu kontrollieren, Stillstände zu reduzieren und Anlagenlebensdauer zu verlängern.

Smart Manufacturing kann auch neue Produkte und wertschöpfende Services generieren. Die Fähigkeit, ein Produkt bis zum Ende seiner Lebensdauer zu überwachen, ist ein Gamechanger, der Unternehmen ein beispielloses Maß an Feldservice eröffnet und ihnen hilft, zukünftig bessere Produkte zu designen.

Dieses Potenzial beweist sich bereits durch Ergebnisse. Für Unternehmen, die Industry-4.0-Technologie zur Entwicklung von Smart Manufacturing nutzen, berichten 88 % von höherer Produktivität, 74 % von höherer Rentabilität, 43 % von gesteigerter Kundenzufriedenheit und 42 % von erhöhter Maschinenverfügbarkeit. Diese Vorteile können nicht hoch genug eingeschätzt werden.

MachineMetrics liefert Echtzeit-akkurate Produktionsdaten für sofortige Transparenz in Betriebsabläufe, ermöglicht Smart Manufacturing vom Shopfloor bis zur Führungsetage.

Herausforderungen des Smart Manufacturing

Wie bei allen Revolutionen wird der Weg zur vollständigen Digitalisierung Zeit brauchen. Unterwegs müssen mehrere Hindernisse überwunden werden. Dazu gehören:

• Sicherheit: Allein das Internet verzeichnet täglich zehntausende Sicherheitsverletzungen, und das industrielle Internet ist da keine Ausnahme. Angst vor Systemsicherheit beschäftigt Fertigungsmanager seit langem, aber heutige Cloud-Computing-Systeme sind sicherer denn je. Während die Wahrnehmung laxer Sicherheit besteht, ist die Realität, dass Verletzungen viel wahrscheinlicher von Benutzerstationen innerhalb eines Unternehmens ausgehen als durch einen Cloud-Hack. Mehr über Sicherheit für IIoT erfahren.
• Mangel an Einheitlichkeit: Obwohl Smart-Manufacturing-Technologie stetig zunimmt, ist die Branche noch stark fragmentiert. DIY-Systeme sind weit verbreitet, und Unternehmen müssen oft Geräte eines Lieferants mit Software eines anderen abstimmen. Es gibt auch verschiedene Konnektivitätsmethoden – kabelgebunden, drahtlos, zellular. Unternehmen fehlen oft interne Kompetenzen, um ein System von anderen Anbietern zu verbinden, synchronisieren und einzusetzen. MachineMetrics löst dieses Problem mit einer Turnkey-Suite von Geräten, die über zahlreiche Methoden verbinden, um sicherzustellen, dass Daten nicht nur erfasst, sondern auch transformiert und standardisiert werden, um Wert zu schaffen.
• Interoperabilität: Viele Lieferantensoftwaresysteme sind nicht vollständig interoperabel mit legacy Enterprise-Software, was zur Zurückhaltung bei der Einführung führt. Alternativ nutzen Lieferanten die IP-Stärke der IoT-Software, um Hersteller zum Kauf zusätzlicher, unnötiger Software zu zwingen. Im Gegensatz dazu integriert die MachineMetrics-Plattform über API mit bestehender Enterprise-Software, um deren Fähigkeiten zu erweitern, nicht obsolet zu machen.
• Arbeitsplatzverlust in Fertigung und IT: Mit hohem Grad an autonomen oder semi-autonomen Maschinen fürchten viele Arbeiter den Verlust ihrer Fertigungsjobs. Diese Angst gilt auch für IT-Profis, die befürchten, durch die Einführung eines radikal neuen Systems überfordert zu werden und dann durch einen Roboter ersetzt zu werden.

Die Anwendung von IIoT mit MachineMetrics

Das Industrial Internet of Things (IIoT) bietet eine enorme Chance, Smart Manufacturing durch Industry-4.0-Technologien zu realisieren. MachineMetrics bietet Out-of-the-Box-Funktionalität, um dies Wirklichkeit werden zu lassen. Unsere Plattform ermöglicht auch fortgeschrittene Analysen, Machine Learning und die Vernetzung von Geräten über eine Fabrik hinweg – einschließlich neuer OEM- und legacy analoger Fertigungsausrüstung.

MachineMetrics versteht, dass Smart Manufacturing weder kostspielig noch ad hoc sein muss. Durch Nutzung der Best-in-Class-Plattform können Unternehmen die Vorteile von Smart Manufacturing realisieren und beispiellose Kosteneinsparungen, höhere Produktivität, bessere Qualität, verbesserte Prozesse und einen Wettbewerbsvorteil in ihrer Smart-Manufacturing-Umgebung erzielen.

Akkurate Daten treiben Smart Manufacturing an

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