Eine Smart Factory ist eine hochgradig digitalisierte und vernetzte Produktionsanlage, die auf eine intelligente Fertigung setzt. Das Konzept der Smart Factory gilt als die sogenannte Fabrik der Zukunft und steckt noch in den Kinderschuhen. Es wird als ein wichtiges Ergebnis der vierten industriellen Revolution oder Industrie 4.0 angesehen.

Eine intelligente Fabrik (Smart Factory), die von Fertigungsunternehmen genutzt wird, arbeitet mit Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI), Robotik, Analytik, Big Data und dem Internet der Dinge (IoT) und kann weitgehend autonom mit der Fähigkeit zur Selbstkorrektur laufen.

Merkmale einer Smart Factory

Die bestimmenden Merkmale der intelligenten Fabrik sind Sichtbarkeit, Konnektivität und Autonomie. Fabriken setzen schon seit langem auf Automatisierung, aber smarte Fabriken gehen in diesem Konzept noch viel weiter und sind in der Lage, ohne viel menschliches Eingreifen zu laufen. Durch den Einsatz moderner Technologien können die Systeme der intelligenten Fabrik nahezu in Echtzeit oder in Echtzeit lernen und sich anpassen, was Fabriken ermöglicht, die weitaus flexibler sind als die der Vergangenheit.

Smart-Factory-Technologie und -Prozesse

Der umfangreiche Einsatz von IoT-Sensoren und -Geräten vernetzt Maschinen und ermöglicht Einblicke in deren Zustand sowie in die Fabrikprozesse, wodurch ein industrielles Internet der Dinge (IIoT) entsteht. Immer ausgefeiltere Analysen und Anwendungen, die auf KI und maschinellem Lernen basieren, übernehmen viele der Routineaufgaben, sodass sich die Mitarbeiter auf die Behandlung von Ausnahmen und das Treffen von Entscheidungen auf höherer Ebene konzentrieren können. Es wird erwartet, dass Roboter in smarten Fabriken für Routinearbeiten eingesetzt werden und mit Menschen zusammenarbeiten.

Smarte Fabriken basieren auf einer intelligenten Fertigung, die die Anlage mit anderen Einheiten im digitalen Liefernetzwerk verbindet und so ein effektiveres Lieferkettenmanagement ermöglicht. Sie stützen sich auch auf die digitale Fertigung, die einen digitalen Zwilling verwendet, um ein Produkt in allen Phasen seines Lebenszyklus digital zu verbinden.

Darüber hinaus können Produktionsmaschinen im lokalen Netzwerk des Manufacturing Execution Systems verwendet werden, um Aufträge zu empfangen, Fortschritte zu melden, auf Arbeitsanweisungen zuzugreifen und mit Qualitäts- und Rückverfolgbarkeitssystemen zu interagieren. Dazu zählt auch die Betriebsdatenerfassung kurz BDE. Die Mitarbeiter in der Fertigung können wichtige Informationen wie Anweisungen, Zeitpläne, Qualitätsdaten, Bestandsstatus und Bedarfsänderungen leichter einsehen.

In der Vision einer vollständig vernetzten Smart Factory ist jede Anlage mit den anderen verbunden und das gesamte Unternehmen ist abteilungsübergreifend und extern mit Kunden und Lieferanten vernetzt. Auf diese Weise können Bedarfe und Aktivitäten überwacht werden und die Zusammenarbeit im gesamten Unternehmen wird ermöglicht, um Geschwindigkeit und Effizienz zu steigern. Ausdrücken kann man dies zum Beispiel in der Kennzahl OEE, welche die sogenannte Gesamtanlageneffektivität beschreibt.

Vorteile und Herausforderungen der Smart Factory

Da eines der grundlegendsten Merkmale einer intelligenten Fabrik ihre Vernetzung ist, sind Sensoren entscheidend für die Verknüpfung von Geräten, Maschinen und Systemen, um die für Echtzeit-Entscheidungen erforderlichen Daten zu liefern. Ähnlich wie Smart-Home-Geräte Routineaktionen ausführen, wie z. B. das Dimmen der Beleuchtung zu einer bestimmten Zeit oder das Auslösen von Alarmen, wenn etwas nicht in Ordnung ist, läuft die ideale intelligente Fabrik in einem viel größeren Maßstab selbst, korrigiert sich selbst, wo es angebracht ist, und warnt vor menschlichem Eingreifen, wo es nötig ist. Darüber hinaus bieten die umfangreichen Datenmengen den Akteuren der Lieferkette Einblicke in Echtzeit, sowohl innerhalb der Fabrik als auch für das Unternehmen und die Partner. Auf diese Weise kann die Agilität exponentiell steigen und Probleme können proaktiv angegangen werden. IoT-Technologien haben bereits dazu beigetragen, industrielle Abläufe zu überwachen, Transparenz in der Lieferkette zu schaffen und Ausfallzeiten von Anlagen vorherzusagen.

Es gibt bereits Technologien, um eine Version der intelligenten Fabrik zu schaffen, und frühe Anwender erkunden die Vorteile. Allerdings gibt es eine Reihe von Herausforderungen, die eine breite Akzeptanz verhindern, wobei die Datenintegration wohl die größte Herausforderung darstellt. Um das ideale vernetzte Fertigungs- und digitale Liefernetzwerk zu schaffen, das die Smart Factory verkörpert, müssen riesige Datenmengen von verschiedenen Komponenten aus unterschiedlichen Branchen und in unterschiedlichen Formaten verarbeitet werden. Es gibt zahlreiche weitere Herausforderungen, von den Kosten bis hin zur Akzeptanz durch die Geschäftsleitung.

Angesichts der rasanten technologischen Entwicklungen in diesem Bereich, einschließlich der Mensch-Maschine-Schnittstellen und der besseren Analytik, ist zu erwarten, dass immer mehr Unternehmen nach Möglichkeiten suchen werden, ihre eigenen Smart-Factory-Bestrebungen zu verwirklichen.