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Smart Factory

Im Mittelpunkt von Industrie 4.0 steht die Smart Factory. Als Produktionsumgebung funktioniert sie im besten Fall so, dass sie sich selbst ohne menschliche Eingriffe organisiert. Wichtige Voraussetzungen sind dafür cyber-physische Systeme und eine intelligente Vernetzung der einzelnen Komponenten.

Die Smart Factory als das Herzstück der Industrie 4.0?

Vielfach wird die Smart Factory als das Herzstück der Industrie 4.0 bezeichnet. Der in den 2010er Jahren von der deutschen Bundesregierung geprägte Begriff beschreibt die, durch eine zunehmende Digitalisierung von Produktionsabläufen entstandene, vierte industrielle Revolution.

Die Smart Factory stellt dabei ein dynamisches, echtzeitfähiges Produktionssystem dar, welches ständigen Zugang zu allen Informationen ermöglicht. Besonders der aktuelle Status zum Beispiel von Produkten, Fertigungsressourcen und Kundenaufträgen ist jederzeit nachvollziehbar. Das sorgt für Zeitersparnis und das einfache Koordinieren von Produktionsschritten.

Dank der zunehmenden Automatisierung und Selbstoptimierung sind die Maschinen und die Ausrüstung der Smart Factory in der Lage Prozesse eigenständig zu verbessern . Grund dafür ist der ständige Austausch von Daten und die Verbindung im Internet of Things.

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Am Ende soll die Smart Factory eine Produktionsstätte sein, in der der Betrieb optimal verläuft. In der Wertschöpfungsketten soll von der Idee über Entwicklung und Nutzung bis hin zum Recycling, alles möglichst effizient ablaufen.

Komponenten der Smart Factory

Ohne gewisse Komponenten käme die Arbeit in der Smart Factory sehr schnell zum Erliegen. Verschiedenste Hard- und Softwaresysteme müssen aufeinander abgestimmt und miteinander verknüpft werden, wie auch die Aufgaben von Menschen und Maschinen aufeinander abgestimmt werden müssen.

Der Mensch hat an sich im Fertigungsprozess keine Aufgabe mehr, er ist jedoch weiterhin für die Kontrolle und Optimierung der Abläufe zuständig. Sein wichtigstes Arbeitsmittel dabei ist die virtuelle Realität. Mit ihrer Hilfe kann er die Produktionsschritte nachvollziehen, sehen welches Bauteil Probleme macht oder warum es an einer Stelle stockt. Dazu benötigt er Daten, die ihm das System selbst liefert.

Das erfordert, dass in der Smart Factory verschiedenste Komponenten die physische und digitale Welt erfassen und auswerten. Diese Vernetzung von Maschinen und Produkten bildet die Basis der Smart Factory, die sogenannten Cyber Physical Systems. Durch sie teilt das Produkt der intelligenten Fabrik eigenständig mit, welche Schritte es auf dem Weg zur Fertigstellung durchlaufen muss.

In der Smart Factory sprechen die einzelnen Systeme miteinander und verbessern so die Produktion

Erfassungskomponenten in der physischen Welt

Sensoren und Sensorennetzwerke: Dieser Punkt beschreibt die Messgrößenaufnehmer sowie deren Signalverarbeitung zum Beispiel von Temperaturen, Vibrationen oder elektrischen Strömungen.

Automatische Identifikations- und Datenerfassungsverfahren: Diese umfassen Barcodes oder Radio Frequency Identification (RFID), die sich auf den Produkten befinden und den einzelnen Bestandteilen der Smart Factory mitteilen, wie das Produkt produziert wird.

Ortungsverfahren: Mit Hilfe von GPS wird die Position eines bestimmten Produkts, einer Maschine oder ähnlichem getrackt.
Komponenten zur mobilen Kommunikation: Diese werden verwendet, um mobile Objekte innerhalb einer Produktion miteinander zu vernetzen und kommunizieren zu lassen.

Mikrocontroller und Embedded systems: Diese stellen die notwenige Rechenkapazität zur Verfügung um Sensorendaten bereits lokal aufzubereiten , intelligente Funktionen zu realisieren oder die Komponenten zur mobilen Kommunikation anzusteuern.

Erfassungskomponenten in der digitalen Welt

Adaptoren erfassen zum einen kontextrelevante Informationen, auf der anderen Seite ermöglichen diese den Zugriff auf enthaltene Informationen und Funktionen. Die erfassten Informationen können dann in Zusammenhang zu den Informationen der physischen Welt gebracht werden.

Middleware Systeme

Die sogenannten Middleware Systeme sammeln diese Informationen, werten diese aus und sorgen für den Austausch der erfassten Informationen. Diese großen Datenmengen, auch Big Data genannt, stellen die IT-Systeme vor eine große Herausforderung.

Big Data geistert als Stichwort seit Jahren durch die öffentliche Diskussion, mal mit mehr, mal mit weniger Skepsis. Letztlich bedeutet es einfach, dass die die Sensoren und Bestandteile der Smart Factory eine gewaltige Menge an Daten liefern, aus denen durch eine intelligente Auswertung wertvolles Wissen gewonnen werden kann, welches dazu verwendet wird, den Produktionsprozess weiter zu verbessern.

Gesammelt werden diese Daten in einem Cloud-System. Cloud Lösungen haben den Vorteil, dass in ihnen ein schnelles, dezentrales Netzwerk aufgebaut werden kann, auf das in allen Teilen der Firmen zugegriffen werden kann.

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Das geht nicht ohne IT-Systeme

Um diese Vernetzung, Auswertung und Automatisierung auf allen Ebenen der Smart Factory gewährleisten zu können, braucht es leistungsstarke IT-Systeme.

Manufacturing Execution Suite

SAP bietet dafür die SAP Manufacturing Execution Suite. Sie dient der Steuerung und Überwachung aller Fertigungsprozesse in einem Unternehmen und besteht aus verschiedenen Komponenten.

SAP Manufactoring Execution (SAP ME): Dieses System integriert Produktionstechnische Prozesse sowie das betriebswirtschaftliche System. Auf der Basis von Echtzeitdaten wird so eine umfassende Planung, Steuerung und Kontrolle von Produktion, Auftragsfreigabe bis hin zur Fertigstellung möglich.

SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII): Dieses System sorgt für die Verbindung zwischen Enterprise Resource Planning und den produktionsnahen Shop-Floor-Systemen. Durch das System werden alle Stamm- und Transaktionsdaten transparent, die die Fertigung betreffen.

SAP Plant Connectivity (SAP PCo): Das System übersetzt die technische Sprache des Shop-Floors in die betriebswirtschaftliche Sprache von SAP S4/HANA oder SAP ERP.

Group of office workers in a boardroom presentation

Diese eintägige Schulung bietet Ihnen einen Einstieg in das Thema Manufacturing Execution System (MES) und die SAP Manufacturing Execution Suite. Dabei lernen Sie die Grundlagen eines MES, die Architektur der SAP Manufacturing Execution Suite und die Prozesse, die über die verschiedenen Komponenten der Execution Suite – SAP ME, SAP MII, SAP PCo – abgedeckt werden. Darüber hinaus werden Sie nach der Schulung wissen, wie SAP MES in Ihre Produktionsprozesse mit SAP ERP PP eingegliedert werden kann und wie die Integration funktioniert.

Manufactoring Execution

Als Äquivalent zu der On-Premise-Lösung SAP Manufactoring Execution Suite bietet SAP eine Cloud Lösung: die SAP Digital Manufacturing Cloud.

SAP Digital Manufacturing Insights (SAP DMI): SAP DMI ist für die standortübergreifende Verwaltung der Fertigungsperformance ausgelegt. Anhand von KPIs können lokale und globale Abweichungen ermittelt und Muster erarbeitet werden.

SAP Digital Manufacturing Execution (SAP DME): Dies bietet die Möglichkeit der Steuerung und Kontrolle des Shop-Floors.

SAP Asset Intelligence Suite

Die SAP Asset Intelligence Suite ermöglicht es den Überblick über alle Assets zu gewinnen und verleiht diesen Künstliche Intelligenz. In einem Digital Twin im System widergespiegelt, bildet dieser den Zustand der physischen Gegenstücke ab.

SAP Predictive Maintenance & Service (SAP PdMS): SAP PMS ermöglicht dabei die vereinfachte vorausschauende Wartung der Anlagen. Dank des maschinellen Lernens können so Fehler im Voraus erkannt und vermieden werden.

SAP Asset Intelligence Network (SAP AIN): Diese Komponente dient zur Verknüpfung von Kundendaten, Zuliefererdaten und den Daten von externen Dienstleistern. Jeder der beteiligten kann so seine Prozesse optimieren und anpassen, was zu Einsparungen und einer erhöhten Wettbewerbsfähigkeit führt.

Fazit

Als Teil der Hightech-Strategie der Bundesregierung ist die Smart Factory die Zukunft der Produktion in Deutschland. Dank der vernetzten Produktion kann schneller auf Missstände reagiert, Kosten gespart und die Produktion effizienter gemacht werden.

Ohne ein Umdenken wird dies aber nicht funktionieren. Andere Rollen werden nötig, aktuell existierende Jobs wegfallen. Sicherheit wird eine größere Rolle spielen und die Frage nach dem Umgang mit der großen Datenmenge muss beantwortet werden.

Viele Herausforderungen, die sich aber lohnen. Capgemini hat errechnet, dass die Weltwirtschaft durch Smart Factorys bis 2023 um 1,5 Billionen angekurbelt werden könnte.

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