Digitale Fabrik – wie sich die Fertigung verändertDigitale Fabrik – wie sich die Fertigung verändert

Die vielfältigen Trends in der Fertigung führen auch zur Veränderung bei der Planung und dem Betrieb von Fabriken. Digitale Modelle und Methoden eröffnen neue Möglichkeiten, die eigene Fabrik anders zu denken.

Auf einen Blick

Das Ideal der Digitalen Fabrik beschreibt (nach VDI 4499) ein Konzept, um die für die Produktionsplanung und Gestaltung der Fabrik notwendigen Modelle, Methoden und Werkzeuge unter einem Dach zu vereinigen. Durch ein durchgängiges und transparentes Datenmanagement stehen alle Informationen in der benötigten Qualität und zu jeder Zeit den Beteiligten zur Verfügung.

Zusätzlich zu diesem Verständnis werden hierunter in jüngster Zeit auch andere Aspekte verstanden. Dazu zählen automatisierte, sich selbst konfigurierende und regulierende Fabriken – verbunden mit Begriffen wie smarte Fabrik oder autonome Fabrik. Ebenfalls sorgen neue Technologien für einen weiteren Wandel der Produktionssysteme.

Potentiale

Einfluss auf die Ausgestaltung der digitalen Fabrik für das eigene Unternehmen haben Trends aus der Fertigungsindustrie. Dazu gehören beispielsweise:

  • Nachhaltigkeit
  • Regionalisierung
  • Politische Rahmenbedingungen
  • Disruptive Technologien
  • Kundenindividuelle Massenproduktion
  • Digitalisierung

Unter dem Aspekt Nachhaltigkeit sind nicht nur Energie- und Ressourceneffizienz zu verstehen, sondern auch die Dekarbonisierung und Kreislaufwirtschaft. Die Regionalisierung als Konsequenz für die Herausforderung der globalen Lieferkettenprobleme kann zu kürzeren Liefer- und Wiederbeschaffungszeiten im eigenen Produktionsnetzwerk führen. Wohingegen die politischen Unsicherheiten und die Veränderungen der gesetzlichen Rahmenbedingungen mitunter neue Formen der Zusammenarbeit notwendig machen, um bspw. ein besseres Risikomanagement zu betreiben.

Durch disruptive technologische Entwicklungen können sich komplette Wertschöpfungsketten wandeln und so neue Potentiale am Markt erschließen, etwa die Komplexitätsreduktion im Elektrofahrzeug, 3D-Druck oder Aluminiumdruckguss für komplexe Bauteilgeometrien. Die zunehmende Bauteil- und Variantenvielfalt durch eine kundenindividuelle Massenproduktion erhöht die Notwendigkeit von integrierten und automatisierten Prozessen innerhalb des eigenen Fabrikbetriebes, um so den Aufwand für bspw. Informationsprozesse zu minimieren und sich zu öffnen für den B2C (Business to Consumer) Markt.

Generell steht das Thema Digitalisierung der eigenen Prozesse und der Fabrik weiterhin im Fokus. Dazu zählen Maßnahmen wie Retrofit, um bestehende Maschinen für Industrial Internet of Things (IIoT) zu ertüchtigen. Andere Maßnahmen sind adäquate Methoden und Systeme für die internen Auftragsabwicklungsprozesse oder stehen im Zusammenhang mit IT-Sicherheit und der Vernetzung der eigenen Systeme.

Maßnahmen und Lösungsansätze

Eine Dimension für Nachhaltigkeit in der Fabrik umfasst die Erfassung von Ressourcen- und Energieverbräuchen, zum Beispiel durch eine betriebliche Energiedatenerfassung an den Abgängen in den Verteilschränken. Mittels dieser Daten, deren Sammlung und Auswertung können weitere Schritte zu Verbesserung der internen Abläufe unternommen werden. Gerade das Matching dieser Daten mit Produkt- und Produktionsdaten bei der Erstellung von Ökobilanzen können dazu beitragen, den Eintrag von Emissionen in einzelnen Fertigungsschritten zu quantifizieren. Dies ermöglicht das Ableiten von Handlungsempfehlungen zur Reduktion des eigenen CO2-Fußabdruckes der Fabrik.

Die kundenindividuelle Massenproduktion führt dazu, dass die Daten- und die Prozesse innerhalb der eigenen Fabrik besser vernetzt werden müssen. Aufwände, die etwa bei der Arbeitsvorbereitung für das Erstellen von Fertigungszeichnungen entstehen, können durch integrierte Produktkonfiguratoren automatisiert werden, die wiederum mit eigenen CAD-Systemen verknüpft sind.

Diese Verkettung entlang der CAX-Prozesskette – also die Verknüpfung unterschiedlicher Systeme, die bei der Produkt- und Prozessentwicklung genutzt werden – reduziert interne Schnittstellen und ermöglich bei der Fabrikplanung den möglichst aufwandarmen Einsatz neuer Technologien, um zum Beispiel Layout- und Aufstellvarianten mit den Mitarbeitenden zu bewerten. Augmented- und Virtual Reality (AR/VR) können hier Mehrwerte liefern.

Herausforderungen

Die vielfältigen Trends bei in der Fertigung führen auch zur Veränderung bei Planung und Betrieb von Fabriken. Wobei neue Möglichkeiten eröffnet werden, mittels der digitalen Modelle und Methoden die eigene Fabrik neu zu denken. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor kann dabei die Entwicklung eines eigenen Verständnisses zur digitalen Fabrik sein – abgestimmt auf die Bedürfnisse des Unternehmens. Als Unterstützung dienen Reifegradmodelle. Sie bilden die aktuelle Ist-Situation ab und definieren einen Soll-Zustand.

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