Die Smart Factory als Teil der Industrie 4.0

TecFabrik
In der TecFabrik von Daimler werden die neuesten Maschinen für den Einsatz in einer Smart Factory entwickelt und getestet

In unserem ersten Teil der Serie Industrie 4.0 haben wir dir erklärt, was es mit diesem Begriff auf sich hat und wie diese vierte Phase der industriellen Revolution entstanden ist. Jetzt wollen wir aber einmal ins Detail gehen und uns genau anschauen, wie sich die Arbeitsprozesse durch die Industrie 4.0 in den intelligenten Fabriken verändert haben. An diesem Ort sollen sich nämlich Maschinen, Produkte und industrielle Prozesse durch das sogenannte Internet der Dinge vernetzen. Indem sie untereinander kommunizieren, wird die gesamte Umgebung intelligent und vor allem selbständig. Auch der Begriff Smart Factory bezeichnet offiziell eine Produktionsumgebung, in der sich die Maschinen selbst organisieren – weitgehend ohne menschliche Eingriffe.

Das hat die Smart Factory alles drauf

Virtuelle Montage
Bei der virtuellen Montage bauen die Monteure ein Auto per modernster Technik und Bewegungssensoren

Die intelligente Fabrik steht also für eine komplette Vernetzung einer gesamten Wertschöpfungskette und bildet den Kern eines digitalen Unternehmens. Doch was genau passiert jetzt eigentlich in so einer futuristischen Fabrik? Ganz einfach ausgedrückt: Ein Produkt – das noch nicht hergestellt wurde – trägt seine Fertigungsinformationen einfach bei sich. Die Maschinen in der Smart Factory können diese Daten selbständig lesen und wissen somit automatisch was sie zur Herstellung des Produkts beitragen müssen. Somit kann der Weg des Produktes durch die gesamte Fertigungsanlage automatisch gesteuert werden. Das Ganze nennt sich dann „Digitale Prozesskette“.

Doch in so einer Smart Factory kommen natürlich noch ein paar mehr Elemente zum Einsatz. Hier ein paar Highlights:

  • Virtuelle Montage: Noch bevor ein Produkt wie beispielsweise ein Auto in einer Smart Factory überhaupt gebaut wird, kann der Ablauf der Herstellung über ein Tool genauestens getestet werden. Ähnlich wie bei der Spielekonsole Wii, bei der man alles über Bewegungsteuerung bedient, können auch bei der virtuellen Montage Bauteile in einem Fahrzeug befestigt werden – aber eben nur auf dem Computerbildschirm. Dabei können die Techniker perfekt einschätzen, wie sich die einzelnen Arbeitsschritte am effektivsten umsetzen lassen.
  • Mensch-Roboter-Kommunikation: Roboter gibt es in Fabriken schon länger. Früher mussten diese allerdings bedient werden – in Smart Factories arbeiten heute Mensch und Roboter Hand in Hand. Solche Roboter können zum Beispiel die Batterie in einem Fahrzeug einbauen, reagieren aber automatisch sobald eine Personen unterstützend eingreift.
  • Fahrerlose Transportfahrzeuge: Auch die Anlieferung der Bauteile passiert in intelligenten Fabriken automatisch. Dazu sind im Hallenboden überall Magnete eingebaut, die in Kombination mit einer einprogrammierten WLAN-Steuerung den Kurs von Transportfahrzeugen navigieren.

Die Ziele der Smart Factory

Im Detail verfolgt natürlich jedes Unternehmen, das auf eine intelligente Fabrik setzt, unterschiedliche Ziele. Speziell bei Daimler, versucht man durch den Einsatz der kompletten Vernetzung diese fünf Hauptziele zu erreichen:

  • Größere Flexibilität: In der heutigen Zeit müssen die Produkte jedes Unternehmens immer „Up-to-Date“ sein. Speziell in der Autobranche werden die Kundenwünsche immer individueller. In einer Smart Factory kann man die Fertigungsprozesse viel schneller anpassen und somit auch besser auf die Nachfrage reagieren.
  • Erhöhte Effizienz: Jedes Unternehmen möchte von seinen Ressourcen wie Energie oder Vorräte so wenig wie möglich verschwenden. Eine intelligente Fabrik, in der jeder Schritt programmiert und alles genauestens überwacht wird, erleichtert es, mit den vorhandenen Produktionsmitteln noch effizienter umzugehen.
  • Höhere Geschwindigkeit: Wer schneller seine Prozesse anpassen kann, kann auch schneller seine Produkte fertigen und früher liefern.
  • Attraktives Arbeitsumfeld: In einer Smart Factory ändern sich viele Arbeitsabläufe und Tätigkeiten komplett: Statt den Schraubenschlüssel in die Hand zu nehmen, müssen die Mitarbeiter jetzt Hand in Hand mit Robotern arbeiten – für die meisten Mitarbeiter ist dies deutlich attraktiver.
  • Intelligente Logistik: Zur Smart Factory gehört nicht nur der eigentliche Bau des Fahrzeugs. Der komplette Prozess von der Bestellung bis zur Auslieferung soll automatisch erfolgen.

Wie genau Daimler die Entwicklung seiner eigenen Smart Factory vorantreibt, erfahrt ihr in diesem Video:

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Eine Zukunft ohne Mitarbeiter?

Smart Factory
In einer Smart-Factory arbeiten die Mitarbeiter jetzt Hand in Hand mit den Robotern

Wie du siehst, hat so eine intelligente Fabrik einige Vorteile – auch für dich als Kunde: Wenn du also irgendwann einmal ein Auto bestellen wirst, kannst du davon ausgehen, dass jeder individuelle Wunsch von dir berücksichtigt wird und dein neuer Renner trotzdem blitzschnell gebaut werden kann.

Doch wenn jetzt alles schon von den Maschinen so gut wie alleine erledigt wird, brauchen Fabriken dann in Zukunft überhaupt noch Mitarbeiter, die wirklich Hand anlegen? Die Antwort ist eindeutig: Ja. Doch wie schon erwähnt, sehen die Arbeitsschritte für die Menschen in einer Smart Factory komplett anders aus. Wie genau diese Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern aussieht, und ob nicht doch in naher Zukunft die Maschinen komplett übernehmen, klären wir im dritten Teil unserer Serie zur Industrie 4.0.

Bilder: Daimler AG

1… 2… 3…

Wenn man von einer Industrie mit dem Zusatz 4.0 spricht, stellt sich natürlich eine Frage: Was hat es mit den Industrien eins bis drei auf sich? Die Antwort auf diese Frage geht bis in die zweite Hälfte des 18. Jahrhunderts zurück. Denn dieser Zeitraum gilt als Beginn der (ersten) industriellen Revolution. Damals machten sich immer mehr maschinelle Erfindungen breit und Produkte in verschiedenen Gewerben wurden erstmals auch ohne menschliche Energie hergestellt. Vor allem mit Wasser- und Dampfkraft konnten viele Abläufe mechanisiert werden. Durch die sehr bekannten Erfindungen der Spinn- und Dampfmaschinen sowie mechanischen Webstühlen erzielte man rasante Produktionssteigerungen.

Die Dampfmaschine war eine der wichtigsten Erfindungen der ersten industriellen Revolution

Die Dampfmaschine war eine der wichtigsten Erfindungen der ersten industriellen Revolution.
Die Dampfmaschine war eine der wichtigsten Erfindungen der ersten industriellen Revolution

Doch bei einer industriellen Revolution blieb es natürlich nicht. Die zweite Phase der Industrialisierung begann etwa um 1880 und beschreibt den Übergang zu Massenproduktionen an Fließbändern. Eine weitere wichtige Neuerung dieser Zeit war die erstmalige Nutzung elektrischer Energie.

Die dritte industrielle Revolution – auch digitale Revolution genannt – liegt noch gar nicht so weit zurück und fand ab den 60er Jahren bis über den Zeitraum der Millenniumswende statt. Als Ursprung kann die Erfindung des Mikrochips gesehen werden. Sie war ausschlaggebend für eine mittlerweile fast vollständige Digitalisierung der weltweit gespeicherten Informationen. Auch die stark angestiegene Nutzung von Computern und der Aufbau des Internets sind wichtige Säulen dieser Phase, da dadurch Produktionsabläufe weiter automatisiert werden konnten.

… 4. industrielle Revolution

Jetzt ist es also Zeit für die vierte Stufe. Da der Begriff „Industrie 4.0“ bereits 2011 zum ersten Mal fiel, stecken wir bereits mittendrin – in der nächsten industriellen Revolution. Doch was ist jetzt eigentlich das Neue? Einfach ausgedrückt: Maschinen werden intelligent. Bis jetzt mussten sie von Menschen oder über einen externen Computer bedient werden. Doch durch neue Technologien können Computer inklusive der Möglichkeiten des Internets direkt in Maschinen integriert werden. Somit können sie eigenständig handeln und sich sogar mit anderen Geräten vernetzen. Die Informationen und Befehle, die sie zum Ausführen ihrer Arbeit benötigen, erhalten sie also wiederum von Maschinen. Bei dieser sogenannten Maschine-zu-Maschine-Kommunikation kommt es vor allem darauf an, dass sämtliche Informationen überall und ohne Verzögerung abrufbar sind. Deshalb bezeichnet man die Phase der Industrie 4.0 auch als Informatisierung der Fertigungstechnik oder intelligente Produktion.

Schlaue Maschinen machen individuelle Wünsche wahr

Wie du also gelernt hast, ist die Einführung von intelligenten Maschinen ausschlaggebend für die neuerliche industrielle Revolution. Doch auch der Mensch spielt weiterhin eine zentrale Rolle. Zum einen auf der Seite des Herstellers: In der Fertigung werden weiterhin viele Mitarbeiter benötigt, deren Arbeitsabläufe sich im Umgang mit den Robotern jedoch grundlegend ändern. Zum anderen sind es die Kunden, die nun noch mehr in den Mittelpunkt rücken: Die Industrie 4.0 ermöglicht es, dass individuelle Anforderungen und Kundenwünsche schnell und in hoher Qualität entstehen können. Besondere Bedeutung hat die Industrie 4.0 daher beispielsweise in der Autoindustrie. Durch eine Vernetzung des Bestellprozesses mit den Produktionsmaschinen, können individuelle Konfigurationen der Kunden im Bezug auf Design und Ausstattung leichter und schneller umgesetzt werden.

Intelligente Maschine
Intelligente Maschinen werden oft bei der Fertigung von Autos eingesetzt

Unbegrenzte Möglichkeiten

Insgesamt gesehen ist das Potential der Industrie 4.0 riesig und noch lang nicht am Ende angelangt. Ziel ist es, gesamte Wertschöpfungsketten digitalisieren zu können. Dazu sollen sich Menschen, Maschinen und industrielle Prozesse in intelligenten Fabriken vernetzen. Bei Daimler setzt man bereits seit einiger Zeit auf die sogenannte Smart Factory. Was genau in so einer Fabrik vor sich geht und welche Vorteile eine Mensch-Roboter-Kommunikation bringen, erfahrt ihr im zweiten Teil unserer Serie zur Industrie 4.0.

Bildquelle: Bild 1 & 3, Daimler AG