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LEAD Innovation Blog

Lesen Sie hier unsere neuesten Beiträge über Innovationsmanagement und Innovationen verschiedenster Branchen.

Datum: 20-Sep-2018
Thema: Automotive

Die Digitale Fabrik als Wegbereiter für die Smart Factory der Zukunft

 

Die Digitale Fabrik ist bereits seit vielen Jahren in der Industrie etabliert. Um die steigende Komplexität und Vielzahl an Informationen in der Digitalen Fabrik verarbeiten zu können, müssen jedoch neue Lösungen gefunden werden. Welchen Beitrag Industrie 4.0 diesbezüglich leistet, zeigen wir in diesem Blog.

 

Was genau verbirgt sich hinter dem Begriff Digitale Fabrik?

Noch ist die Smart Factory in vielen Bereichen mehr Zukunftsvision als Realität. Virtuell simuliert kann sie hingegen bereits als Digitale Fabrik werden. Der Begriff der Digitalen Fabrik wird vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) folgendermaßen definiert:

„Die Digitale Fabrik ist der Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen, Methoden und Werkzeugen – u. a. der Simulation und dreidimensionalen Visualisierung, die durch ein durchgängiges Datenmanagement integriert werden. Ihr Ziel ist die ganzheitliche Planung, Evaluierung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Strukturen, Prozesse und Ressourcen der realen Fabrik in Verbindung mit dem Produkt."

Der Fokus der Digitalen Fabrik liegt somit auf:

  • einer verbesserten Wirtschaftlichkeit und Planungsqualität,
  • einer verkürzten Produktentwicklung und -einführung,
  • transparenter Kommunikation,
  • standardisierter Planungsprozesse und
  • kompetenten Wissensmanagement.

Positive Effekte daraus sind eine kürzere Time to Market, eine verminderte Anzahl an Korrekturschleifen und Fehlern in der Planung sowie die Speicherung von erfahrungsbedingtem Expertenwissen, das nicht mehr mit dem Mitarbeiter das Unternehmen verlässt.

Trendsammlung Innovationsmanagement

 

Digitale Fabrik als Basis für Industrie 4.0 und Smart Factory

Mit Industrie 4.0 kann die Produktion durch die vollständige Digitalisierung und Integration der industriellen Wertschöpfungskette auf eine neue Entwicklungsstufe gehoben werden. Das Ergebnis von Industrie 4.0 ist letztlich die smarte Fabrik, in der alle Komponenten – Maschinen, Menschen, Werkzeuge und Ressourcen – vernetzt sind und in Echtzeit über das Internet miteinander kommunizieren. Für die Umsetzung von Industrie 4.0 wird jedoch eine digitale Datengrundlage benötigt. Die Digitale Fabrik ist der Lieferant dieser Datengrundlage.

Während also die Digitale Fabrik Werkzeuge zur Planung von Fabriken in der virtuellen Realität und Modelle zu Verfügung stellt, geht es bei der Smart Factory auch um den Betrieb und die Optimierung der Fabrik in Echtzeit. Die Digitale Fabrik muss daher zur smarten Fabrik weiterentwickelt werden. Konkret bedeutet dies, dass auch die digitalen Modelle echtzeit- sowie lernfähig gemacht werden und sich selbst an die Realität anpassen können.

Mit dem Digitalen Zwilling kann diese Verknüpfung von digitalen Modellen und Realität erreicht werden. Siemens entwickelt beispielsweise aktuell den „Connected Digital Twin“, der aus den Betriebsdaten und den Anlagen Informationen übernimmt, mit seinem Stand vergleicht und das digitale Modell bei Abweichungen in der Realität dann wieder auf Stand bringt. Eine beidseitige Synchronisierung bietet großes Optimierungspotenzial, da die durch die Simulation gewonnen Konfigurationen am realen Produkt direkt umgesetzt werden können.

 

Bosch: Höhere Produktivität durch schrittweise Vernetzung

Durch die vernetzte Produktion erwartet sich der Bosch-Konzern eine Kostenersparnis von rund einer Milliarde Euro sowie bis 2020 einen zusätzlichen Umsatz in der Höhe von ebenfalls einer Milliarde Euro (Zeitraum 2015 bis 2020).

Laut Stefan Aßmann, Head of Connected Industry bei Bosch, könne in bestehenden Werken mit der schrittweisen Einführung von Vernetzungslösungen und geringem Investment viel erreicht werden. So erfolgte etwa eine technologische „Schritt für Schritt“ im Bosch-Rexroth-Werk in Homburg im Saarland. 

An der Multiproduktlinie können nun aus 2.000 Teilen bis zu 200 verschiedene Hydraulikmodule hergestellt werden, wobei in der ­Linie neun Stationen miteinander vernetzt sind. Über einen RFID-Chip, der mit den bauteilspezifischen Daten im System vernetzt ist, erkennen die Chips, welche Arbeitsschritte erforderlich sind und welche Bauteile wie zusammengefügt werden müssen. Jedes Teilstück findet dabei selbst den Weg durch die Produktionslinie und fordert die entsprechenden Materialien an. Hier kommen dann geschulte Mitarbeiter ins Spiel, die auf einem Interface ein Foto oder einen Film mit den erforderlichen Montageschritten für das fertige Produkt angezeigt bekommen.

Andere Mitarbeiter erhalten Daten in Echtzeit mittels des „Active Cockpit“ eingespielt, um Störungen von Maschinen frühzeitig erkennen zu können. Die Analyse umfasst alle relevanten Produktionsdaten, etwa jene zu Energieauslastung, Druck, Vibration und Temperatur. Durch diese Umstellung konnten innerhalb eines Jahres die Bestände um bis zu 20 Prozent reduziert und gleichzeitig die Produktivität um zehn Prozent gesteigert werden.

 

Volkswagen: Digitale Fabrik und Nachhaltigkeit

Dass Digitalisierung und Nachhaltigkeit Hand in Hand gehen können, zeigt das ganzheitliche Programm Think Blue Factory von Volkswagen. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, die Produktion aller Standorte durch Reduktion der Umweltbelastung um 25 Prozent ökologischer zu gestalten.

Die Potenziale von Industrie 4.0 seien diesbezüglich maßgeblich vom Grad der Vernetzung abhängig, so Heinrich Nottbohm, Werkleiter des VW Motorenwerk Chemnitz. Während wissenschaftliche Studien Potenziale von 50 Prozent bei Entwicklungszeiten, -kosten und Herstellkosten ausweisen, schätzt VW das Potenzial etwas moderater ein, welches aber durchaus auch im zweistelligen Prozentbereich liege. Bei einer globalen Betrachtung über das gesamte Produktionsnetzwerk hinweg erwarte VW hingegen von einer Vernetzung einen deutlich höheren Benefit durch Erhöhung der Kollaborationsfähigkeit.

Im Rahmen von Industrie 4.0 sieht Heinrich Nottbohm insbesondere Potenziale bei nachfolgenden Punkten: Durchgängige Transparenz der Verbräuche (z.B. Strom und Wasser), Optimierung des Monitorings, effizienterer Einsatz der Ressourcen (Fertigungsablauf) sowie effizientere Bearbeitung (Fertigungstechnologie). Dadurch kann der Energieverbrauch je Arbeitsoperation gesenkt werden.

Digitale Fabrik VW

Quelle: Die Digitale Fabrik bei Volkswagen

 

Fazit: Digitale Fabrik auf dem Weg zur Smart Factory

In vielen Unternehmen sind bereits die Grundlagen für die Smart Factory gelegt. Um jedoch die vierte industrielle Revolution tatsächlich Realität werden zu lassen, wird es noch einige Zeit und Anstrengungen benötigen. Die Prognosen liegen zwischen fünf und 20 Jahren, je nachdem, mit wem man spricht und um welche Anwendungen es geht. Insbesondere das Zusammenspiel neuer Technologien mit Arbeitsorganisation, Produktionssystemen und Software sowie die Kommunikationsfähigkeit der Fabrikobjekte in Echtzeit stellen hier eine der größten Herausforderungen dar. Die Planungssysteme der Digitalen Fabrik werden sich daher weiterentwickeln müssen, um die durch Industrie 4.0 geschaffenen Chancen nutzen zu können.

Innovationen aus Maschinen / Industrie 4.0

Julian Eberling

Born in Vienna. Since 2018 "Certified Service Design Thinker" he has been pursuing his passion as Innovation Manager at LEAD Innovation.

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