Dieser Artikel umfasst folgende Themen:
- Die Digitalisierung der Fabrikhalle, die benötigten Technologien und der Digitalisierungsprozess
- Die Bedeutung der Digitalisierung der Fabrik und wie sie die Verantwortlichkeit unterstützt
- Die Rolle der Digitalisierung bei der Realisierung der Industrie 4.0
Die intelligente, vernetzte Fabrik ist der Baustein für die Umsetzung von Industrie 4.0-Geschäftsmodellen. Innerhalb der vernetzten Fabrik werden Daten virtuell oder digital ausgetauscht, was die Bedeutung der Digitalisierung der Fabrikhalle unterstreicht. Die voll digitalisierte Fabrikhalle verfügt über digitalisierte Technologien, um sowohl strukturierte als auch unstrukturierte Daten zu erfassen und so diverse Industrie 4.0-Strategien zu unterstützen.
Was versteht man unter der Digitalisierung der Fabrik?
Digitalisierung oder Digitisierung sind beides Formen der Umwandlung von physischen Inhalten in eine digitale Form, die von einem Computer verarbeitet werden kann. Die Konvertierung von Kundenbedarfsaufzeichnungen aus einem Ordner in eine Excel-Tabelle ist zum Beispiel eine grundlegende Form der Digitisierung. Um Inhalte zu digitisieren, werden spezielle Digitisierungstechnologien verwendet. Im folgenden Beispiel kann ein Smartphone mit Kamera und Texterfassungs-App den Digitisierungsprozess übernehmen.
Wenn man den Kontext der Digitisierung auf die große Bühne bringt, werden mehr Tools oder digitale Technologien benötigt, um die Digitalisierung der Fabrikhalle zu erreichen. Die durchschnittliche Fabrik läuft über zusammenhängende Prozesse, um entweder ein Produkt herzustellen oder eine Dienstleistung, wie z. B. die Lagerhaltung, zu erbringen. Diese miteinander verknüpften Prozesse umfassen Materialhandling, Supply-Chain-Management, Ressourcenmanagement und Maschinenbedienung.
Die miteinander verknüpften Prozesse in einer durchschnittlichen Fabrikhalle produzieren ihre eigenen strukturierten und unstrukturierten Daten, die spezifische Geschichten über die durchgeführten Operationen erzählen. Die Erfassung bzw. Digitisierung dieser Datensätze erfordert den Einsatz von Digitisierungshard- und -software.
Die Hardware-Technologien konzentrieren sich in der Regel auf die Datenerfassung und die Visualisierung der aggregierten Daten, während die Digitisierungssoftware für die Transkription der Daten, den Datentransfer und die Datenanalyse verwendet wird. Beispiele für Digitisierungshardwarelösungen sind ein 3D-Scanner, der Punktwolkendaten von physischen Objekten erfasst, und ein Sensor, der Daten von einer Maschine erfasst. Beide Hardwareformen übertragen die erfassten Daten an eine Rechnerplattform. Ein Beispiel für Digitisierungssoftware ist dagegen eine Simulationsmodellierungssoftware, die digitale Modelle unter Verwendung digitisierter historischer Daten oder erfasster Datensätze aus der Fabrikhalle erstellen kann.
Die Rolle der Digitalisierung der Fabrikhalle bei der Realisierung der Industrie 4.0
Die Einführung der Industrie 4.0 im Jahr 2011 läutete eine neue Art und Weise ein, Dinge in der traditionellen Fabrikhalle umzusetzen. Dieser Paradigmenwechsel konzentrierte sich auf die Ermöglichung einer groß angelegten Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und Datenanalyse, um den Produktionszyklus zu automatisieren. Eine erfolgreiche Industrie 4.0-Implementierung bedeutet, dass intelligente Maschinen in der Lage sein werden, ohne menschliches Zutun zu arbeiten, sich selbst zu diagnostizieren und Probleme zu analysieren. Fabrikmaschinen werden autonom mit Kunden und Lieferanten interagieren - und so den Fertigungsprozess schneller und effizienter machen.
Die Gründerväter der Industrie 4.0 setzten auf die Digitisierung des traditionellen Fertigungsprozesses. Die Digitalisierung unterstützt die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und die Mensch-zu-Maschine-Kommunikation, die beide entscheidend sind, um einen vollautomatischen Fertigungsprozess zu erreichen.
Die digitisierte Fabrikhalle stellt sicher, dass die erfassten Daten in eine Maschinensprache umgewandelt werden, die von den Produktionsanlagen verstanden wird. Die transkribierten Daten können dann entweder in die Cloud, in ein Netzwerk von Geräten oder in einzelne Maschinen im Fertigungsbereich übertragen werden und unterstützen so diverse Industrie 4.0-Anwendungsfälle.
Um beispielsweise einen datengesteuerten Prozess zur Optimierung der Anlagenleistung zu implementieren, spielen Digitalisierungstechnologien eine wichtige Rolle bei der Erfassung von Daten und Analysen aus dem Fertigungsbereich. Historische Daten aus vergangenen Produktionszyklen dienen als Benchmark-Daten zur Steuerung des Produktionsprozesses, wodurch sichergestellt wird, dass die Maschinen vergangene Szenarien nachstellen, um einen optimalen Durchsatz zu erzielen.
Die Implementierung eines datengetriebenen Prozesses ist nur ein Beispiel dafür, wie die Digitalisierung Anwendungsfälle der Industrie 4.0 unterstützt. Weitere wichtige Industrie 4.0-Geschäftsmodelle wie die unten skizzierten Beispiele setzen stark auf die Digitalisierung der Fabrikhalle:
- Vorausschauende Wartung – Die Digitalisierungs-Technologie digitisiert historische Wartungsdaten und analysiert die Daten mit modernen, digitisierten Software-Anwendungen, um präzise vorausschauende Wartungsstrategien zu entwickeln. Daten von Anlagen können auch mithilfe von Digitisierungstechnologien wie IIoT- und Edge-Geräten erfasst werden, um vorausschauende Wartungsstrategien zu entwickeln.
- Validierung und Schulung – Bei der Validierung geht es darum, neue betriebliche Strategien vor der Implementierung ordnungsgemäß zu bewerten. Digitale Transformationstechnologien wie Simulationsmodellierungssoftware oder der digitale Zwilling nutzen digitalisierte Daten, um Modelle des Fertigungsbereiches nachzubilden. Die Auswertung erfolgt innerhalb des Modells anhand von Betriebsdaten wie verfügbare Ressourcen, Anlagenlayout und Betriebsmittel.
Augmented-Reality-Geräte wie VR-Headsets sind digitisierte Technologien, die Daten aus dem Fertigungsbereich nutzen, um virtuelle Schulungsprogramme zu erstellen. Diese Programme erfassen den Erfahrungsschatz der erfahrenen Bediener und geben ihn an die jüngere, weniger erfahrene Generation weiter.
- Condition monitoring – Beim Condition-Monitoring werden Maschinendaten in Echtzeit überwacht, um Fehler zu entdecken oder vorherzusagen, bevor sie auftreten. Die Digitalisierung der Fabrikhalle bietet die technologischen Lösungen, die erforderlich sind, um Maschinendaten zu verfolgen, zu analysieren und die für die Implementierung des Condition Monitoring erforderlichen Erkenntnisse zu gewinnen.
Umsetzung von Servitization-Strategien durch Digitisierung
Wenn Industrie 4.0-Geschäftsmodelle die betrieblichen Strategien zur Optimierung der Produktion und zur Verbesserung der Effizienz sind, dann ist Servitization der Prozess, durch den der Endanwender von der Effizienz von Industrie 4.0 profitiert. Digitalisierungs-Technologien unterstützen die Implementierung von Basis-, mittlerer und fortgeschrittener Servitization.
Digitale Technologien ermöglichen die Bereitstellung von Mehrwertdiensten, wie z. B. Toolkits für die vorausschauende Wartung, und können Betriebsdaten kostenpflichtig für den Endbenutzer bewerten. Die Digitalisierung der Fabrikhalle bietet die Grundlage, um sowohl intermediate als auch advanced Servitization Services zu erbringen und deren Vorteile zu nutzen.
Beispielsweise erfassen Digitalisierungstechnologien die Daten, die für die Bereitstellung von vorausschauenden Wartungsdiensten für die intermediate Servitization benötigt werden, während sie es dem Serviceanbieter gleichzeitig ermöglichen, Daten aus seinen fortschrittlichen Machine-as-a-Service-Initiativen zu erfassen.
Schlussfolgerung
Im Mittelpunkt der Digitalisierung der Fabrik steht die Notwendigkeit, Papier zu eliminieren und Daten und Datenerfassungsprozesse zu digitisieren. Die Umsetzung einfacher Digitalisierungsstrategien ist in der Regel erschwinglich, allerdings steigen die Kosten mit dem Umfang der Umsetzung. Einmal implementiert, wird eine digitisierte Fabrik mit den Tools zur Implementierung verschiedener Industrie 4.0-Geschäftsmodelle ausgestattet, die nachhaltiges Wachstum garantieren.
