Intelligente Fertigung und IoT: Wie Konnektivität und IoT einander für neue Einblicke in die Fertigung brauchen

Written by: Julie Fraser
2/28/2024

Lesezeit: 6 min

Wie entwickelt sich die Fertigung?

Die Unternehmen haben erkannt, dass eine kontinuierliche Kundenbeziehung und ein kontinuierlicher Umsatzstrom erhebliche Vorteile mit sich bringen. Folglich muss sich die Fertigung weiterentwickeln, um Initiativen zu unterstützen, die sich auf eine stärkere Kundenorientierung konzentrieren. Dies führt zu verstärkten Bemühungen, spezifische Bedürfnisse mit Produkten, Parametern, Verfügbarkeit und Preisen zu erfüllen. Natürlich muss das Unternehmen auch andere Interessengruppen wie Aktionäre, Mitarbeiter und Gemeinden zufrieden stellen. Daraus ergibt sich ein gewisses Spannungsverhältnis, wenn es darum geht, gleichzeitig Verbesserungen in Bereichen zu erzielen, die sich möglicherweise gegenseitig behindern.

Die Notwendigkeit, die Gleichung von einem Kompromiss zu einer Gleichung zu machen, bei der alle Aspekte gewinnen können, führt Unternehmen zur digitalen Transformation. Ein Aspekt davon ist die intelligente Fertigung.

Was bedeutet intelligente Fertigung?

Viele Unternehmen haben Initiativen für eine intelligente Fertigung, die oft auch als Industrie 4.0 bezeichnet wird. Was ist das? MESA International definiert es folgendermaßen: "Smart Manufacturing ist die intelligente Echtzeit-Orchestrierung und -Optimierung von geschäftlichen, physischen und digitalen Prozessen in Fabriken und über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg."

Das ist eine ganze Menge, die es zu entschlüsseln gilt.

  • Intelligent bedeutet, dass eine Vielzahl von Daten im Kontext zusammengeführt wird. Ein intelligentes System arbeitet aktiv an der Sicherstellung einer guten Leistung; es meldet nicht nur passiv, was passiert ist. Intelligenz bedeutet auch, dass das System Routineaufgaben automatisiert und die Mitarbeiter für anspruchsvollere und strategische Aufgaben freisetzt.
  • Orchestrierung bedeutet, dass verschiedene Ressourcen und Prozesse koordiniert und die richtigen Elemente zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort zusammengebracht werden.
  • Bei der Optimierung geht es darum, Spitzenleistungen zu erzielen - nicht nur die Produkte herzustellen, sondern dies auf die bestmögliche Weise zu tun, um die Ziele auszugleichen.
  • Geschäftliche, physische und digitale Prozesse sind für die intelligente Fertigung von entscheidender Bedeutung. Über die physische Herstellung des Produkts hinaus werden alle geschäftlichen Transaktionen und die Daten über die Prozesse orchestriert und optimiert.
  • Die Fabriken und die gesamte Wertschöpfungskette deuten darauf hin, dass der Anwendungsbereich nicht nur die Werkshalle umfasst, sondern weit darüber hinausgeht und auch die Bereiche Technik, Lieferung, Vertrieb und das Ökosystem der Partner einschließt.

Welche Rolle spielt das IoT in der intelligenten Fertigung?

Unsere Untersuchung zeigt, dass eine Plattform für das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) von fast drei Vierteln der Befragten aus leistungsstarken Unternehmen als entscheidend für den Erfolg von Industrie 4.0 oder Smart Manufacturing angesehen wird. Und warum? Weil die intelligente Fertigung auf genauen, zeitnahen Datenströmen aus jedem Prozess, jeder Anlage und jedem Aspekt des Betriebs beruht.

Die industrielle Konnektivität ist der Mechanismus für den Zugriff auf all diese Daten und ihre Weiterleitung an intelligente Fertigungssysteme. Smart Manufacturing IoT nutzt eine IIoT-Plattform in Kombination mit industrieller Konnektivität, um

  • Daten zu erfassen, die sonst nicht verfügbar wären
  • Daten von heterogenen Maschinen, Sensoren und Geräten sowie von älteren und modernen Hardware- und Softwaresystemen in den Anlagen und im Ökosystem zu sammeln
  • Daten mit Kontext anzureichern
  • Daten zu visualisieren
  • Daten in Informationen umzuwandeln, um verwertbare Erkenntnisse zu gewinnen.

Das Internet der Dinge wird häufig bei der Vernetzung von Industriebetrieben eingesetzt. Die Verbindung der verschiedenen Maschinen mit industrieller Konnektivität legt den Grundstein für integrierte Fertigungsprozesse mit IoT. Industrielle Konnektivität und eine IIoT-Plattform können Echtzeit-Dashboards erstellen, die die Maschinen- und Betriebseffizienz verfolgen und verwertbare Erkenntnisse zur Leistungsverbesserung liefern.

Die intelligente Fertigung nutzt beispielsweise die industrielle Konnektivität zur Erfassung von Sensormesswerten, um sicherzustellen, dass Materialien mit der richtigen Temperatur und Geschwindigkeit in den Prozess gelangen. Diese Daten können in die Prozessoptimierungsalgorithmen einer IIoT-Plattform einfließen, um den Prozess unter Kontrolle zu halten und einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten. Diese Daten können mit anderen Daten kontextualisiert werden, z. B. mit Prüfdaten aus Messungen der Endprodukte, um zu überprüfen, ob die spezifizierten Materialien ein hochwertiges Produkt erzeugt haben. Dieser Ansatz ist effizient, kostengünstig und einfach für das Anlagenpersonal.

Was sind die Vorteile der intelligenten Fertigung?

Die obige Definition der intelligenten Fertigung deutet an, warum sie so attraktiv ist. Doch lassen Sie uns nun auf einige der Vorteile eingehen. Beachten Sie, dass jeder Nutzen je nach Branche, Unternehmen und Werk unterschiedlich gewichtet wird. Die Gewichtung kann sich auch ändern, wenn sich Wirtschaft, Strategien und Marktbedingungen ändern.

Größere Agilität

Eine der größten Herausforderungen für die Fertigung besteht oft darin, mit der Zunahme von Produkten und Varianten Schritt zu halten. Innovative und kundenorientierte Hersteller sind bestrebt, mehr Varianten zu liefern, um die Bedürfnisse von mehr Kunden zu erfüllen. Dies führt jedoch zu einer exponentiellen Komplexität in der Anlage. Smart Manufacturing, mit seiner intelligenten Orchestrierung und Optimierung durch digitale Mittel, kann einen höheren Mix handhabbarer machen.

Kosteneinsparungen

Immer mehr Unternehmen stellen fest, dass diese vernetzten, IoT-gesteuerten Umgebungen die Kosten senken können. Aufgrund der erhöhten Datenverfügbarkeit kann die Wartung besser geplant werden, die Produktion leidet weniger unter Verschwendung, und die Gesamteffizienz wird verbessert. Materialprobleme werden früher erkannt, ebenso wie Sicherheits- und Compliance-Risiken. Durch den besseren Einblick in die Betriebsabläufe können Hersteller die wichtigsten Engpässe, die die Produktion beeinträchtigen, priorisieren und so Zeitverluste reduzieren. All dies kann sich erheblich auf die Kosten auswirken.

Mehr Effizienz

Wenn umfassendere und zuverlässigere intelligente Fertigungsdatensätze verfügbar sind, steigt die Effizienz. Ein Aspekt ist die Anlagen- und Maschineneffizienz mit geringeren Ausfallzeiten und verbesserter OEE. Ein weiterer Aspekt ist die Produktivität der Mitarbeiter, da diese weniger Zeit mit der Suche nach Daten, der gegenseitigen Beratung und der Entscheidungsfindung verbringen. Intelligente Fertigung kann manuell verursachte Fehler reduzieren oder eliminieren. Die Dokumentation von Prozessen und fertigen Produkten kann ein natürliches Ergebnis des Produktionsprozesses sein. Kurzum, sowohl Menschen als auch Maschinen können viel effizienter arbeiten.

Verbesserte Kundenerfahrungen

Die Kunden suchen nach den besten Lieferanten. Mit intelligenter Fertigung sind die Kompromisse minimal, und sie können oft die Kosten, die Qualität und die Geschwindigkeit bekommen, nach denen sie sich sehnen - und nicht nur zwei der drei.

Fehlerbehebung per Fernzugriff

Jeder, der eine verantwortungsvolle Aufgabe in einem Produktionsbetrieb hat, weiß, dass bei Störungen sofortiges Handeln gefragt ist. Die Fernüberwachung ermöglicht eine Echtzeit-Übersicht über die Bedingungen, die beim Auftreten abnormaler Zustände Warnmeldungen erzeugt. Wenn ein Anruf mitten in der Nacht eingeht, kann sich ein Experte - entweder vor Ort oder auf der anderen Seite der Welt - in den Computer einloggen und helfen, die Ursache zu finden und das Problem sofort zu lösen.

Weniger Ausfallzeiten

Durch die Fehlerbehebung aus der Ferne können Ausfallzeiten minimiert werden. Wenn Sie über alle benötigten Daten verfügen, auch lokal, können Sie auch die Wartungsaufgaben beschleunigen. Mit intelligenten Systemen können Sie oft auch Probleme vorhersehen und Ausfallzeiten verhindern. Predictive Maintenance und präventive Wartung können Kosten, Effizienz und Kundenzufriedenheit verbessern.

Verbesserte Produktqualität

Dazu gehört auch das Verständnis der kritischen Qualitätspunkte eines Produkts anhand von Daten, die vom Entwurf bis zur Anlage reichen. Außerdem lässt sich die Qualität im Werk viel leichter kontrollieren und sicherstellen, da digitale Systeme eine Konsistenz liefern, die bei umfangreichen manuellen Eingriffen unmöglich ist.

Die Bedeutung der industriellen Konnektivität für die intelligente Fertigung

Der Zugriff auf die richtigen Daten ist die Grundlage für eine intelligente Fertigung. Hier spielt die industrielle Konnektivität eine Rolle. Doch viele Unternehmen, die IoT-Initiativen für die intelligente Fertigung vorantreiben, bleiben stecken, wenn sie feststellen, dass sie keinen Zugriff auf die Daten von älteren Anlagen und Maschinen in der Fabrik haben. Konnektivität ist entscheidend für die nahtlose und sichere Erfassung von OT-Daten in großem Umfang. Sobald die Daten erfasst sind, können sie in intelligente IoT-Systeme für die Fertigung eingespeist werden, um die Daten in einen nützlichen Kontext und ein kohärentes Format zu bringen.

Industrielle Konnektivität ist ein weitreichendes Thema, da sich die intelligente Fertigung, wie wir sie definiert haben, von Maschinen über Linien und Anlagen bis hin zu mehreren Anlagen, dem Unternehmen und dem Ökosystem oder der Wertschöpfungskette erstreckt. Zwei Drittel der leistungsstärksten Unternehmen in unserer Umfrage haben auch eine Initiative zur Integration von Maschinen, Anlagen und Unternehmenssystemen.

Die Konnektivität von Maschinen und IoT-Sensoren ist für viele Hersteller die größte Herausforderung. Die Vielfalt der Geräte und Formate im OT-Bereich ist überwältigend, insbesondere bei älteren Anlagen und Geräten. Hinzu kommt, dass es sich dabei eher um unstrukturierte oder halbstrukturierte Daten handelt, die in sehr großen Mengen und mit hoher Geschwindigkeit eingehen. Tags und Messwerte von Maschinen sehen in der Regel nicht so aus wie Daten in einer Datenbank, selbst wenn sie von einem Softwaresystem im Werk stammen.

Das intelligente IoT in der Fertigung braucht also industrielle Konnektivität, um zu funktionieren. Die Daten von Maschinen und anderen Sensoren müssen übersetzt werden, möglicherweise mehrfach, damit sie von Industrial IoT sicher gemeinsam genutzt und verstanden werden können.

Kurz gesagt, die industrielle Konnektivität ist eine Grundvoraussetzung für den Erfolg des IoT. Gemeinsam können sie die Orchestrierung und Optimierung vorantreiben, die die intelligente Fertigung verspricht.

Vernetzte Produktion

Im Mittelpunkt der Initiativen vieler Unternehmen für eine intelligente Fertigung steht die vernetzte Produktion. Konnektivität und das intelligente Internet der Dinge (IoT) erweitern den Umfang und die Tiefe der verfügbaren Echtzeitdaten über das Geschehen in der Fabrik. Diese vollständigen und zeitnahen Daten über komplexe und miteinander verknüpfte Fertigungsprozesse können zu neuen Erkenntnissen führen. Diese Erkenntnisse wiederum helfen einem Hersteller, seine Fertigungsprozesse zu optimieren und effizienter zu gestalten.

Die intelligente, vernetzte Fabrik - und Netzwerke intelligenter, vernetzter Fabriken - revolutionieren nicht nur die Art und Weise, wie wir Dinge herstellen, sondern auch unsere Erwartungen, wie gut wir Dinge herstellen können. Kosten, Qualität und Geschwindigkeit auf einmal zu erreichen, ist Teil dieser neuen Gleichung. Weniger mühsame manuelle Dokumentations- und Prozessaufgaben bedeuten weniger Fehlermöglichkeiten und mehr engagierte Mitarbeiter.

Produktionsbezogene Einblicke sind für den Erfolg eines Fertigungsunternehmens entscheidend. Wenn Fabriken nicht nur Daten, sondern auch Informationen und Einblicke sofort sehen, können sie den Fortschritt beschleunigen. Mit Smart Manufacturing wird die Produktion für den ständigen Wandel von Produkten und Materialien, für zuverlässige kontinuierliche Verbesserungen und für vernetzte Mitarbeiter, die vor Ort optimale Entscheidungen treffen können, gerüstet sein.

Die Zukunft der intelligenten Fertigung

Wir befinden uns im Prozess einer branchenweiten digitalen Transformation hin zu einer intelligenten Fertigung. Durch den Einsatz von Industrial IoT für die intelligente Fertigung beginnen geschäftliche, physische und digitale Prozesse auf natürliche Weise zu synchronisieren. Vergeudeter Aufwand und manuelle Fehler gehören der Vergangenheit an, und unsere intelligenten Fabriken werden zum Mittelpunkt einer intelligenten Fertigung, die das gesamte Ökosystem der Branche umfasst.

Unsere Untersuchungen zeigen immer wieder, dass diejenigen, die in Elemente wie das intelligente Internet der Dinge (IoT) und industrielle Konnektivität investieren, ihre Ergebnisse verbessern können. Sie können flexibler auf Veränderungen reagieren, sich konsequenter verbessern und so Umsatzchancen und Kosteneinsparungen nutzen.

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Tags: Industrial Internet of Things ThingWorx Maschinen- und Anlagenbau

Der Autor

Julie Fraser Julie Fraser ist VP Research, Operations and Manufacturing bei Tech-Clarity. Sie widmet sich der Verdeutlichung des Geschäftswerts von Technologie für Industrie 4.0, Smart Manufacturing und Supply Chain. Außerdem leitet sie die Smart Manufacturing Community von MESA. Zuvor war sie Gründerin von Iyno Advisors; Senior Analyst MES, AMR (jetzt Gartner); President US, Cambashi; President, Industry Directions; VP Marketing, Berclain (jetzt Infor). Sie hat einen B.A. der Lawrence University mit Auszeichnung, Phi Beta Kappa.