Digitalisierung der Produktion – Smart Factory Glossar

Die Digitalisierung der Produktion bezeichnet die Integration digitaler Technologien in die Fertigungsprozesse, um die Effizienz, Qualität, Flexibilität und Transparenz der Herstellung von Produkten zu verbessern. Ziel ist es, sowohl die Produktivität als auch die Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Marktanforderungen zu steigern. Gleichzeitig soll eine enge Vernetzung zwischen Maschinen, Systemen und Menschen erfolgen.

Die Digitalisierung der Produktion ist somit einer der Kernbestandteile von Industrie 4.0. Sie umfasst den Einsatz wichtiger Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), Künstliche Intelligenz (KI), Datenanalytik und Cloud Computing. Unternehmen vernetzen und automatisieren ihre Produktionsprozesse, um intelligente Fabriken zu schaffen, die künftig in der Lage sind, sich selbst zu organisieren und zu optimieren.

 

Fünf wichtige Vorteile der Digitalisierung der Produktion

• Gesteigerte Transparenz: Digitalisierte Produktionsprozesse sorgen für mehr Transparenz bei den Abläufen, dem Inventar und den Lieferketten. Mitarbeitende können effektivere Entscheidungsprozesse anhand von Echtzeitdaten treffen.
• Erhöhte Effizienz und Produktivität: Automatisierte Prozesse und Echtzeit-Datenanalyse steigern die Produktionseffizienz, denn Unternehmen können ihre Prozesse optimieren, Ausfallzeiten reduzieren und die Gesamtproduktivität steigern.
• Höhere Flexibilität: Digitale Technologien ermöglichen es Unternehmen, schnell auf Marktveränderungen, Kundenwünsche und individuelle Anforderungen zu reagieren, indem sie Produktionsprozesse leichter anpassen können.
• Verbesserte Produktqualität: Fortschrittliche Steuerungs-, Überwachungs- und Kontrollsysteme in den Produktionsprozessen ermöglichen es, Fehler und Qualitätsmängel frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Dies führt zu einer höheren Qualität der Endprodukte.

• Kostensenkung: Auch wenn die anfängliche Investition in neue digitale Lösungen erheblich sein kann, helfen diese, den Material- und Energieverbrauch zu reduzieren sowie die Betriebskosten langfristig zu senken.

   

Digitale Fertigung fördert Nachhaltigkeit

Die Digitalisierung der Produktion spielt eine entscheidende Rolle, um die Nachhaltigkeit in der Industrie zu steigern. Unternehmen können so ihre Ressourceneffizienz signifikant verbessern, Emissionen reduzieren und Abfall minimieren.

Intelligente Systeme ermöglichen es, Produktionsprozesse präzise zu steuern – wodurch der Energieverbrauch signifikant reduziert werden kann und der Materialeinsatz minimiert wird. Die Analyse von Produktionsdaten erlaubt zum Beispiel eine genauere Vorhersage der benötigten Materialmengen und eine präzise Materialverwaltung: Das reduziert Überproduktion sowie Verschwendung und Abfall. Effizientere Produktionsprozesse bedeuten gleichzeitig eine Verringerung der CO₂-Emissionen. Somit unterstützt die Digitalisierung der Produktion die ökonomischen Ziele von Unternehmen. Außerdem trägt sie zu einer umweltfreundlicheren und sozial verantwortlichen Art des Wirtschaftens bei.

Die Anwendungen von MPDV unterstützen eine Produktion, die nicht nur effizient, sondern auch ressourcen- und energiesparend ist. Mit dem Label „Fördert Nachhaltigkeit“ kennzeichnet MPDV speziell jene Anwendungen, die die Prinzipien der Nachhaltigkeit in der Smart Factory in besonderem Maße fördern. Da Nachhaltigkeit in der modernen Fertigung kein Trend, sondern Standard ist, liefert MPDV seinen Nutzern konkrete Anhaltspunkte und Werkzeuge für eine nachhaltigere Produktion. Durch den Einsatz fortschrittlicher Fertigungs-IT-Lösungen können Produktionsunternehmen einen Beitrag zum Umweltschutz leisten, wirtschaftlich erfolgreich sein und gleichzeitig ihre Prozesse kontinuierlich verbessern.

 

Besondere Herausforderungen der digitalen Transformation

Trotz der zahlreichen Vorteile bringt die Implementierung digitaler Technologien in die Fertigung erhebliche Herausforderungen mit sich. Diese reichen von der finanziellen Investition über die Datensicherheit bis hin zum Change-Prozess innerhalb des Unternehmens. 

• Hohe Anfangsinvestitionen: Die Einführung neuer Technologien erfordert oft erhebliche finanzielle Investitionen – nicht nur für die Technologie selbst, sondern auch für die Schulung von Mitarbeitenden. 
• Komplexität der Integration: Die Verknüpfung älterer und neuerer Systeme und Maschinen sowie die Sicherstellung ihrer Interoperabilität kann komplex und kostspielig sein.
• Datensicherheit: Mit der Zunahme digital vernetzter Systeme steigt das Risiko von Verletzungen der Datensicherheit. Unternehmen müssen in robuste Sicherheitssysteme investieren, um Datenlecks und -diebstahl zu verhindern. 
• Fachkräftemangel: Es gibt in den Bereichen Softwareentwicklung, Datenanalyse und Cybersecurity häufig einen Mangel an qualifiziertem Personal, das digitale Produktionssysteme implementieren und warten kann. 

• Widerstand gegen Veränderungen: Die Umstellung auf digitalisierte Fertigungsprozesse bringt gewöhnlich eine Kulturveränderung innerhalb des Unternehmens mit sich. Mitarbeitende können skeptisch gegenüber der digitalen Transformation sein, was die Umsetzung erschwert. Diese Herausforderungen zu bewältigen, ist entscheidend für den Erfolg der Digitalisierung in der Produktion.

   

Mit dem Vier-Stufen-Modell gelingt die Digitalisierung der Produktion

Um Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktion zu unterstützen, kann das "Vier-Stufen-Modell" von MPDV als Leitfaden dienen. Dieses Modell strukturiert den Digitalisierungsprozess in vier übersichtliche Stufen, die Unternehmen schrittweise durchlaufen können, um ihre Fertigungsprozesse effizient und effektiv zu digitalisieren.

 

Stufe 1 | Transparente Fabrik: Klarheit schaffen

Der erste Schritt zur Digitalisierung der Produktion besteht darin, Transparenz über die aktuellen Prozesse in der Produktion zu schaffen. Unternehmen sollten damit beginnen, Daten zu sammeln und zu analysieren, um ein klares Bild von ihren Abläufen, Engpässen und Ineffizienzen zu erhalten. Dies kann durch die Implementierung einfacher aber grundlegender MES-Funktionen erreicht werden, zum Beispiel der Maschinendatenerfassung (MDE) und der Betriebsdatenerfassung (BDE). Das Ziel dieser ersten Stufe ist es, eine solide Datenbasis zu schaffen, die es ermöglicht, fundierte Entscheidungen zu treffen und Verbesserungspotenziale zu identifizieren.

 

Stufe 2 | Reaktionsfähige Fabrik: Effizienz steigern

Auf der zweiten Stufe liegt der Fokus darauf, Fertigungsprozesse stabiler und reaktionsfähiger zu machen und so deren Effizienz zu steigern. Auf Basis der in Stufe 1 gesammelten Daten können Unternehmen beginnen, gezielte Maßnahmen zur Prozessoptimierung umzusetzen. Dies umfasst die Automatisierung wiederkehrender Abläufe, die Verbesserung der Produktionsplanung und -steuerung sowie die Minimierung von Ausfallzeiten und Verschwendung. Da die Reaktion unmittelbar erfolgen sollte, damit keine Zeit verloren geht oder Maschinen zu lange fehlerhafte Produkte herstellen, wird dies als Echtzeitfähigkeit bezeichnet. In dieser Phase können Tools für die detaillierte Planung und Feinplanung aus dem MPDV Portfolio zum Einsatz kommen. Ein Advanced Planning and Scheduling System dient dazu, eine effizientere Ressourcennutzung und eine höhere Produktionsflexibilität zu erreichen. Das Ziel aller Maßnahmen ist Effizienz und geringere Produktionskosten.

 

Stufe 3 | Selbstregelnde Fabrik: Qualität sichern

Nachdem die Effizienz gesteigert wurde, konzentriert sich die dritte Stufe auf die Sicherung der Produktqualität und weitere Verbesserung der Produktion. In dieser Phase lassen sich auch andere Prozesse automatisieren und als Regelkreise abbilden. Dabei werden Messwerte überwacht und automatische Gegenmaßnahmen eingeleitet, sobald Werte vom Sollbereich abweichen. Diese Gegenmaßnahmen erfolgen entweder als individuelle Anweisungen für Mitarbeitende oder als automatische Aktionen. In der selbstregelnden Fabrik übernimmt der Mensch die Rolle des „Augmented Operators“. Dieser nutzt umfangreiche Informationen, um dort einzugreifen, wo das System keine zielführende Lösung findet. Die Daten und Planungsergebnisse aus den vorherigen Stufen helfen den Menschen, die Produktionsprozesse und Unterstützungsprozesse besser zu überblicken. Durch präventive Qualitätsmaßnahmen und kontinuierliches Monitoring können Fehlerquellen reduziert und die Produktspezifikationen konsequent eingehalten werden.

 

Stufe 4 | Smarte Fabrik: Flexibilität erhöhen

Die vierte und letzte Stufe des Vier-Stufen-Modells zielt darauf ab, die Agilität und Flexibilität der Prozesse zu erhöhen, indem vorhandene Systeme umfassend vernetzt, Daten korreliert und Optimierungspotenziale erschlossen werden. Dabei werden Produktion und Supply Chain miteinander verknüpft, um schneller auf Prozessanforderungen reagieren zu können. Wichtige Kollaborationspartner für die Fertigungs-IT sind das ERP-System, Product Lifecycle Management (PLM), Warehouse Management System (WMS) und das Gebäudemanagement. Diese Vernetzung ermöglicht unter anderem die Rückverfolgbarkeit von Produkten und ihren Bestandteilen über die gesamte Wertschöpfungskette. Zudem ist die Vernetzung von Anwendungen entlang des Wertstroms entscheidend, um sämtliche Einflüsse auf die Produktion im Blick zu behalten.

Das Vier-Stufen-Modell von MPDV bietet einen strukturierten Ansatz zur Digitalisierung der Produktion. Dieser ermöglicht es Industrieunternehmen, bereits erste Fortschritte zu erzielen, während sie die Grundlagen für zukünftige Innovationen und Anpassungen legen. 

Der Schlüssel zum Erfolg ist ein ausgewogenes Zusammenspiel aus diesen vier Aspekten:

• Sorgfältige Planung
• Bereitschaft zur Investition in Technologie und Ausbildung
• Kontinuierliche Bewertung und Anpassung der Strategie an die sich ändernden Anforderungen des Marktes
• Adoption und Adaption neuer Technologien

Unternehmen sollten ihre Produktionsprozesse so gestalten, dass sie modular, skalierbar und anpassungsfähig sind. Dies können sie zum Beispiel erreichen, indem sie eine Kultur der kontinuierlichen Verbesserung und Innovation fördern.

 

MPDV Software macht Fabriken zu Smart Factories

Ein Beispiel aus dem Produktportfolio von MPDV, das die Digitalisierung der Produktion unterstützt, ist das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA. Die Software ermöglicht es Unternehmen, ihre Fertigungsprozesse in Echtzeit zu überwachen und zu steuern. Es bietet Funktionen wie eine detaillierte Datenerfassung, Leistungsanalyse und Qualitätsmanagement. Das Advanced Planning and Scheduling System (APS) FEDRA übernimmt alle Aufgaben rund um die Planung und Feinplanung der Fertigung. Bei den Planungsaufgaben berücksichtigt es sowohl Primär- als auch Sekundärressourcen.

Durch den Einsatz von professioneller Fertigungs-IT können Betriebe die Effizienz ihrer Produktionsabläufe steigern, die Qualität ihrer Produkte verbessern sowie Maschinenausfälle und Verschwendung reduzieren. Letztendlich stärken sie mit der digitalen Transformation ihre Wettbewerbsfähigkeit in einer zunehmend digitalisierten Industrielandschaft.

 

Video: Digitalisierung einfach erklärt

Das Video erklärt auf einfache Weise, wie die Digitalisierung die Produktionsprozesse revolutioniert und welche Vorteile sie mit sich bringt. Von smarten Maschinen bis hin zu vernetzten Systemen – entdecken Sie, wie Ihre Fertigung effizienter und innovativer wird. Die FELTEN GmbH ist Teil der MPDV Gruppe und mit ihren Softwarelösungen auf die Prozessindustrie spezialisiert. 

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