Produktion 4.0 - Die Produktionsstraße der Zukunft

Ein Blick in die nahe Zukunft zeigt Herausforderungen, denen sich die Arbeitswelt früher oder später stellen muss. Die Digitalisierung, Automatisierung und die Industrie 4.0 sind Themen, die jedem Unternehmen innovative und individuelle Lösungen abverlangen. Die technische Revolution ist in vollem Gange. Um Schritt zu halten, müssen Unternehmen reagieren. Vor allem das produzierende Gewerbe wird derzeit mit technischen Innovationen stark vorangetrieben. Roboter ersetzen menschliche Arbeit und eine Vernetzung über alle Ebenen und Produktionsstätten hinweg verkürzt Wege. Die Produktion der Zukunft ist schlank und flexibel. Dabei werden die Produktivität, Liefergeschwindigkeit und die Qualität erhöht. Daraus ergeben sich Wettbewerbsvorteile, die für einen großen Vorsprung vor Konkurrenten mit weniger Innovationsbereitschaft sorgen. Wer hier nicht mithält, verliert schnell den Anschluss. In diesem Beitrag möchten wir Ihnen einen Überblick über die Entwicklungen der modernen Produktion verschaffen und Ihnen einen Weg zeigen, daran teilzuhaben.

Exkurs: Industrie 4.0 - Die vierte industrielle Revolution

Smarte Fabriken, Augmented Reality, umfassende Vernetzung, Automatisierung. Digitale und menschliche Intelligenz ergänzen sich zu einer hocheffizienten Wertschöpfungskette. Smarte Technologie hält Einzug in die Industrie, um Nutzen für Kunden, Unternehmen und Beschäftigte zu bringen. Die Industrie 4.0 ist die moderne industrielle Revolution. Sie ist in vollem Gange und der Grund dafür, dass zahlreiche große Unternehmen nicht mehr auf eine eigene IT-Abteilung verzichten können. Auch der Mittelstand erkennt inzwischen die Relevanz der modernen Technologie. Immer mehr cyber-physische Produktionssysteme halten Einzug in die Fabriken. Das verändert nicht nur die Produktionsabläufe, sondern revolutioniert auch den Begriff der Arbeit in einer Produktionshalle.

Die Produktion der Zukunft - Das Ende der Monotonie

Wer einen Blick in die Zukunft seines produzierenden Unternehmens werfen will, braucht keine Kristallkugel oder Teeblätter. Große Unternehmen zeigen bereits, wie es geht. Sie trieb bereits die vorangegangene industrielle Revolution entscheidend voran, auch heute ist sie mit viel Innovationskraft ein Vorreiter: Die Automobilindustrie. 100 Jahre nachdem Henry Ford die Fertigung seines Modell T mithilfe des Fließbandes stark vereinfachte und beschleunigte, wird es heute bei Audi und Mercedes-Benz wieder abgeschafft. Roboter übernehmen schwere, gefährliche und monotone Arbeiten, während die Produktionsmitarbeiter ihre kognitiven Fähigkeiten gegenüber der künstlichen Intelligenz voll entfalten können.

Smart Factory - Beispiele der Vorreiter

Das Prinzip der Smart Factory lässt sich auf verschiedene Arten umsetzen. Die Grundidee ist eine vernetzte, intelligente und sich selbst optimierende Produktion. Maschinen, Roboter, Materialien und Produkte sind miteinander vernetzt und kommunizieren ständig miteinander. Jederzeit ist klar, wo sich welches Bauteil befindet, welcher Status einem Produkt gerade anhaftet und welchen Arbeitsschritt eine Maschine oder ein Roboter gerade vollzieht. So können die Produktionsabläufe bis ins Detail optimiert werden. Das erlaubt eine schnelle und ressourcensparende Produktion.

Modulfertigung statt Fließbandarbeit bei Audi

Audi ist auf dem besten Wege, die Fließbandarbeit nach nur 100 Jahren wieder abzuschaffen. An ihre Stelle treten intelligente Transportroboter, die das Fahrzeug von Station zu Station bringen. Dies geschieht nicht in einer festen Reihenfolge, sondern modular. Ist eine Station frei, an der ein Ausstattungsmerkmal eingebaut wird, das für diesen Wagen bestellt wurde, transportiert der Roboter ihn dorthin. Ist das Merkmal nicht bestellt, sucht der Roboter eigenständig nach einer anderen Station, die zur Bestellung passt und steuert sie an. An der Station angekommen, trifft der Transportroboter entweder auf einen Fertigungsroboter oder auf ein Team aus Mensch und Maschine.

Durch diese Methode kann die Effizienz um 20 Prozent gesteigert werden und die Qualität erhöht sich deutlich, denn jeder Arbeitsschritt kann so lange dauern, wie er eben dauert. Vorgegebene Zeiten sind damit Geschichte. Durch die Modulfertigung entstehen außerdem keine Schlangen an einzelnen Stationen. Es wird einfach eine andere angesteuert.

Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette bei Mercedes-Benz

Mercedes-Benz verfolgt einen anderen Ansatz der Smart Factory. Anstatt ausschließlich die Produktion mit künstlicher Intelligenz auszustatten, soll in den chwäbischen Werkshallen die gesamte Wertschöpfungskette von der Digitalisierung profitieren. Mensch und Maschine sollen Hand in Hand arbeiten. Bereits beim Design beginnt die Optimierung der Prozesse. Bei Mercedes-Benz beginnt die Smart Factory bereits vor der eigentlichen Produktion. Zunächst wird in einem digitalen Zwilling der Fabrik die Vision des Designers oder Entwicklers auf Umsetzbarkeit geprüft. Geht das Modell in Serie, stehen die Prozessabläufe bereits vor der Produktion fest und werden in Hinblick auf die bestellten Ausstattungsmerkmale der verschiedenen Wagen geplant.

Die Abläufe errechnet eine künstliche Intelligenz, während der Mensch gemeinsam mit Maschinen den Wagen zusammenbaut. Anders als bei Audi sind Menschen hier weiterhin in den Produktionshallen präsent. Die Roboter unterstützen die Mitarbeiter bei ihrer Arbeit. Die Steuerung und Federführung obliegt weiterhin dem Menschen. Mercedes-Benz verfolgt das Prinzip der Mensch-Roboter-Kooperation für ein ergonomisches und altersgerechtes Arbeiten.

Abseits der Planung und Produktion ist der Vertrieb ein wesentlicher Bestandteil jeder Fabrik. Auch dieser wird bei Mercedes-Benz digitalisiert und ist Bestandteil der digitalen Wertschöpfungskette. Kundenansprache, Verkauf und Service sind über Mercedes Me über das Internet für den Kunden zugänglich, denn die Produktion der Zukunft schaut über die Grenzen des Werksgeländes hinaus.

Ressourceneffizienz - Der Umwelt und dem Kunden zuliebe

Die Zukunft der Produktion fußt Nachhaltigkeit und Effizienz. Die Fabrik soll mithilfe der Digitalisierung möglichst schnell und ressourcenschonend produzieren. Eine Smart Factory bietet die Möglichkeit, genau die Stellhebel zu bedienen, die zu einer höheren Effizienz bei gleichbleibender Qualität führen. Die Steuerung der Planung und des Betriebes der Fabrik in den Aufgabenbereich einer künstlichen Intelligenz zu verlegen, ist ein zukunftsweisender Schritt. Denn die Berechnungen eines Computers sind selten fehlbar und immer äußerst präzise.

Bereits auf der Planungsebene lassen sich so Materialflüsse und das Energiemanagement optimieren. So können Wartezeiten und Produktionsabfall minimiert oder sogar ausgemerzt werden. Simulationen in digitalen Fabriken erlauben eine genaue Prüfung der errechneten Verfahren und der Umsetzbarkeit in der Realität. Mithilfe solcher Systeme können Innovationspotenziale schnell genutzt und Entwicklungsprozesse beschleunigt werden. Am Ende steht ein Kunde oder Endverbraucher, der sein bestelltes Produkt pünktlich erhält, einen erschwinglichen Preis zahlt und durch seine Bestellung die Umwelt nicht unnötig belastet. Der Wettbewerbsvorteil ist immens.

Produktionssteuerung mit Big Data neu gedacht

Um die Produktion effizient zu gestalten, werden Daten benötigt. In der Produktion der Zukunft erhält die Planungs-KI ihre Daten von den Maschinen, Robotern, Materialien und Produkten. Aus Fertigungszeiten, Materialbedarf und -beschaffenheit, Transportwegen und Fehlerquoten errechnet der Computer die idealen Fertigungsprozesse. Die Vernetzung aller relevanten Stellen gibt ständige Informationen über Verfügbarkeiten von Zeit und Material. Auch die Daten des Bestellverhaltens der Kunden fließen in diese Berechnungen mit ein. Über- oder Unterproduktionen werden damit immer unwahrscheinlicher. Big Data in Form einer zentralen Datenerfassung zu nutzen erlaubt es dem Unternehmen, schnell auf Fehler, Qualitätsprobleme und schwache oder hohe Auslastungen zu reagieren. Die Produktion verläuft dadurch effizienter und kostengünstiger.

Der Mensch als Teil der Produktion 4.0

Digitalisierung, künstliche Intelligenz, Automatisierung - Das sind die führenden Schlagworte der Industrie 4.0. Wo ist der Mensch, fragt sich bestimmt der ein oder andere. Die Antwort: Er ist mittendrin und ein vollwertiger Teil der Produktion auf den nach wie vor nicht verzichtet werden kann. Er arbeitet Hand in Hand mit den Maschinen und den künstlichen Intelligenzen, die sie steuern. Die Maschine nimmt dem Menschen schwere und monotone Arbeit ab und lässt ihm dadurch Freiraum, seine kognitive Überlegenheit zu nutzen. Anspruchsvolle Arbeiten statt monotoner Fertigung erwarten die Produktionsmitarbeiter der Zukunft. Denn nicht an jeder Produktionsstätte lohnt sich die automatisierte Fertigung. Sind niedrige Stückzahlen oder Individualisierungen gefragt, ist der Mensch weiterhin die treibende Kraft der Produktion.

Was der Maschine an Flexibilität und Fähigkeiten fehlt, bringt der Mensch mit. Denn Maschinen sind nicht unfehlbar. Monteure werden zu Kritikern des Produktionsprozesses und greifen ein, wenn der Fertigungsprozess von den Programmierungen der Fertigungsroboter abweichen muss. Der Produktionsmitarbeiter der Zukunft wird also weniger motorische Fähigkeiten unter beweis stellen müssen. Vielmehr wird er zum kreativen und lösungsorientierten Denken gefördert.

Ihr Weg in die Zukunft - Das sollten Sie jetzt unternehmen

Ständig wiederholende Tätigkeiten können ganz leicht von Robotern übernommen werden. Die Automatisierung wird für Serien fernab der Massenproduktion immer lukrativer. Die Relevanz der Produktion 4.0 steigt für kleine Unternehmen stetig an. Verpassen Sie nicht den Anschluss! Denn wenn Ihre Wettbewerber Sie in Effizienz, Fertigungszeit und Preis überholt haben, ist es oft zu spät. Die Zukunft kommt mit großen Schritten voran. Heißen Sie sie willkommen, anstatt ihr zu entfliehen.

Der erste Schritt: Datenerfassung

Der Weg zu einer smarten Produktion beginnt bei der Erfassung von Daten. In vielen Fabriken werden bereits ständig Daten erfasst. Doch kaum ein Unternehmen des Mittelstandes nutzt sie tatsächlich, um Prozesse zu optimieren. Die Auswertung von Sensordaten bei der Wartung von Maschinen kann schon nützliche Rückschlüsse auf den Produktionsverlauf geben. Auch das Erfassen von Fertigungszeiten gibt erstaunliche Erkenntnisse. Zu den relevanten Daten zählen unter anderem:

die Qualitätsanalyse des Endproduktes,
Betriebs- und Durchlaufzeiten der Maschinen,
Prozess-, Maschinen- und Betriebsdaten.

Der zweite Schritt: Vernetzung

Um eine wirkungsvolle Datenerfassung auf die Beine zu stellen, ist eine zentrale Schnittstelle vonnöten. Durch sie werden die Daten der verschiedenen Anlagen und Fertigungsstationen gebündelt und aufbereitet. Die Errichtung einer zentralen Datenbank, in der alle Informationen abgelegt werden und auf die von überall zugegriffen werden kann, ist also der nächste Schritt zu Ihrer zukunftssicheren Fertigung.

Der dritte Schritt: Auswertung und Prozessoptimierung

Die erfassten und gesammelten Daten entfalten ihr volles Potenzial erst, wenn sie auch ausgewertet und die Ergebnisse für eine Optimierung der Prozesse genutzt werden. Dies kann für den Anfang vom Menschen übernommen werden. Mit einer dichten Vernetzung und einer gut programmierten künstlichen Intelligenz kann das zukunftsweisend auch ein Computer erledigen, sobald der Mensch an seine Grenzen stößt. Mit einer zuverlässigen Datenerfassung, einer umfassenden Vernetzung und einer effizienten Prozessoptimierung ist der Grundstein für Automatisierung gelegt, denn die meisten Systeme bieten bereits Schnittstellen an, um diesen Schritt reibungslos gehen zu können.

Die Produktion der Zukunft - Die Chance auf Produktion im Sinne des Menschen

Gestalten Sie Ihre Produktion mithilfe der Industrie 4.0 effizient, ergonomisch und kostengünstig. Davon profitieren nicht nur Sie als Unternehmer, sondern auch Beschäftigte und Kunden. Der Weg dorthin führt über eine Umstellung der Produktionsprozesse. Zunächst sind also Investitionen zu tätigen. Diese lohnen sich allerdings langfristig, denn eine nachhaltige und effiziente Produktion spart Kosten ein. Die Zukunft rückt näher und klassisch produzierende Unternehmen werden mit fortschreitender Entwicklung vor allem im Hochlohnland Deutschland immer kostenintensiver und letztlich nicht mehr wettbewerbsfähig sein. Starten Sie jetzt durch in die Zukunft Ihres Unternehmens und beginnen Sie mit Schritt 1!