Smart Factory: Wie sieht Industrie 4.0 in der Praxis aus?
"Industrie 4.0" gerät schnell zu einem unscharfen Begriff, unter dem jeder Befragte etwas anderes versteht. Auf meiner Suche nach einem Erklärmodell, das auch Laien einleuchtet, stieß ich jüngst auf einen anschaulichen Beitrag. Er inspirierte mich zu diesem Post.
"Industrie 4.0 in KMU – KMU-taugliche Wege zur Digitalisierung" – so lautet die 2017 erschienene Dokumentation aus der Steinbeis-Edition. Darin enthalten ist ein Beitrag von Diplom-Ingenieur Thomas Mücke, welcher mit Schaubildern arbeitet, die für mich das Industrie-4.0-Bild runder werden ließen.
Eine vereinfachte Darstellung:
Schauen wir uns die einzelnen Komponenten genauer an:
➤ ERP steht für Enterprise Resource Planning. In einem Unternehmen plant und steuert eine ERP-Software Ressourcen (z. B. Kapital, Personal, Material) und bildet Geschäftsprozesse ab. Gängige ERP-Module auf einen Blick:
➤ PDM steht für Produkt-Daten-Management. Es verwaltet produktbezogene Daten und macht sie nachgelagerten Phasen des Produktlebenszyklus verfügbar. PDM-Lösungen wollen
➤ CAD steht für Computer-Aided Design (rechnerunterstütztes Konstruieren): CAD erzeugt digitale Konstruktionsmodelle, technische Zeichnungen, Stücklisten und Montagepläne.
➤ MES steht für Manufacturing Execution System. Man spricht auch vom Produktionsleitsystem. Es ist direkt an die verteilten Systeme der Prozessautomatisierung angebunden und ermöglicht es, die Fertigung in Echtzeit zu führen und zu kontrollieren.
Innerhalb der Software-Architektur einer Produktion liegen MES unterhalb der ERP-Ebene: MES sind der ausführende Arm eines ERP-Systems.
➤ TDM steht für Tool Data Management und bezeichnet die Werkzeugverwaltung. Es organisiert Informationen über vorhandene Werkzeuge. Die Werkzeugdaten sind in einer Datenbank gespeichert und werden via Software erfasst.
➤ CAM steht für Computer-Aided Manufacturing (computergestützte Produktion). Es beschreibt die automatisierte und rechnergesteuerte Fertigung durch Steuerung von zum Beispiel
➤ CPS steht für cyber-physische System(e). In ihnen vereinen sich Software sowie mechanische und elektronische Komponenten: Maschinen und Produkte können online miteinander kommunizieren.
Ein anschauliches Beispiel für CPS sind autonom fahrende Autos. Innerhalb der Industrie 4.0 arbeiten CPS in Prozess-Steuerungs- und Automations-Systemen.
➧ Losgröße 1 (die Produktion von Einzelstücken zu den geringen Kosten der Massenproduktion)
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| (Industry unter CC0 1.0) |
"Industrie 4.0 in KMU – KMU-taugliche Wege zur Digitalisierung" – so lautet die 2017 erschienene Dokumentation aus der Steinbeis-Edition. Darin enthalten ist ein Beitrag von Diplom-Ingenieur Thomas Mücke, welcher mit Schaubildern arbeitet, die für mich das Industrie-4.0-Bild runder werden ließen.
Eine vereinfachte Darstellung:
Schauen wir uns die einzelnen Komponenten genauer an:
Smart Factory: ERP, PDM & CAD ↓
➤ ERP steht für Enterprise Resource Planning. In einem Unternehmen plant und steuert eine ERP-Software Ressourcen (z. B. Kapital, Personal, Material) und bildet Geschäftsprozesse ab. Gängige ERP-Module auf einen Blick:
- Materialwirtschaft (Beschaffung, Lagerhaltung, Disposition)
- Produktionsplanung und -steuerung
- Bedarfsermittlung
- Finanz- und Rechnungswesen
- Personalwirtschaft
- Forschung & Entwicklung
- Verkauf & Marketing
- Stammdatenverwaltung
➤ PDM steht für Produkt-Daten-Management. Es verwaltet produktbezogene Daten und macht sie nachgelagerten Phasen des Produktlebenszyklus verfügbar. PDM-Lösungen wollen
- die Produktentwicklung hochwertiger machen,
- Zeit und Kosten in der Produktentwicklung sparen,
- einen durchgehenden Informationsfluss bieten,
- Produkte lückenlos reproduzierbar machen.
➤ CAD steht für Computer-Aided Design (rechnerunterstütztes Konstruieren): CAD erzeugt digitale Konstruktionsmodelle, technische Zeichnungen, Stücklisten und Montagepläne.
Vernetzte Fabrik: MES, TDM & CAM ↓
➤ MES steht für Manufacturing Execution System. Man spricht auch vom Produktionsleitsystem. Es ist direkt an die verteilten Systeme der Prozessautomatisierung angebunden und ermöglicht es, die Fertigung in Echtzeit zu führen und zu kontrollieren.
Innerhalb der Software-Architektur einer Produktion liegen MES unterhalb der ERP-Ebene: MES sind der ausführende Arm eines ERP-Systems.
➤ TDM steht für Tool Data Management und bezeichnet die Werkzeugverwaltung. Es organisiert Informationen über vorhandene Werkzeuge. Die Werkzeugdaten sind in einer Datenbank gespeichert und werden via Software erfasst.
➤ CAM steht für Computer-Aided Manufacturing (computergestützte Produktion). Es beschreibt die automatisierte und rechnergesteuerte Fertigung durch Steuerung von zum Beispiel
- Anlagen,
- Transportsystemen,
- Fertigungssystemen,
- Industrierobotern.
Smart Factory: CPS ↓
➤ CPS steht für cyber-physische System(e). In ihnen vereinen sich Software sowie mechanische und elektronische Komponenten: Maschinen und Produkte können online miteinander kommunizieren.
Ein anschauliches Beispiel für CPS sind autonom fahrende Autos. Innerhalb der Industrie 4.0 arbeiten CPS in Prozess-Steuerungs- und Automations-Systemen.
Vernetzte Fabrik: Iot-Plattformen
Soweit ein stark vereinfachter Überblick, welche System-Inseln in einem Produktionsbetrieb arbeiten (können). Sie alle produzieren Daten in großen Mengen – diese Big-Data-Grundlage soll helfen, unter anderem folgende Industrie-4.0-Aspekte zu verwirklichen:
➧ Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung)
➧ Augmented Reality (Produktion mittels digital erweiterter Realitäten)
➧ Digitale Zwillinge (virtuelles Abbilden von Produktionsprozessen)
Dazu braucht es einen zentralen Daten-Knotenpunkt und hier kommen Internet-of-Things-Plattformen (IoT) ins Spiel: Sie stellen sicher, dass die Vernetzung der oben gezeigten Komponenten transparent und steuerbar bleibt.
Der IoT-Plattform-Markt ist hart umkämpft. Einen Überblick bieten die Marktforscher der Information Services Group (ISG) mit ihrer Studie "Provider Lens Germany 2018". Als Leader definiert wurden TIBCO, Deutsche Telekom, IBM, Mulesoft, Microsoft und SAP.
Stichwort Losgröße 1 – die Produktion von Einzelstücken zu den geringen Kosten der Massenproduktion. Bislang fertigen Unternehmen Erzeugnisse auf Lager für einen anonymen Markt. Aktuell wird es immer wichtiger, nach individuellen Kundenwünschen produzieren zu können.
Genau das soll eine Smart Factory mit den o.g. vernetzten Komponenten ermöglichen. Modellhaft läuft die smarte Produktion bereits. Mehr in diesem Video:
Lasst es mich wissen: Wie seht ihr die Produktion der Zukunft?
Lese-Tipps:
Dazu braucht es einen zentralen Daten-Knotenpunkt und hier kommen Internet-of-Things-Plattformen (IoT) ins Spiel: Sie stellen sicher, dass die Vernetzung der oben gezeigten Komponenten transparent und steuerbar bleibt.
Der IoT-Plattform-Markt ist hart umkämpft. Einen Überblick bieten die Marktforscher der Information Services Group (ISG) mit ihrer Studie "Provider Lens Germany 2018". Als Leader definiert wurden TIBCO, Deutsche Telekom, IBM, Mulesoft, Microsoft und SAP.
Fazit: Wie real ist Industrie 4.0 bereits?
Zumindest im deutschsprachigen Raum scheint die vernetzte, sich selbst steuernde Fabrik 2017/2018 noch Zukunftsmusik zu sein. Dennoch ist die Marschroute vorgegeben:Stichwort Losgröße 1 – die Produktion von Einzelstücken zu den geringen Kosten der Massenproduktion. Bislang fertigen Unternehmen Erzeugnisse auf Lager für einen anonymen Markt. Aktuell wird es immer wichtiger, nach individuellen Kundenwünschen produzieren zu können.
Genau das soll eine Smart Factory mit den o.g. vernetzten Komponenten ermöglichen. Modellhaft läuft die smarte Produktion bereits. Mehr in diesem Video:
Lasst es mich wissen: Wie seht ihr die Produktion der Zukunft?
Lese-Tipps:
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