Die digitale Fabrik und ihr Einfluss auf die digitale Transformation

Die Digitale Fabrik ist als Buzzword in aller Munde. Aktuell hängen immer noch viele Hersteller mit der Digitalisierung ihrer Firma hinterher. Während alle anderen Aspekte der Produktentwicklung schon digital gehandhabt werden, ist dies in Hinblick auf Kosten, Ressourceneffizienz und Qualität in der Produktion bislang noch nicht umfänglich gelungen. Dennoch gibt es gegenwärtig schon viele produzierende Firmen, die es geschafft haben, ihr Leistungsprogramm zu digitalisieren und so ihren Gewinn zu verbessern. Lassen Sie uns kurz darstellen, wie auch Ihre Firma von dieser Transformation profitieren kann.

Was versteht man überhaupt unter dem Begriff
Digitale Fabrik?

Sicher haben Sie schon mal etwas von 3D-Druck, dem „Internet der Dinge“ (Internet of Things (IoT)) oder einem ‚digitalen Zwilling‘ gehört? Das sind nur einige der revolutionären Konzepte, die das Rückgrat eines digitalisierten Unternehmens bilden und wesentlich sind für den Aufbau von Unternehmen in einem neuen Zeitalter.

Eine digitale Fabrik ist ein System, das modernes Expertenwissen und intelligente Geräte miteinander vereint, um industrielle Prozesse noch effektiver zu gestalten. Die intelligente Fabrik (engl.: „smart factory“) nutzt das Internet der Dinge, um Produktionsdaten zu sammeln und gleichzeitig zu analysieren. Das ist bereits der nächste Schritt in Richtung Industrie 4.0, der für die Unternehmen zu sichtbaren Verbesserungen führt.

Die digitale Fabrik vereint die Technologie des digitalen Zwillings (engl.: „digital twin“) und dazugehörigen Systeme mit Netzwerktechnik, Cloud-Computing, Echtzeitdatenverarbeitung und KI (künstliche Intelligenz) auf Basis von Machine Learning mit der Technologie des Internets der Dinge (IoT), wozu Sensoren und Aktoren gehören, mit Cybersicherheit und intelligenten Geräten. Dadurch lässt sich aus der Ferne auf Maschinen und Anlagen zugreifen, um kritische Produktionsdaten zu sammeln und so den Workflow in der Produktion zu optimieren.

Welche Vorteile bringt die Digitale Fabrik?

Bereits seit Jahren ziehen die Unternehmen immer mehr Nutzen aus Software, Simulation, Sensoren und intelligenter Fertigung. Wenn sie aber höchstmöglichen Nutzen aus ihren Prozessen herausholen wollen, sind die Unternehmen heute immer mehr auf miteinander verknüpfte automatisierte Maschinen und Anlagen angewiesen. Nur so lassen sich große Produktionsmengen bei konstant hoher Qualität und gleichzeitig geringeren Kosten erreichen.

Für viele Unternehmen ist daher die Digitalisierung ein Weg, ihre vorhandenen Geschäftsmodelle neu zu erfinden. Es wird eben nicht nur die bestehende Produktion optimiert; es können ganze Wertschöpfungskette revolutioniert werden – es ändert sich auch die Art und Weise, wie, wo und für wen wir die Dinge herstellen, und darauf aufbauend prüfen wir, welche Technologie am besten dazu passt. Unternehmen, die bereits die digitale Transformation erfolgreich vollzogen haben, profitieren von folgenden Vorteilen:

1. Mit der Technologie des digitalen Zwillings können die Hersteller dank Digitalisierung der Prozesse die Zeit von der Produktentwicklung bis zur Lieferung verkürzen und so den Übergang eines Produktes von der Entwicklung in die Produktion enorm verkürzen. Die Lieferkette wird nicht unterbrochen, sodass die Hersteller noch besser auf die Forderungen der Kunden eingehen können.
2. Unternehmen, die eine Vielzahl an Abteilungen und Standorten verwalten, kann nur schwer ein ganzheitliches Konzept durchgesetzt werden. Mit Softwarelösungen, die auf einem digitalen Zwilling basieren, ist digitale Kontinuität jedoch kein Problem. Die Daten lassen sich problemlos in Echtzeit zwischen den einzelnen Standorten austauschen, und die Zusammenarbeit zwischen Unternehmensleitung und Mitarbeitern bei Schlüsselaktivitäten wird noch effektiver und transparenter.
3. Ein weiterer Vorteil der Nutzung digitaler Zwillinge ist die Einsparung von Energie, indem der Unternehmensleitung Echtzeitdaten zur Verfügung gestellt werden. So kann die Unternehmensführung erkennen, wo zu viel Energie verbraucht wird und entsprechende Änderungen zur Verbesserung der Effizienz herbeiführen.
4. Für das „Machine Learning“ sind digitale Zwillinge besonders relevant – lassen sich doch so für die Firma Wartungskosten sparen, da von den Geräten selbständig Fernwartungssignale ausgesandt werden, sodass der Techniker schnell reagieren kann, ehe es zu einem Totalausfall kommt.
5. Durch die Verknüpfung mit dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) ebnet die Digitalisierung für Ihr Unternehmen den Weg für die intelligente Fertigung. Dank Industrie 4.0 wird die Zusammenarbeit von Unternehmensleitung und Mitarbeitern noch effektiver, Workflows können besser gesteuert und Fertigungsaufgaben effizienter gelöst werden.

Wie arbeitet eigentlich eine Digitale Fabrik?

Die integrierte Datenverarbeitung konzentriert sich auf drei Hauptfelder: den gesamten Lebenszyklus eines Produkts, auf intelligente Fabriken bis hin zu einer neuen Gestaltung der Wertschöpfungskette. Jedes dieser drei Themengebiete betrifft einen spezifischen Bereich der Produktionsgestaltung – angefangen von der Konstruktion und Produkterneuerung über die Verfeinerung der Montagelinien bis hin zur Ressourcenoptimierung für einen kontinuierlichen Fluss und höhere Kundenzufriedenheit.

Die digitale Datenverarbeitung baut auf Daten auf und lebt von dem Gedanken, dass sämtliche Produkte aus Daten bestehen. Teile, ja sogar ganze Produkte werden mit Hilfe einer komplexen Toolbox ausgefeilter Methoden gefertigt. Für die Herstellung dieser Teile und Produkte werden computergesteuerte Maschinen genutzt; die Liste beginnt bei Laserstrahl-Schneidmaschinen, geht über Fräsmaschinen und endet noch lange nicht bei 3D-Druckern. Nicht umsonst sind solche Maschinen heutzutage mehr denn je gefragt – ist es doch in erster Linie ihr attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis, das sie zu einer stabilen Säule effektiver und moderner Fertigung macht.

Bei der digitalen Fabrik gehören herkömmliche Industriemaschinen der Vergangenheit an – Programmierung heißt das Zauberwort! Und genau dort – in der digitalen Fabrik – wird der digitale Zwilling verwendet, um Prozesse zu simulieren, Ressourcen effektiv zu verwalten und den verfügbaren Platz und die verfügbare Energie optimal zu nutzen. Dank Industrie 4.0 können die Unternehmen ihre Prozesse effektiver gestalten und bei gleichzeitig geringen Fixkosten qualitativ hochwertige Produkte fertigen. Und nicht nur das: Es ist erwiesen, dass die Unternehmen durch Nutzung digitaler Zwillinge notwendige Rüstzeiten um die Hälfte verkürzen! Mit anderen Worten: Es können mehr Produkte in weniger Zeit in höherer Qualität zu geringeren Kosten gefertigt werden.

Wie komme ich zur Digitalen Fabrik für mein Unternehmen?

Mittlerweile ist die Fähigkeit eines Unternehmens im Zeitalter der automatisierten Industrialisierung, Daten und Echtzeitinformationen maximal zu nutzen, zu einem entscheidenden Wettbewerbsvorteil geworden. Man kann förmlich zuschauen, wie die intelligente Fabrik aus der digitalen Transformation hervorgeht, welche wiederum Einfluss auf die Produktentwicklung und -fertigung hat und darauf, wie wir im Wechselspiel mit unseren Kunden die Lieferketten organisieren. Bei dieser digitalen Revolution, die eindeutig in Richtung Industrie 4.0 geht, wird von jedem von uns erwartet, flexibel zu sein, damit der gewohnte Arbeitsplatz nicht irgendwann der Automatisierung zum Opfer fällt.

Auch aus Ihrer Fabrik kann durch digitale Transformation eine digitale Fabrik werden!

Prinzipiell gibt es für ein Unternehmen verschiedene Möglichkeiten der Innovation, die wir an dieser Stelle in drei generelle Kategorien unterteilen wollen – das Produkt, das Geschäftsmodell und der Prozess.

• Mögliche Auslöser für eine Produktinnovation sind technologische Weiterentwicklungen, geänderte Kundenwünsche oder auch eine altmodische oder veraltete Gestaltung des Produkts.

• Die größte Herausforderung für die Innovation eines Unternehmens ist sicher die Erarbeitung eines neuen Geschäftsmodells. Oft werden genau die Fähigkeiten oder Prozesse, die für den Erfolg eines Unternehmens optimiert wurden, zum Ziel der Umgestaltung. Eine Erneuerung des Geschäftsmodells ist allerdings meist riskant, geht mit radikalen Änderungen einher und ist hochgradig transformativ.

• Bei einer Erneuerung der Prozesse in einem Unternehmen spricht man von einer Kombination von Änderungen bei den Produktionsanlagen, Fertigkeiten und verwendeten Technologien, und während Innovationen beim Produkt für den Kunden in der Regel sofort sichtbar sind, führen Änderungen in den Unternehmensprozessen eher zu Kosteneinsparungen, als dass sie zu einer Umsatzsteigerung führen. Änderungen bei den Unternehmensprozessen werden in der Regel nur intern sichtbar und bewertet.

Von diesen drei Arten gehören Änderungen in den Unternehmensprozessen definitiv zu denjenigen mit den geringsten Risiken. Diese Art von Transformation kann schrittweise vonstattengehen, und selbst moderate Änderungen im Workflow bringen hier schon etwas.

Die digitale Fabrik funktioniert über die Einbindung von Managementtechniken unter Verwendung verschiedener Tools. Für eine erfolgreiche Transformation Ihres Unternehmens in eine digitale Fabrik reichen die folgenden einfachen Schritte:

• Sie müssen die Voraussetzungen zur Schaffung einer digitalen Fabrik kennen und verstehen.
• Sie brauchen in Ihrer Firma eine gut etablierte Gruppe von Machern, die das Konzept der digitalen Fabrik unterstützen.
• Es braucht eine kontinuierliche Verbesserung auf Basis fundierter digitaler Daten.

Auf welche Punkte im Detail zu achten ist, und wie Sie diese Digitale Transformation aktiv gestalten, erfahren Sie in unserem Artikel 
Digitalisierung der Produktion: Wissensmanagement als Schlüssel

Da Innovationen in den Unternehmensprozessen erst sichtbar werden, nachdem sie umgesetzt worden sind, brauchen Sie ein digitales Modell, mit dem dieser Prozess der Erneuerung für alle Beteiligten greifbar gemacht werden kann und alle sehen, wie das zukünftige Unternehmen als digitale Fabrik einmal aussehen wird.

Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Darstellung eines in der Realität vorhandenen Gegenstandes oder Raums, mit dem eine Analyse und Entscheidungsfindung um diesen Gegenstand oder Raum in der Regel noch effizienter gemacht werden soll. Mit anderen Worten:

Mit einem digitalem Fabrikmodell können Sie Ihre Fabrik und Ihre Prozesse vorab in 3D visualisieren. Es ist die Basis zur Kommunikation, macht Zusammenhänge verständlich und garantiert Planungssicherheit.

Sie können sogar entsprechende Stellen an den digitalen Zwillingen kennzeichnen, an denen Sie Änderungen vornehmen wollen, damit Ihre Fabrikplanung noch effektiver wirkt.

Wenn Sie erfahren möchte, wem in Ihrem Team ein Digital Twin in welchen Phasen nutzt, lesen Sie unseren in-depth-Artikel
Wem im Team nutzt mein Fabrikmodell als Digital Twin?

Mit diesen neuen Technologien entsteht ein neues Modell für Arbeit und Beschäftigung im 21. Jahrhundert, welches wiederum eine solide Basis für neue Denkansätze und neue Herangehensweisen an Humankapital, Belohnungen bei der Mobilisierung des Humankapitals und in diesem Zusammenhang anzupassende Investitionen bildet. Laut einer PwC-Analyse müssen bis zum Jahre 2030 alle Unternehmen ihre Ausbildungs- und Entwicklungsprogramme entsprechend anpassen, um nach wie vor wettbewerbsfähig zu bleiben.

Fazit

Wir erleben gerade, wie sich die Art und Weise, wie alle an den Prozessen beteiligten Firmen und Einzelpersonen mit Informationen umgehen, drastisch ändert. Die Hersteller befinden sich unter enormem Druck, weil sie gezwungen sind, ihre Geschäftsmodelle anzupassen, um neue Einnahmequellen zu generieren und herauszufinden, wie sie im Wettbewerb bestehen können. Diese Herausforderung wird durch die Transformation zu einer digitalen Fabrik bewältigt, und das können Sie mit der richtigen Herangehensweise erreichen.