Die letzten Jahre haben gezeigt, dass der globale Wettbewerb für produzierende Unternehmen immer härter wird: Die Anzahl der Konkurrenten und der angebotenen Produkte steigt unaufhörlich. Die unterschiedlichen, volatilen Geschmäcker der Käufer führen zu ständig neuen, innovativen Produkten mit immer kürzeren Produktlebenszyklen. Dies bringt auch kürzere Lebenszyklen in der Produktion mit sich, welche demzufolge flexibel und adaptiv gestaltet sein muss. Und zwar bei einem gleichbleibenden oder gar verbesserten Qualitätsniveau der Produkte und Prozesse.

 Zudem erweitern die Unternehmen die Funktionspalette ihrer Produkte, um den Kundenwünschen gerecht zu werden. Hierdurch werden nicht nur die Produkte, sondern auch deren Herstellungsprozesse anspruchsvoller und komplexer, aber auch anfälliger, da eine Vielzahl an Technologien zum Einsatz kommt. Eine schlanke, flexible und wandlungsfähige Produktion, die Smart Production, gilt hier als neuer Lösungsansatz.

In der Vergangenheit umfasste der Begriff Produktion vor allem die beiden Bereiche Teilefertigung und Montage. Doch heute wird Produktion meist deutlich weiter gefasst: So gelten zusätzlich zum Beispiel Logistik, Planung und Steuerung, dispositive Aufgaben sowie Wartung, Instandhaltung und operative Qualitätssicherung als Elemente des Produktionsprozesses.

Bei der Smart Production bzw. den Smart Production Systems hingegen gehen nun auch Material- und Informationsfluss Hand in Hand. »Smart« ist daran aber nicht nur, dass mehr Informationen besser koordiniert werden, sondern auch, dass der Administrationsaufwand hierfür gering gehalten wird. »Smart« ist daran ebenfalls die betonte Sicherheits- und Qualitätsorientierung bei kleinstmöglichen Regelkreisen. Dies wird laut Mechatronik-Cluster möglich, indem relevante Daten automatisiert dokumentiert werden, um später eben genau an der Stelle verfügbar zu sein, an welcher sie gebraucht werden.

Derzeitigen Trendanalysen zufolge wird nun auch »Going Green« ein Bestandteil der Smart Production. Die Studie »Production Systems 2020 – Global challenges and winning strategies for the mechanical engineering industry« von Roland Berger Strategy Consultants identifiziert für die Zukunft der Maschinenbaubranche drei globale Megatrends: Erstens wird sich die Verlagerung nach Asien weiter fortsetzen, zweitens wird insbesondere das mittlere Leistungssegment stark wachsen und sich zum globalen Spielfeld entwickeln, und schließlich beschreibt »Going Green« den dritten globalen Trend: »Energieeffizienz wird in Europa und Japan an Bedeutung gewinnen, getrieben durch Kostensenkungen, Regulierung und die steigende Bedeutung eines umweltfreundlichen Images«, betont Martin Eisenhut, Autor der Studie und Partner bei Roland Berger. Laut einer im letzten Jahr veröffentlichten Studie der FELTEN Group, einem Softwarehaus für Lösungen im Produktionsmanagement, ist Green Production in den Fertigungsunternehmen bereits angekommen: Von den 260 befragten Produktionsbetrieben bestätigten 29 Prozent der Green Production einen hohen Stellenwert, und zusätzlich werde in jedem dritten Unternehmen derzeit intensiv über die zukünftige Positionierung hierzu diskutiert.

Mit diesen strategischen Ansätzen versucht das produzierende Gewerbe, dem großen Einbruch unter der globalen Rezession von 2009 entgegenzuwirken. Vor allem der weltweite Maschinenbau hatte stark darunter zu leiden. Experten rechnen jedoch damit, dass sich die Branche bis Ende dieses Jahres wieder vollständig erholt haben wird.

Moderne Produktionsstätten ähneln aufgrund ihrer höchst komplexen Strukturen gleichsam lebenden Organismen, und die einzelnen, miteinander verknüpften Komponenten müssen aufwendig koordiniert werden. Vor allem Produktveränderungen und Updates des Betriebssystems kosten daher Zeit und Geld, weil sich jede noch so kleine Änderung auf den gesamten Produktionsablauf auswirkt. Es gilt somit, das Zusammenspiel der einzelnen Bauteile der Produktionsstätte zu optimieren. Für »Beschaffung aktuell«, das Fachmagazin für Supply Management, sind vor allem intelligente Verknüpfungen zwischen den Komponenten vonnöten – zwischen den Produkten, den Produktionsanlagen und den steuernden IT-Systemen. Wissenschaftler greifen daher auf ihre Erfahrungen mit Softwarelösungen für Fabriken zurück und arbeiten, wie beispielsweise am Fraunhofer IOSB, an neuen Schnittstellen und Produktionsleitsystemen, um die Produktionsstätten intelligenter zu machen. Dadurch können letztere von selbst auf Änderungen reagieren.

Diese Vernetzung von Produktion und Informationstechnik verspricht eine höhere Transparenz und effektivere Prozesse – und bringt somit auch eine Automatisierung mit sich. Durch die verwendeten IT-Strukturen werden die sogenannten Manufacturing Execution Systems (MES), auch bekannt unter dem deutschen Begriff »Produktionsleitsysteme«, verändert. Unter MES versteht man die prozessnah operierende Ebene eines mehrschichtigen Fertigungsmanagementsystems. Aufgrund der ihnen inhärenten Effizienz und Flexibilität beschleunigen sie den Transformationsprozess innerhalb der Produktion. Steffen Himstedt, Geschäftsführer des Beratungsunternehmens Trebing + Himstedt, kommt in seinem Trendbericht zu dem Ergebnis, dass sich die Anforderungen der Kunden an ein MES insbesondere in Richtung Engineering bewegen: Wenn das Fertigungssystem und die eingesetzte Software des Unternehmens (Enterprise Resource Planning, ERP) optimal ineinandergreifen, können Produkte viel schneller verändert und den jeweiligen Marktanforderungen angepasst werden. Bis zur vollständig papierlosen Produktion im MES-Bereich ist der Weg zwar noch lang, jedoch ist die Wissenschaft bei der ausschließlichen Produktion am Bildschirm im Bereich Anlagenbau bereits ein großes Stück vorangekommen. Hierbei helfen Assistenzsysteme wie die kooperative und semantische Informationsassistenz des Fraunhofer IGD, welche bei der Produktentwicklung zusätzliche Informationen am Arbeitsplatz über Bildschirme verfügbar machen.

Auch die Aufrechterhaltung der implementierten Produktionsprozesse durch regelmäßigen Service und Reparatur bei Ausfällen wird zunehmend intelligenter und durch IT unterstützt. So ist besonders im industriellen Umfeld und bei sehr großen Produktionsanlagen der Servicetechniker von Zeit zu Zeit auf die Hilfe von Experten angewiesen, die jedoch nicht immer vor Ort sitzen. Manchmal muss der Experte auch erst eingeflogen werden, während die Maschinen eventuell stillstehen und die komplette Produktion ausbremsen. Daher arbeitet die Wissenschaft an Hilfssystemen, mit denen der physisch entfernte Spezialist dem Service vor Ort helfen kann – und zwar interaktiv. So kann beispielsweise mit einem Augmented-Reality-System der Fraunhofer FKIE der zuständige Techniker quasi ferngesteuert werden. 

Die Prozessoptimierung in der Produktion – unabdingbar auf dem Weg zur Smart Production – wird auch zukünftig immer weiter vorangetrieben werden. So zeigt die Studie »Wertschöpfung steigern« des Fraunhofer IAO, dass viele Unternehmen in puncto Produktionsorganisation durchaus Verbesserungspotential sehen. Weiterhin stellt sie fest, dass die primären Ziele der Optimierung bei der Produktivität, den Beständen und den Durchlaufzeiten liegen. 

Der Produktionsstandort Deutschland befindet sich derzeit in der Phase der dritten industriellen Revolution, welche, durch den Einsatz von Elektronik und IT vorangetrieben, zur weiteren Automatisierung von Produktionsprozessen führt. Im Transformationsprozess zur Industrie 4.0 bzw. auf dem Weg zur vierten industriellen Revolution wird gemäß Acatech in den kommenden Jahren der Fokus auf der Entwicklung noch intelligenterer Überwachungs- und autonomer Entscheidungsprozesse liegen. Denn nur so können Unternehmen und komplette Wertschöpfungsnetzwerke schließlich nahezu in Echtzeit gesteuert und optimiert werden. (nst)

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