Smart Factory: Was ist das eigentlich?

Technologie

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Datum 06.09.2019
Lesezeit 6 Min.

Smart Factory: Was ist das eigentlich?

Die Einführung der Smart Factory wird die Fertigung enorm verändern. Intelligente Fabriken können selbst für rechtzeitige Wartung sorgen und so Ausfälle reduzieren. Dazu kommen automatische Anforderungen von Waren und Ersatzteile, sowie die Bereitstellung von fertigen Produkten. Welche Vorteile die intelligenten Produktionsstraßen und Industrieanlagen bieten, zeigen wir Ihnen am Beispiel des Elektroautoherstellers e.GO.

Fabriken ohne Menschen und nur mit Robotern und Maschinen kennen Sie sicher aus Science-Fiction-Filmen: Doch inzwischen wird die Fantasie der Drehbuchautoren zunehmend von der Realität eingeholt. An verschiedenen Standorten der Welt entstehen Modellfabriken, in denen das Smart-Factory-Konzept dank umfassender Vernetzung und Automation getestet wird.

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Das macht eine Smart Factory aus

Die sogenannte Smart Factory, also die intelligente Fabrik, basiert auf der Vision einer weitgehend vollautomatischen Fertigung. Durch die Vernetzung von intelligenten Komponenten und Sensoren im Internet der Dinge können sich die einzelnen Produktionsschritte sozusagen selbst organisieren. Produkte und Teile bringen dazu ihre eigenen Informationen in maschinenlesbarer Form mit, etwa als QR-Code oder auf einem RFID-Chip. Damit wird der Weg des Produktes durch die einzelnen Abschnitte der Produktionsanlage umfassend gesteuert – bis hin zu Nachschublieferungen und dem Abtransport fertiger Teile. 

Eine solche Umgebung optimiert die Maschinen-Maschinen-Mensch-Kommunikation. So ermöglicht die Idee der Smart Factory innerhalb der üblichen Serienproduktion individualisierte und maßgeschneiderte Anfertigungen ab der Stückzahl 1. 

Ansätze wie diese werden unter dem Oberbegriff Industrie 4.0 als Teil der Hightech-Strategie der Bundesregierung zusammengefasst.

Quelle: YouTube / Anixter

 

Die verschiedenen Bereiche einer Smart Factory

Von der Vernetzung in einer intelligenten Fabrik profitieren viele Bereiche in der gesamten Wertschöpfungskette. Die vielfältigen Daten, die in der Smart Factory verfügbar sind, ermöglichen beispielsweise virtuelle Modelle, den Einsatz von Augmented Reality und eine optimierte Lagerwirtschaft. Alle Bereiche, von Forschung und Entwicklung über die Produktion samt Logistik bis hin zu Marketing und Vertrieb der fertigen Erzeugnisse, können diese Vorteile der Smart Factory nutzen:

Forschung und Entwicklung 

Hier kommen beispielsweise holografische Modelle, Mixed Reality und virtuelles Co-Working zum Einsatz. Dank IoT-Integration und mit Hilfe von Digital-Twin-Verfahren lassen sich Prototypen eingehend auf mögliche Schwächen testen und optimieren, bevor Anlagen und deren Teile in Auftrag gegeben werden.

Eingangslogistik 

Intelligente Warenwirtschaft mit perfekt aufeinander abgestimmten Maschinen dank 5G-IoT-Anbindung, autonom fahrende Roboter und Tracking per RFID automatisieren die Versorgung mit Materialien und sichern den Nachschub punktgenau mit perfektem Timing.

Produktion 

In der Produktion hat das Smart-Factory-Konzept naturgemäß das größte Gewicht. Maschinen und Roboter können mit moderner Sensortechnik über 5G oder NB-IoT vernetzt werden, was unter anderem Predictive Maintenance ermöglicht, also die vorausschauende Wartung und den Wechsel von Verschleißteilen, bevor diese ausfallen.

Zudem werden so Daten für die bereits erwähnten „Digital Twin”-Modelle geliefert, die ein virtuelles Abbild der Produktion und deren Optimierung im laufenden Betrieb ermöglichen. 

Auch Individualisierungen innerhalb der Serienproduktion sind kostengünstig möglich, da alle Produktionsschritte engmaschig und auf allen Ebenen vernetzt sind. Augmented Reality eröffnet darüber hinaus neue Möglichkeiten für Schulungen. Das Tracking der Halb- und Fertigerzeugnisse via RFID wiederum zieht sich durch die gesamte Produktion. 

Ausgangslogistik 

Die Ausgangslogistik wird durch RFID-Tracking und umfassende Vernetzung der Lagerwirtschaft mit der Produktion ebenso erleichtert wie die Eingangslogistik. Durch detaillierte Zustandsanalysen wird außerdem das Qualitätsmanagement unterstützt.

Marketing und Vertrieb

Vor und nach der Produktion profitieren auch Bereiche wie Marketing und Vertrieb von der vernetzten Smart Factory. So können leicht 3D-Modelle und virtuelle Showrooms erzeugt werden. Augmented Reality kann beispielsweise für Schulungszwecke eingesetzt werden.

 

e.Go: Innovative Elektrofahrzeuge aus Aachen

In einer Modellfabrik in Aachen-Rothe Erde wird die Smart Factory in der Praxis auf die Probe gestellt: In Zusammenarbeit mit Vodafone hat der Autobauer e.GO die Fertigung seiner Elektrofahrzeuge im neuen Werk 1 vernetzt und automatisiert. So entstehen die ersten „e.GO Life”-Modelle in einer innovativen, zukunftsträchtigen und intelligenten Fabrik. Die geplante Produktion von 3000 Stück im Jahr 2019 ist bereits komplett verkauft. Die ersten Fahrzeuge sollen im Sommer ausgeliefert werden.

Aus dem Umfeld der technisch orientierten Hochschulen in Aachen kommen immer wieder innovative Ansätze und Ausgründungen im Bereich Elektromobilität, wie die 2015 gegründete e.Go Mobile AG mit Firmensitz auf dem Campus der RWTH Aachen: e.GO konstruiert und produziert Elektrofahrzeuge wie den Kleinwagen „e.GO Life”, den Bus „e.GO Mover” und das Freizeitgefährt „e.GO Kart”. Der Firmengründer Prof. Dr. Günther Schuh war bereits an der Entwicklung der elektrisch betriebenen „StreetScooter”-Lieferfahrzeuge (Deutsche Post) beteiligt. 

Ausklappbare Informationsgrafik

Der Autobauer e.GO hat in seinem Aachener Werk eine Smart Factory eingerichtet.

 

Umfassende Vernetzung in der „e.GO Life”-Produktion

Im Frühjahr 2019 ging nun für die Serienproduktion des 2+2-Sitzers „e.GO Life” die Smart Factory namens Werk 1 der e.GO Mobile AG in Aachen-Rothe Erde in Betrieb. 


Die kabellose Vernetzung aller Komponenten stellt technisch höchste Anforderungen an das Netz und die Betriebssicherheit. In Zusammenarbeit mit Vodafone als starkem Partner hat e.GO ein lokales Mobilfunknetz realisiert.

Das Campus-Netz im Werk 1 basierte zur Inbetriebnahme noch auf dem 4G/LTE-Standard, nutzte aber bereits von Anfang an Konzepte künftiger 5G-Netze wie das „Network Slicing“. Diese Technik teilt ein Mobilfunknetz in mehrere virtuelle Sub-Netze auf, die jeweils spezifische Eigenschaften haben. Um das zu ermöglichen, wurde ein e.GO-eigenes Campus-Netz aufgebaut, das höchsten Sicherheitsstandards genügt. Das Campus-Netz nutzt eigene SIM-Karten, beziehungsweise eSIMs, und ist für private Vodafone-Nutzer nicht zugänglich. Die Sicherheit vernetzter Maschinen ist so extrem wichtig, um diese vor Hackerangriffen zu schützen. „Daten sind ein wichtiger Treibstoff für die moderne Automobilproduktion. Umso wichtiger ist es, dass diese Daten die Produktionshalle nicht mehr verlassen“, sagt Vodafone-Deutschlandchef Hannes Ametsreiter. 

„In enger Kooperation mit Vodafone haben wir Deutschlands digitalste Fabrik realisiert“, resümiert e.GO-CEO Prof. Dr. Günther Schuh. „Das in unserem Werk 1 betriebene Campus-Netzwerk ist die Basis für die für uns entscheidende, voll digitalisierte und vernetzte Produktion. Wir haben uns für Vodafone als Partner entschieden, weil sich dieser Anbieter als besonders agil erwiesen hat. Schnell konnten wir daher ein gemeinsames Verständnis von Industrie 4.0 erarbeiten und in der Folge gemeinsam umsetzen“.

 

Quelle: YouTube / Vodafone Deutschland

 

Die Fabrik der Zukunft und ihre Vorteile

In Aachen-Rothe Erde ist also mit e.GOs Werk 1 eine funktionierende Fabrik der Zukunft in Betrieb gegangen, die wichtige technische Innovationen und ihre Möglichkeiten in der Praxis zeigt. Sie kann als Referenzmodell für künftige intelligente Fabriken dienen: 

  • Industrie 4.0 mit kabelloser Vernetzung ermöglicht flexible und kostengünstige Produktion.
  • So entsteht hohe Flexibilität bei der Organisation und Optimierung der Produktion 
  • Höchste Anforderungen an Betriebs- und Zugangssicherheit sowie künftige Skalierbarkeit werden erfüllt. 
  • Network Slicing und ein 5G-nahes Core-Netzwerk ermöglichen den individuellen Quality-of-Service-Level nach Einsatzbereich und Vorgaben.
  • Ein künftiges Upgrade auf 5G wird weitere innovative Anwendungen wie Augmented Reality ermöglichen. Mitarbeiter könnten dann beispielsweise mittels Augmented Reality mit dem virtuellen Abbild der Fabrik interagieren.

 

Können Sie sich vorstellen, das Smart Factory-Prinzip auf Ihr Unternehmen anzuwenden? Wie schätzen Sie die Möglichkeiten zu stärkerer Individualisierung durch intelligente Fertigung ein? Teilen Sie Ihre Gedanken gern in den Kommentaren mit unseren Lesern.

 

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