Intelligente Fabriken, die fast ganz ohne menschliches Zutun funktionieren – dieser Grundgedanke liegt der sogenannten Smart Factory zugrunde. Doch wast steckt hinter diesem im Zusammenhang mit Industrie 4.0 oft genannten Begriff und welche Vorteile verspricht die intelligente Fabrik?
Die intelligente Fabrik ist zentraler Bestandteil der Industrie 4.0
Der Begriff Smart Factory stammt ursprünglich aus der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung und ist dort Teil des Zukunftsprojekts Industrie 4.0. Er umfasst dort die Digitalisierung von Betrieben und der Industrie. Ziel ist eine Produktionsumgebung, die sich selbst organisiert, indem sie komplett digital vernetzt ist. Dabei sind alle Teilbereiche einer Fabrik miteingeschlossen, von den Fertigungsanlagen bis hin zu den Logistiksystemen. In der idealen Smart Factory muss der Mensch in den eigentlichen Produktionsprozess nicht mehr eingreifen, sondern überwacht lediglich die Vorgänge.
Die Mikrosystemtechnik als Treiber der Smart Factory
Grundlage für die Smart Factory sind sogenannte cyber-physischen Systeme, welche die Verbindung zwischen realen (physischen) und virtuellen (cyber) Elementen per Netzwerke und Informationstechnik herstellen. Diese Verknüpfung ermöglicht es, dass Maschinen und Produkte sowie ganze Lagerhallen und Produktionsanlagen miteinander kommunizieren können.
Für die hierfür notwendigen, hochkomplexen Abläufe vereint die Mikrosystemtechnik Disziplinen aus der Informations- und Softwaretechnologie mit der Mechanik und der Elektrotechnik. Intelligente Sensorik und Aktorik (die Messung von Signalen und deren Umwandlung in physikalische Größen wie Bewegung, Druck oder Temperatur) bilden das Fundament für die Smart Factory. Die Mikrosystemtechnik ist damit Technologie- und Innovationstreiber für diese Evolution und sorgt für neue, bedarfsgerechte und nachhaltige Lösungen für verschiedene Anwendungen und Branchen.
Produkte mit Identität
In der Smart Factory stellt ein Produkt zunächst alle für den Produktionsvorgang relevanten Fertigungsinformationen zur Verfügung. Das smarte Produkt verfügt also über eine Art „Identität“, welche es ihm erlaubt, die für die eigene Fertigung benötigten Informationen zu erfassen, zu speichern und wiederzugeben. Diese Informationen teilt es dann selbstständig mit der zentralen Kommunikationsschnittstelle der Smart Factory. Letztlich erhält somit jeder involvierte Gegenstand und damit alle Produkte sowie Anlagen, eine eindeutige Identität, welche die Kommunikation untereinander erst möglich macht. Damit lassen sich die jeweiligen Fertigungsschritte zentral steuern und können der Reihe nach durchlaufen werden.
Die Vorteile der Smart Factory
Ein Vorteil der Smart Factory sind individualisierte Produktionsprozesse. Denn durch die Fähigkeit zur Selbstorganisation lassen sich die Produktionsabläufe individuell und bedarfsgerecht modellieren. Sobald die benötigten Informationen einmal erfasst sind, wird der Fertigungsprozess selbstständig durchlaufen – ohne das sonst notwendige kosten- und zeitintensive Umrüsten. Individualprodukte sowie Kleinserien können somit in wesentlich kostengünstigerem Rahmen produziert werden. Somit stellt die Smart Factory den nächsten Baustein auf dem Weg zur Mass Customization, also der individuellen Massenproduktion, dar.
Ein großer Nutzen der Smart Factory liegt zudem in ihrer Flexibilität im Vergleich zu gängigen Fabriken. Denn durch den permanenten Austausch von Daten kann beispielsweise flexibel auf kurzfristige Änderungen in der Nachfrage oder dem Rohstoffangebot reagiert werden. Auch der Ausfall einer Maschine kann besser ausgeglichen werden, da in diesem Fall die Fertigung in der Lage ist, sich selbstständig über eine andere Route zu organisieren. So werden ganz konkret teure Produktionsausfälle vermieden.
Die Herausforderungen der Smart Factory
Doch selbstverständlich ist die Smart Factory mit Herausforderungen verknüpft. So müssen riesige Datenmengen verarbeitet werden, um eine Entscheidungsgrundlage für die Maschinen zu schaffen, was unter Umständen große Investitionen in die IT erfordert. Darüber hinaus sind Fehler – ähnlich wie beim Menschen – nicht vollständig ausgeschlossen: So können insbesondere unvorhergesehene Ereignisse zu falschen Entscheidungen führen. Darüber hinaus sind vernetzte Systeme immer auch der Gefahr der Manipulation von außen ausgesetzt und sollten deshalb mit entsprechenden Maßnahmen aufseiten der IT-Sicherheit geschützt werden.