Die Welt von morgen scheint zum Greifen nah. Autos können Streckenweise bereits selbständig fahren, Roboter haben die Möglichkeit mit Personen zu interagieren. Aber wie sieht die Fertigung im Kontext dieses Wandels aus?
Seit Jahren bilden sich neue Trends und Begriffe, wie Industrie 4.0 und Smart Factory, sind in aller Munde. Immer kürzer werdende Lebenszyklen der Produkte und immer höhere Variantenanzahlen stellen für die Produktion eine besondere Herausforderung dar. Die Produktions- und Logistikprozesse in den Unternehmen müssen sich daher immer weiterentwickeln, um mit den gesteigerten Anforderungen umgehen zu können. Zum Beispiel durch immer kleiner werdende Losgrößen, bis hin zu Losgröße eins, nimmt die Komplexität in der Produktion und damit verbunden auch die Komplexität in der Steuerung zu. Um mit den gesteigerten Anforderungen zu Recht zu kommen, müssen die Prozesse der Zukunft flexibel und anpassbar sein. Ein wichtiger Schritt ist dafür die Vernetzung innerhalb der Produktion, aber auch unternehmensübergreifend.
Ein Ansatz zur Lösung dieses „Steuerungsproblems“ ist ein intelligentes cloudbasiertes System, dessen dezentrale Vernetzung einen schnellen, flexiblen und unkomplizierten Datenaustausch ermöglicht und dem Produkt die Möglichkeit bietet, mit den Produktionssystemen kommunizieren zu können. Entwicklungen in dieser Richtung basieren auf bisherigen Begriffen, wie z.B. CPM (Collaborative Production Management) und MES (Manufacturing Execution System).
In der Produktion von morgen wird das Produkt automatisch durch die Fertigung geschickt. Dafür gibt es im allgemeinen Verständnis zwei wesentliche Lösungsansätze: Entweder wird das Produkt von einem übergeordneten System gesteuert und bekommt den optimalen Weg durch die Produktion angezeigt oder jedes Produkt ermittelt eigenständig den für ihn besten Weg. Dazu muss das Produkt die Fähigkeit besitzen, schnell und effizient mit der Umwelt zu interagieren und das eigene Verhalten an die Umwelt anpassen. In sogenannten Cyber-physischen Systemen kann das Produkt das Produktionssystem selbst steuern. Über intelligente Sensoren nimmt das Produkt seine Umgebung war und beeinflusst sie wiederum über Aktoren. Zusätzliche externe Informationen, wie z.B. den Status zu Lieferschwierigkeiten, werden durch entsprechende Schnittstellen eingespeist und in Form einer zentralen Datenbank allen Produkten zur individuellen Verarbeitung bereitgestellt. Die Fähigkeit des Produkts sein Verhalten mit dem anderer Komponenten in der Produktion zu koordinieren, bietet die Grundlage für eine wandlungsfähige Produktion.
Der Fortschritt in der IT ermöglicht diese neue Art der Produktionssteuerung. Leistungsstarke Big Data-Lösungen sammeln die Daten in der Produktion, verarbeiten diese und werten sie nach umfangreichen und komplexen Kriterien aus. Nur wenn genügend präzise, zeitnahe, aussagekräftige Daten über den Prozess und seine Akteure vorliegen und verarbeitet werden können, ist es möglich, flexibel, kurzfristig und effizient darauf zu reagieren.
Die Intelligente Vernetzung in der Produktion eröffnet eine neue Dimension der Prozessplanung, Steuerung und Überwachung, in der die unternehmensübergreifende Datensammlung und Verarbeitung ein wichtiger Bestandteil sind. Durch die zusätzlich erfasste Dimension „Zeit“, ist eine gewisse Vorhersage in der Planung und Fertigung gegeben. Daten müssen durchgehend über den Produktlebenszyklus erfasst, verarbeitet und ausgetauscht werden, um eine flexible und effiziente Produktion zu gewährleisten. Dieser Herausforderungen wird sich die Fabrik von morgen stellen müssen.
Weiterführende Links:
http://www.produktionsforschung.de/ucm/groups/contribution/@pft/documents/native/ucm01_001506.pdf
http://deutschland-intelligent-vernetzt.org/wp/
Zusatzerklärung:
Cyber-physische Systeme: „Cyber-physische Systeme sind Systeme, bei denen informations- und softwaretechnische mit mechanischen Komponenten verbunden sind, wobei Datentransfer und -austausch sowie Kontrolle bzw. Steuerung über eine Infrastruktur wie das Internet in Echtzeit erfolgen. Wesentliche Bestandteile sind mobile und bewegliche Einrichtungen, Geräte und Maschinen (darunter auch Roboter), eingebettete Systeme und vernetzte Gegenstände (Internet der Dinge). In der Industrie 4.0 haben cyber-physische Systeme eine zentrale Funktion.“
Nach: Springer Gabler Verlag (Herausgeber), Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort: Cyber-physische Systeme, online im Internet:
http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Archiv/-2046932906/cyber-physische-systeme-v2.html