So verändert die Smart Factory die Zukunft der Produktion

Was ist eine Smart Factory?

Stellen Sie sich eine Produktionsstätte vor, in der Maschinen wie aufeinander abgestimmte Schaltkreise in einem Computer von allein arbeiten, Materialströme reibungslos durch Produktionslinien fließen und Sie Fertigungsdaten in Echtzeit auswerten können. 

Willkommen in der Smart Factory, wo hochmoderne Technologien wie Automatisierung, künstliche Intelligenz (KI)  und Vernetzung miteinander verschmelzen, um Fertigungsprozesse effizienter, flexibler und intelligenter zu gestalten. 

Die nüchterne Smart-Factory-Definition des Digitalverbands Bitkom liest sich wie folgt: „Die Smart Factory steht für eine hochgradig digitalisierte und vernetzte Fabrik, in der Produktions- und Logistikprozesse weitgehend automatisiert, flexibel und selbstorganisiert ablaufen.“ 

Was zunächst nach Zukunftsmusik und nach erheblichem Investitionsaufwand klingt, ist in der Praxis schrittweise gut realisierbar – und zwar für Unternehmen unterschiedlichster Größenordnungen. Entscheidend für den Erfolg sind maßgeschneiderte Ansätze, die vor allem zwei Punkte in Betracht ziehen: 

• die Rahmenbedingungen, unter denen Ihr Unternehmen agiert 
• die Bedürfnisse Ihrer Kundschaft

Die vier Stufen auf dem Weg zur intelligenten Fabrik 

Die vier Entwicklungsschritte hin zur Smart Factory basieren auf dem Konzept der Industrie 4.0 der deutschen Bundesregierung. Das Konzept zielt darauf ab, die digitale Transformation in der produzierenden Industrie voranzutreiben.

Gerade für kleine und mittlere Unternehmen (KMU), die bei der Automatisierung und Vernetzung noch am Anfang stehen, sind die vier definierten Stufen wichtige Orientierungsmarken. Das Erreichen des jeweiligen Levels ist ein Schlüssel, um sich wettbewerbs- und zukunftsfähig aufzustellen. 

Die vier Stufen auf dem Weg zur Smart Factory sind: 

1. Automatisierung: Teil- oder vollautomatisierte Maschinen und Systeme ersetzen manuelle Prozesse in Ihrer Fabrik. Das führt zur Steigerung von Effizienz und Produktivität. 
2. Vernetzung: Diese automatisierten Systeme werden über das Internet of Things (IoT) miteinander verbunden. Das sorgt für einen nahtlosen Informationsfluss und eine effektive Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten Ihrer Fabrik. 
3. Analytik und Steuerung: Die im Zuge der Produktion entstehenden Daten werden kontinuierlich ausgewertet. Auf dieser Basis können Sie fundierte Entscheidungen für Ihr Unternehmen treffen, um Fertigungsprozesse zu verbessern und die Effizienz weiter zu steigern. 
4. KI und Autonomie: Auf der vierten Ebene werden mithilfe von künstlicher Intelligenz selbstlernende Systeme geschaffen, die autonom handeln, Probleme erkennen und lösen. 

Ausgehend vom Digitalisierungsstand Ihres Unternehmens zeichnet das Modell vor, wie der jeweils nächste Schritt auf Ihrem Weg zur intelligenten Fabrik aussieht.

Die wichtigsten Technologien in intelligenten Fabriken

Der Digitalverband Bitkom nennt fünf zentrale Technologien, die in smarten Fabriken zum Einsatz kommen:

1. Automatisierung und Robotik: Durch den Einsatz dieser beiden Technologien lassen sich repetitive Tätigkeiten automatisieren und Fertigungskapazitäten steigern. Denn automatisierte Maschinen arbeiten präziser, schneller und kontinuierlicher als Menschen.
2. Cloud-Computing: In Cloud-Infrastrukturen sind Ressourcen flexibel skalierbar. Außerdem ist der ortsunabhängige Zugriff auf Daten und Anwendungen mittels Standortvernetzung möglich.
3. Internet der Dinge (Internet of Things, IoT): Maschinen und Anlagen werden mit Sensoren ausgestattet und mittels Managed Connectivity vernetzt. So kommunizieren nahezu alle Komponenten einer Produktionsanlage miteinander. Auf diese Weise ist es möglich, Daten in Echtzeit zu erfassen und auszuwerten.
4. Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen: Durch KI-Algorithmen und maschinelles Lernen lassen sich große Datenmengen analysieren, sich wiederholende Muster erkennen und vorausschauende Analysen durchführen. Das Ergebnis sind verbesserte Effizienz und höhere Qualität in der Fertigung.
5. Digitaler Zwilling (Digital Twin): Mit digitalen Kopien physischer Anlagen und Prozesse sind Simulationen und Vorhersagen möglich. Ziel ist es, die Effizienz und Flexibilität der Fabrik zu steigern.

Fakt ist: Wenn Sie einen Smart-Factory-Ansatz verfolgen, um Ihre Produktion zu vernetzen und zu automatisieren, erfordert dies einen ganzheitlichen technologischen Ansatz. Dieser sollte auch organisatorische und unternehmenskulturelle Aspekte einbeziehen.

Cybersecurity in intelligenten Fabriken 

Eine Smart Factory basiert auf vernetzten Systemen, diese wiederum fußen auf digitalen Technologien. Damit erhöht sich zwangsläufig das Risiko von Cyberangriffen. Insofern ist eine funktionierende Smart Factory ohne wirksame Maßnahmen zur Cybersecurity nicht umsetzbar. 

Für Sie als Unternehmerin oder Unternehmer heißt das, dass Sie Sicherheitsmaßnahmen wie Firewalls, Intrusion-Detection-Systeme und Verschlüsselungstechnologien einsetzen sollten. Nur damit können Sie die Datensicherheit in Ihrer Firma verbessern und Ihre intelligenten Komponenten vor unberechtigtem Zugriff schützen. 

Darüber hinaus sollten Sie Ihre Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Rahmen von Schulungen für die Risiken von Cyberthreats sensibilisieren und sicherheitsrelevante Verhaltensweisen fördern. 

Expertinnen und Experten auf dem Gebiet der Cybersicherheit können Sie bei der Umsetzung der genannten Maßnahmen unterstützen. Auf diese Weise reduzieren Sie das Risiko von Cyberangriffen auf Ihr Unternehmen deutlich. 

Beispiel für smarte Fabriken in Praxis und Forschung

Die Smart Factory ist längst keine Zukunftsmusik mehr, sondern gelebte Realität in der industriellen Fertigung hierzulande. Neben Großunternehmen profitiert gerade der Mittelstand von immer günstiger werdenden IoT-Komponenten und Vernetzungsmöglichkeiten, die auch unter schwierigen Bedingungen funktionieren.

Smart Factory OWL

Ein Beispiel, das auf Kooperation setzt, ist die Smart Factory Ostwestfalen-Lippe in Lemgo, kurz Smart Factory OWL. In diesem Reallabor für die Industrie 4.0 arbeiten Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Bildungsinstitutionen zusammen. Drei Leistungen stehen dort im Zentrum:

• Die Forschung an einer wandlungsfähigen, ressourceneffizienten und benutzerfreundlichen Fabrik der Zukunft.
• Qualifikationsangebote, um Unternehmen den Zugang zu Industrie-4.0-Know-how zu ermöglichen.
• Der Transfer innovativer Technologien in die Praxis: In der Forschungs- und Demonstrationsumgebung können individuelle Lösungen für Unternehmen erprobt werden.

Darüber hinaus wollen die Initiatoren der Smart Factory OWL neue Geschäftsmodelle und Kooperationsformen zwischen Unternehmen etablieren und so weitere Märkte erschließen. Um den Anforderungen der digitalen Transformation gewachsen zu sein, soll zudem die Ausbildung von digital kompetentem Personal gefördert werden.