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Jede Revolution hat eine Vision. Das Ideal, welches am Ende des Umbruchs im Zuge von Industrie 4.0 stehen sollte, ist die Smart Factory sowie die Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette. Eine Produktionsumgebung in der Menschen, Maschinen, Produkte und andere intelligente Systeme vernetzt sind und miteinander kommunizieren. Dadurch entstehen neue Möglichkeiten für die Art der Produktion und neue Beziehungen. Doch was macht eine Smart Factory aus und wie sieht die intelligente Fabrik der Zukunft eigentlich aus?

Bisher befinden sich die smarten Fabriken noch in den Startlöchern. Einzelne Werkschritte sind oftmals automatisiert, ein ganzes Werk oder gar gesamte Wertschöpfungsstrukturen in der Regel noch nicht. Wirft man einen Blick in die Fabriken, ist eine Tendenz zu erkennen: Smart Factories werden schon in naher Zukunft den überwiegenden Teil der Wertschöpfung erbringen. Momentan fehlt allerdings noch die gemeinsame semantische Basis, etwa eine universelle Produktionssprache. OPC-UA als ausgereifter Standard wäre hier als Basis denkbar.

Manufacturing Service Bus – die Orchestra Industrie 4.0 Engine

Neben diesem Standard hilft ein Manufacturing Service Bus (MSB), etwa die Orchestra Industrie 4.0 Engine. Das ist ebenso wichtig zur Grundvernetzung der verschiedenen Fertigungsanlagen, Maschinen, Menschen und Systeme. Das ist einer von zwei Hauptbestandteilen der intelligenten Fabrik. Denn durch den MSB Orchestra Industrie 4.0 Engine erfolgt die vollständige, vertikale und horizontale Integration mithilfe eines einzigen Produktes. So kann die IT-Ebene mit der Anlagenebene verbunden werden. Der MSB versorgt sämtliche Abnehmer von Produktionsdaten, etwa Maschinen, Menschen oder Systeme, mit Informationen und sorgt so für die Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette. So gehört die Automatisierungspyramide der Vergangenheit an. Denn über die intelligente Vernetzung entsteht eine offene Umgebung, in der sämtliche Systeme angebunden werden können.

Neben der Vernetzung spielen die Cyber-physischen-Systeme (CPS), als zweite Kernkomponente eine wichtige Rolle. Diese verknüpfen reale Objekte mit informationsverarbeitenden Objekten und Prozessen. Die gesamten Komponenten innerhalb dieser Produktion kommunizieren in der Praxis über das Internet of Things. Dafür ist eine leistungsfähige und drahtlose Kommunikationstechnik, sowie Big-Data Technologien, etwa Cloud Computing Services zur Verarbeitung sinnvoll. Anhand dieser Informationen erfolgt die Steuerung der einzelnen Produktionsschritte bis zum gewünschten Endergebnis.

Von individueller Massenproduktion bis hin zur Losgröße 1

Die Produktion selbst ist in die interne Vernetzung, also die Verbindung von Anlagen und Maschinen, und in die externe Vernetzung aufgeteilt. Im Idealfall die Vernetzung mit anderen Smart Factories, aber auch mit externen Systemen. So lässt sich etwa das Logistiksystem effizient steuern. Der Transporter meldet Signale über die Dauer der Lieferzeit oder Bestellprozesse laufen optimierter ab. Das Lager schickt eben Meldung, sobald ein Bedarf vorhanden ist und bestellt automatisch beim Zulieferer.

Durch die flexible Verbindung der Systeme und Fabriken können die Unternehmen Abstand von der klassischen Massenproduktion nehmen und in die individuelle Produktion übergehen – zum selben Preis der Massenproduktion. Neben dem Kostenfaktor verkürzt sich die generelle Produktionszeit in einer Fabrik der Zukunft. Es entsteht eine Transparenz über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg, da das Produkt eben zu jeder Zeit die Informationen darüber verfügt, wo es herkommt und wohin es muss.

Der Mensch in der Smart Factory

Die Rolle des Menschen in der Smart Factory verändert sich ebenfalls. Bisher kontrollierte und bediente der Mensch die Maschinen und Anlagen. In der Smart Factory übernehmen die Produkte selbst die Bedienung. Der Mensch hingegen muss sich deshalb um die Kontrolle und die Optimierung der Produktion kümmern und nicht mehr aktiv eingreifen. Außerdem stimmt er Schnittstellen zu externen Systemen ab. So unterstützen die Maschinen den Menschen und das schafft mehr Flexibilität. Jedoch ist auch ein Umdenken gefordert, etwa die Weiterqualifizierung des Mitarbeiters ist wichtig, um die neuen Technologien in vollem Umfang auszunutzen.