Vernetzt, vorausschauend, sparsam

Oktober 2018 | Handelsblatt | Zukunft Deutschland

Vernetzt, vorausschauend, sparsam

Die Smart Factory revolutioniert die industrielle Produktion – nicht nur im Bereich der Kundenorientierung und Effizienzsteigerung. Sie bietet auch signifikante Energieeinsparpotenziale.

Illustration: Ivonne Schulze
Klaus Lüber / Redaktion

Mitten in den Hügeln der Oberpfalz, auf halbem Weg zwischen Nürnberg und Tschechien, steht einer der ersten digitalen Fabriken der Welt. Dort, am Rand des 40.000- Einwohner-Städtchens Amberg, betreibt Siemens ein Elektronikwerk, das den Namen Smart Factory verdient hat, jene Vision vernetzter Produktion, die im Rahmen des großen Trends der Digitalen Transformation schon seit Jahren für den Bereich der industriellen Produktion prognostiziert, gefordert und debattiert wird.
 

Im Amberger Werk stellt Siemens die Simatic her, eine programmierbare Steuerung, mit der sich so gut wie alles bedienen lässt: der Vorhang im Theater, die Kessel in einer Brauerei oder die Fließbänder in einer Autofabrik. Dabei ist in der Herstellung alles mit allem vernetzt. Der Werksleiter kann den gesamten Produktionsprozess überwachen. Dazu ist jedes Bauteil einzeln identifizierbar. Beispielsweise wird festgehalten, wann was in welcher Maschine bei welcher Temperatur gelötet wurde oder welches Drehmoment die Maschine gerade hatte. Jeden Tag werden auf diese Weise mehr als 50 Millionen Datensätze gesammelt. Die Informationen werden live ausgewertet und die Produktion umfassend analysiert. Das wirkt sich vor allem positiv auf die Fehlerquote aus. Die Prozessqualität im Werk liegt bei beeindruckenden 99,9988 Prozent.

Produziert wird „on demand“, mit dem Anspruch, dass das Produkt 24 Stunden nach der Bestellung auf dem Weg zum Kunden ist. Möglich wird das mit drei Lagern in den USA, in China und in Deutschland, die als Puffer dienen. In Amberg lässt sich über die von dort geschickten Daten erkennen, welches Regalfach sich gerade leert und welche Produkte gerade besonders gefragt sind. Die Produktion wird dann entsprechend an die Nachfrage angepasst.

Dabei sind die neuen Produktionslinien so designt, dass sie sich auf kleine Stückzahlen effizient herstellen lassen. Die Beschäftigten im Werk wechseln zwischen verschiedenen Stationen, löten hier einen Chip fest, ziehen dort Schrauben nach. Menschen, Automaten und Roboter arbeiten Hand in Hand. An den einzelnen Stationen versorgen Monitore die Mitarbeiter mit den nötigen Informationen. So behalten sie den Überblick über die verschiedenen Produkte – bis zu 100 können an den Montageinseln produziert werden. Viele Experten gehen davon aus, dass es in einer Fabrik wie in Amberg bald möglich sein wird, sogar Einzelanfertigungen – sogenannten Losgrößen 1 – kostendeckend zu produzieren.
 

Intelligente Energiesteuerung
 

Die größten kurz- und mittelfristigen Potenziale smarter Produktionslinien sieht die Branche in der Reduktion der Produktionskosten. Wenn, wie in Amberg, der gesamte Produktionsprozess digital überwacht wird, können Fehler nicht nur im Nachhinein genau analysiert, sondern im Vorfeld vermieden werden. „Predicitve Maintenance“ heißt dieses Konzept. Dabei werden aus den Produktionsdaten Muster und Abhängigkeiten verschiedener Betriebsparameter erkannt. Stillstände von Robotern oder Maschinen können Tage im Voraus bestimmt, die Instandhaltung ressourcenoptimiert eingeplant und der Produktionsprozess angepasst werden.

Zur Ressourcenoptimierung gehört auch die intelligente Steuerung des Energiebedarfs. In einer Smart Factory erfassen Sensoren die Energieflüsse an den Maschinen und bündeln die Daten zu einem umfassenden Monitoring über Leistungs- und Verbrauchswerte. Wenn der Energieverbrauch und die Betriebsstunden bekannt sind, können Instandhaltungsaktivitäten prognostiziert, geplant und der Wartungseinsatz für das Team an Servicetechnikern optimiert werden.

Wie stark sich die Fertigungskosten in einer Smart Factory tatsächlich schon senken lassen und wie sich das auf die Produktivität auswirkt, hat Siemens Financial Services in einer aktuellen Studie untersucht. Die Publikation mit dem Titel „The Digitalization Productivity Bonus: Sector Insights“ belegt: Hersteller können durch Automatisierung und Digitalisierung ihrer Produktionssysteme eine jährliche Produktivitätssteigerung durch Senkung der Fertigungskosten von bis zu 9,8 Prozent erreichen. Die enormen Produktivitätsgewinne wiederum verhelfen den Unternehmen zu frei werdender Liquidität, mit der sich Investitionen in neue Technologien finanzieren lassen. Für die Unternehmen heißt das unter dem Strich: Obgleich „smart werden“ Geld kostet, rechnen sich die Investitionen.
 

Grundlegender Perspektivwechsel
 

Ein Engagement im Bereich intelligente, vernetzte Systeme lohnt sich für Unternehmen noch aus einem anderen Grund. Die Zusammenführung und Aufbereitung von Daten, nicht nur aus der Produktion, sondern auch aus der Produktnutzung, ermöglicht das Anbieten von ganz neuen Services. Zu sehen ist das etwa am mittelständischen Unternehmen Kaeser Kompressoren, einem Anbieter von Druckluftmaschinen. Seit Sensoren die Geräte bei Kundenunternehmen überwachen und in Echtzeit unter anderem Daten zu Stromverbrauch und Druckluftqualität sammeln, können Servicetechniker mithilfe der Daten Wartungs- oder Reparaturbedarf voraussehen oder frühzeitig erkennen und schneller reagieren. Für Kaeser bedeutet das einen grundlegenden Perspektivwechsel: Produkt ist nicht mehr das Gerät zur Herstellung von Druckluft, sondern die Druckluft selbst – inklusive des Services, der garantiert, dass der Kunde das Produkt, die Druckluft, jederzeit zur Verfügung hat.


In welchem Ausmaß die Potenziale der neuen Datenplattformen tatsächlich genutzt werden können, hängt dabei nicht allein von der Implementierung der Technik ab, wie ein Blick in das Siemenswerk Amberg zeigt. Als dort ein Mitarbeiter winzige Metallspäne auf einer Leiterplatte bemerkte, meldete er den Fehler sofort. „Eine erfolgreiche digitale Fabrik braucht auch die entsprechende Kultur“, so Werksleiter und Vice-President Manufacturing Karl-Heinz Büttner. „Wir suchen hier daher keine Schuldigen, sondern die Ursache der Fehler.“