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Fünf Trends für die Fabrik der Zukunft

Fünf Trends für die Fabrik der Zukunft

Fabriken sollen profitabler, nachhaltiger und zukunftsfähiger werden. Daher ist es wichtig zu planen, wie eine Produktion etwa 2020 oder 2030 aussehen wird. Einige Trends liefern gute Anhaltspunkte, in welche Richtung diese Entwicklung geht.

08. Januar 2020
Fünf Trends für die Fabrik der Zukunft
Philipp Wallner, Industry Manager von Mathworks, stellt fünf Möglichkeiten vor, wie sich Individualisierung in der Fertigung und ein schonender Umgang mit Ressourcen umsetzen lässt.
(Bild: Mathworks)

So spielt sowohl der Wunsch der Verbraucher nach mehr Anpassung und Individualisierung als auch das Bewusstsein für einen schonenderen Umgang mit Ressourcen und für Auswirkungen auf die Umwelt eine wichtige Rolle. Auf den ersten Blick mag dieser Anspruch nach mehr Personalisierung und Ressourcenschonung widersprüchlich erscheinen. Philipp Wallner, Industry Manager bei Mathworks, zeigt fünf Möglichkeiten, wie dieser Spagat gelingen kann:

1. Cobots und KI für eine flexible Produktion

Seit einigen Jahren diskutiert die Automatisierungsindustrie die Vision von Losgröße 1: Wie können Produktionsanlagen Einzelstücke fertigen, ohne ineffizient zu werden? Mit den Möglichkeiten der Industrie 4.0 wird es nicht mehr lange dauern, bis diese Vision Wirklichkeit wird und eine umfassende Individualisierung in der Produktion ermöglicht.

Damit dieses Ziel erreicht werden kann, dürfen Maschinen in der Fertigung nicht mehr nur starr eingesetzt werden. Bisher werden sie meist nur für ein bestimmtes Produkt in Betrieb genommen, parametrisiert und abgestimmt, das dann über Monate oder Jahre hinweg immer wieder hergestellt wird.

Die Produktionslinien von morgen müssen flexibel sein – aufgebaut aus mehreren mechatronischen Modulen, die leicht umgestaltet und kombiniert werden können, mit immer mehr Robotern oder Cobots. Zusätzlich sollte eine KI eingebunden sein, die die Maschinen für das nächste Produkt einstellt.

2. Virtuelle Inbetriebnahme wird Realität

Da die Komplexität von Software immer weiter zunimmt und die Anzahl an Kombinationen von Softwarekomponenten steigt, werden Tests auf der Maschine immer schwieriger und zeitaufwendiger und irgendwann unmöglich. Daher ist es wichtig, die virtuelle Inbetriebnahme der Software durchzuführen, um die Fehlerfreiheit zu überprüfen.

Außerdem kann auf Grundlage von Simulationsmodellen validiert werden, ob die Anforderungen erfüllt werden, bevor die Produktionsanlage überhaupt in Betrieb ist. Innovationsführer wie Krones, der Hersteller von Flaschenabfüllanlagen, setzen bereits heute Simulationsmodelle für die virtuelle Inbetriebnahme ein.

3. Standards für vernetzte Maschinen

Da Maschinen und Module im Werk dynamisch umgestellt werden, ist es wichtig, die Vernetzung sicherzustellen. Standardisierte Protokolle wie OPC UA TSN werden eine Schlüsselrolle dabei spielen, dass Geräte verschiedener Hersteller reibungslos zusammenarbeiten. Sperrige Kabel werden verschwinden und durch drahtlose Protokolle wie 5G und seine Nachfolger ersetzt. Aber Maschinen werden nicht nur miteinander verbunden, sondern auch mit Cloud-Systemen, in denen flexible Rechenleistung zur Verfügung steht.

4. Edge Computing hilft bei der Entwicklung von KI

Die rasant steigende Rechenleistung von Industriesteuerungen und Edge-Computern sowie der Einsatz von Cloud-Systemen ebnen den Weg für eine neue Dimension der Softwarefunktion auf Produktionssystemen. KI-basierende Algorithmen optimieren den Durchsatz der gesamten Produktionslinie und senken den Verbrauch von Energie und anderen Ressourcen.

Die vorausschauende Wartung wird sich weiterentwickeln und Daten von mehreren Fabriken und Geräten verschiedener Hersteller berücksichtigen. Je nach Anforderung werden die Algorithmen sowohl auf Nicht-Echtzeitplattformen als auch auf Echtzeitsystemen eingesetzt, wie Beckhoff auf der Hannover Messe gezeigt hat.

5. Mehr Möglichkeiten für Ingenieure

Den größten Einfluss werden jedoch die Menschen haben, die in der Fabrik der Zukunft arbeiten. Indem sie Technologien und Tools von Unternehmen wie Mathworks einsetzen, werden mehr Ingenieure und Wissenschaftler an KI arbeiten. Die Fabrik der Zukunft braucht Ingenieure, die in der Lage sind, Modelle zu implementieren, mit großen Datensätzen umzugehen und die entsprechenden Entwicklungswerkzeuge zu bedienen.

Deshalb müssen Unternehmen, die Industrieanlagen bauen und betreiben, ihre Stellenausschreibungen ändern und qualifizierte Ingenieure mit einem ganz anderen Profil als bisher einstellen, um für eine Zukunft gerüstet zu sein, in der Industrie 4.0 nur der Anfang ist.