Industrie 4.0 | Smart Factory

Was ist Industrie 4.0?

Industrie 4.0 steht für den technologischen Wandel in der produzierenden Industrie. Dabei werden die Ziele Produktivitätssteigerung, Kostensenkung und Flexibilisierung der Fertigung verfolgt. Grundlage dafür ist ein datengetriebenes Management: Das heißt, es müssen alle produktionsrelevanten Daten, z.B. aus Maschinen und Komponenten erfasst und weiterverarbeitet werden. Auf Grundlage der Daten können effektive Entscheidungen getroffen werden, um so eine Optimierung in Produktion und Logistik zu erreichen. 
 
Retrofitting gilt dabei als kostensparende Lösung, bei der bestehende Maschinen und Anlagen (Brownfield) mit Sensorik ausgestattet und durch Einführung neuer Technologien mit dem Internet verbunden werden (Industrial Internet of Things, IIoT). Die Anbindung an das IoT ermöglicht die Erfassung sowie die Verfügbarkeit von Daten in Echtzeit, eine Übersicht der Maschinenverfügbarkeit und darauf basierend eine effektive Steuerung der einzelnen Produktionsschritte. Eine vollständig vernetzte Fabrik wird als Smart Factory bezeichnet und beschreibt eine intelligenten Produktionsumgebung, in der sich Fertigungsanlagen und Logistiksysteme durch Einsatz von IoT und KI weitgehend selbst organisieren und Mensch und Roboter sich nicht nur ergänzen, sondern zusammenarbeiten.
Retrofitting Smart Factory

Vorteile einer Smart Factory

  1. Nachhaltigkeit & CO2-freundliche Produktion
    • Energieverbrauch überwachen
    • Übermäßige Verbräuche vermeiden
    • Reduzierung von Papierdokumentation
    • Ressourcen effizient nutzen
    • Weniger Produktionsausschuss
  2. Produktivitätssteigerung & Reduzierung von Ausschuss
    • Identifizierung der Ursachen von Stillständen
    • Lokalisierung von Flaschenhälsen (Schwachstellen)
    • Optimierte Maschinenauslastung
    • Maximierte Produktionszeiten
    • Routenoptimierung
    • Berechnung der exakten GAE (Gesamtanlageneffektivität)
  3. Verbessertes Arbeitsumfeld
    • Reduzierung von Suchzeiten
    • Höhere Sicherheit für Mitarbeiter
    • Unterstützung der alltäglichen Arbeit mit IoT
    • Erleichterte Arbeitsschritte
    • Übernahme von Routineaufgaben
  4. Kostenoptimierung
    • Geringere Verbrauchs-/Energiekosten
    • Minimierte Stillstandzeiten
    • Kontinuierlicher Materialfluss
    • Automatisierung von manuellen Arbeitsschritten
    • Reduzierung des Aufwands von Bestückung
    • Einsparung durch besseres Design von Arbeitsprozessen
    • Einsetzen neuer Technologien (z.B. bei Leiterplatten, Kabeln, Baugruppenträgern)
Nachhaltigkeit & CO2-freundliche Produktion
  • Energieverbrauch überwachen
  • Übermäßige Verbräuche vermeiden
  • Reduzierung von Papierdokumentation
  • Ressourcen effizient nutzen
  • Weniger Produktionsausschuss
Produktivitätssteigerung & Reduzierung von Ausschuss
  • Identifizierung der Ursachen von Stillständen
  • Lokalisierung von Flaschenhälsen (Schwachstellen)
  • Optimierte Maschinenauslastung
  • Maximierte Produktionszeiten
  • Routenoptimierung
  • Berechnung der exakten GAE (Gesamtanlageneffektivität)
Verbessertes Arbeitsumfeld
  • Reduzierung von Suchzeiten
  • Höhere Sicherheit für Mitarbeiter
  • Unterstützung der alltäglichen Arbeit mit IoT
  • Erleichterte Arbeitsschritte
  • Übernahme von Routineaufgaben
Kostenoptimierung
  • Geringere Verbrauchs-/Energiekosten
  • Minimierte Stillstandzeiten
  • Kontinuierlicher Materialfluss
  • Automatisierung von manuellen Arbeitsschritten
  • Reduzierung des Aufwands von Bestückung
  • Einsparung durch besseres Design von Arbeitsprozessen
  • Einsetzen neuer Technologien (z.B. bei Leiterplatten, Kabeln, Baugruppenträgern)

Die Lösung Comarch Industrie 4.0

MES als Basiskomponente

(Manufacturing Execution System, dt.: Fertigungsmanagementsystem, Produktionsleitsystem)

Mit MES werden mittels Sensorik alle produktionsbezogenen Daten erfasst und verarbeitet. Die Daten dienen als Grundlage zur Berechnung verschiedener für die Produktion relevanter Informationen: GAE (OEE), Verfügbarkeit von Maschinen, Ursache von Maschinenstillständen, Produktionsausschusses (Anzahl OK/NOK-Teile).

Wenn Daten in Echtzeit erfasst und in das MES-System übertragen werden, d.h. live verfügbar sind, lassen sich ganze Produktionsprozesse bis hin zu einzelnen Produktionsschritte überwachen und effektiv steuern. Dazu können Regeln definiert und entsprechende Personen (z.B. Schichtleiter) hinterlegt werden, die bei bestimmten bzw. kritischen Produktionsereignisse benachrichtigt werden.  

MES entwickelt sich also weiter zu MOM (Manufacturing Operations Management). Von „Execution“ (Steuerung) zur Produktionsoptimierung (Regelung). Ein MOM gibt Übersicht zur Optimierung von Produktionsabläufen auf Basis von Echtzeitdaten, die direkt von den Produktionsmaschinen abgegriffen werden. Meist erfolgt dabei der Datenbezug über einen Retrofit mit IoT-Sensorik. MOM wird es erlauben, die Produktion in allen Lebenszyklen und in Echtzeit zu optimieren:

  • Unmittelbare Ausführung von Produktionsaufträgen
  • Schnelle Reaktion auf Auftragsänderungen, Abweichungen im Produktionsprozess und Disparitäten in der Produktion
  • Übersicht der Maschinenzustände und Maschinenauslastung
  • Rückverfolgbarkeit der eingesetzten Maschinen und Komponenten (z.B. Qualitätssicherheit/Qualitätskontrolle)
  • Effektive Qualitätsprüfung
     

MES - MOM

Predictive Maintenance

Als optionale Komponente der Lösung Comarch Industrie 4.0, ermöglicht Predictive Maintenance eine Übersicht aller anstehenden Wartungsarbeiten. Auf Basis der Daten informiert das System frühzeitig über den Verschleiß und den notwendigen Austausch einer bestimmten Komponente, sodass die Produktion reibungslos abläuft. Dazu können Regeln hinterlegt werden, die z.B. die Abnutzung einer bestimmten Komponente definiert.

Funktionalitäten von Comarch MES

 
Weitere Lösungen für den Bereich Industrie 4.0

Asset Tracking

Comarch Asset Tracking ermöglicht die Lokalisierung und Überwachung von wesentlichen Betriebsmitteln und Gütern in Echtzeit. Indem Assets eine sogenannte digitale Identität erhalten, werden Informationen zu deren Standort, Status und Position transparent bereitgestellt. So lassen sich kostenintensive Suchzeiten nach Betriebsmitteln reduzieren, Engpässe und Ursachen für Stillstände ermitteln sowie Prozesse – von einzelnen Produktionsschritten bis hin zu vollständigen Lieferketten – optimieren.

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Smart Metering for Industry

Das intelligente Messystem dient zur Überwachung des tatsächlichen Energieverbrauchs pro Produktionslauf (bzw. des Betriebsstoffverbrauchs). Auf Basis der erfassten Verbrauchsdaten lassen sich energieintensive Produktionsprozesse ermitteln, Leckagen identifizieren, Energieverschwendung vermeiden und Kosten einsparen.

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Integration mit ERP-System

Im ERP-System werden alle (Kunden-) Aufträge hinterlegt, die durch die Integration von Industrie 4.0 und ERP automatisch, inklusiv aller produktionsrelevanten Auftragsinformationen, in das MES-System übertragen werden. Die Produktion kann so mit nur einem Knopfdruck gestartet werden. Gleichzeitig erfolgt eine Rückmeldung an das ERP-System, z.B. hinsichtlich des aktuellen Produktionsstatus eines bestimmten Auftrags oder des Ressourcenverbrauchs, sodass ggf. Rohstoffe nachbestellt werden können.

Smart Factory ERP und IoT

  • "Ausschlaggebend für die Auswahl der Lösung IoT Industrie 4.0 der Firma Comarch war der Bedarf nach einer modernen und offenen Kommunikationsplattform, die sich auch für künftige Digitalisierungsprojekte in der Produktion eignet. Gleichzeitig standen wir vor der Herausforderung, Maschinen, die auf unterschiedlichem technischen Stand sind, miteinander zu integrieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf Standardisierung, Zuverlässigkeit und Informationssicherheit."

    Andy Kunz – IT-Leiter/BPM bei Ditzler
     

    Zur Case Study (Smart Metering)      Zur Case Study (Industrie 4.0)

  • "Comarch kennt unser Unternehmen, unsere Prozesse und unser Qualitätsdenken und kann all dies in einer ganzheitlichen Software abbilden."

    Matthias Iseli, Geschäftsführer von Abnox
     
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    Anwendung von Industrie 4.0 & IoT in der Praxis

    1. Direct-to-Customer-Vertrieb
    2. Immer häufiger entscheiden sich Produktionsunternehmen dafür, den Endkundenvertrieb direkt zu gestalten. Der Verzicht auf Zwischenhändler hat viele Vorteile, unter anderem höhere Margen, die direkte Markenpositionierung beim Endkunden und unter Umständen ein Alleinstellungsmerkmal gegenüber Wettbewerbern. Um diese vielfältigen Arten von Kunden parallel zu bedienen, bedarf es eines ERP-Systems, welches dieses multidimensionale Geschäft exakt abbilden kann und alle Daten in Echtzeit synchronisiert. Mit einer Anbindung an eine IoT-Plattform ist zudem eine vollautomatisierte Fertigung nach Kundenwunsch möglich und sinnvoll.
       
    3. Angebotserweiterung durch Dienstleistungen
    4. Mit dem Einsatz von Industrie 4.0 Lösungen wie einer IoT-Plattform können Produkte intelligent gemacht werden. Mithilfe von Sensoren, die an das Produkt angebracht werden, wird über das Internet of Things eine direkte und vollautomatische Meldung an das ERP-System gegeben, wann das Produkt Pflege oder Wartung benötigt.  
    5. Digitalisierung der Nachschubversorgung
    6. In einer Fließbandfertigung wie im vorliegenden Fall können diverse Materialien aus bestimmten Gründen (z.B. Volumen) nicht vor Ort bereitgestellt werden. Ziel war eine Automatisierung der Nachbefüllung nicht bestandsgeführter Produktionsmaterialien an der Produktionslinie. Die kontinuierliche Nachschubsteuerung, wurde dabei mit dem Modell von E-Kanban umgesetzt. Durch den Smart Button und die IoT-Anbindung lässt sich das klassische Kanban deutlich verschlanken und Probleme wie Verzögerungen, Fehler und Ausfälle vermeiden.
       
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    7. Smart Metering
    8. Schwer zugängliche Maschinen wurden unzureichend überwacht. Informationen zu Prozessparametern wie Füllstand oder möglichem Wartungsbedarf konnten nur manuell erfasst werden, was bei der schlechten Erreichbarkeit mit großem Aufwand verbunden war. Im konkreten Fall war eine Durchflussmessung jener Maschinen unmöglich, welche tief unter der Erdoberfläche verbaut waren.
       
    9. Retrofitting mit IoT
    10. Zielsetzung war in diesem Fall, eine von vielen manuellen Arbeitsvorgängen geprägte Montagelinie zu digitalisieren, um eine stetige Kommunikation mit dem ERP-System zu ermöglichen. Bestehende Maschinen sollten in smarte Apparate verwandelt werden. Beide Ansätze zielten auf eine Effizienzsteigerung der Produktionslinie und eine Verringerung der Fehlerquote.
       
    11. Asset Tracking
    12. Inspiriert vom Einsatz im Einzelhandel wurden Comarch Beacons für die Umsetzung eines Track & Trace-Systems einer automobilen Supply Chain eingesetzt. Es ermöglicht die lückenlose Nachverfolgung von Bauteilen, Ladungsträgern und Betriebsmitteln mit Hilfe der via Bluetooth angebundenen Beacons. Diese Sender sind so klein, dass sie sich auch bei kleinteiligeren Gegenständen anbringen lassen. 
       
    13. RTLS 3.0 und IoT
    14. Ziel war eine berührungslose, automatisierte Rückmeldung aus der Produktionslinie direkt in das ERP-System. In einem ersten Schritt geht beispielsweise über einen Webshop eine Bestellung ein. Sofort wird in Comarch ERP ein entsprechender Produktionsauftrag gestartet. Mitarbeiter identifizieren sich an den einzelnen Stationen mittels RTLS-Tags. Sobald der Mitarbeiter in den für ihn autorisierten Bereich eintritt, wird er vom System erkannt und kann mit der Arbeit beginnen.
       
    Direct-to-Customer-Vertrieb
    Immer häufiger entscheiden sich Produktionsunternehmen dafür, den Endkundenvertrieb direkt zu gestalten. Der Verzicht auf Zwischenhändler hat viele Vorteile, unter anderem höhere Margen, die direkte Markenpositionierung beim Endkunden und unter Umständen ein Alleinstellungsmerkmal gegenüber Wettbewerbern. Um diese vielfältigen Arten von Kunden parallel zu bedienen, bedarf es eines ERP-Systems, welches dieses multidimensionale Geschäft exakt abbilden kann und alle Daten in Echtzeit synchronisiert. Mit einer Anbindung an eine IoT-Plattform ist zudem eine vollautomatisierte Fertigung nach Kundenwunsch möglich und sinnvoll.
     
    Angebotserweiterung durch Dienstleistungen
    Mit dem Einsatz von Industrie 4.0 Lösungen wie einer IoT-Plattform können Produkte intelligent gemacht werden. Mithilfe von Sensoren, die an das Produkt angebracht werden, wird über das Internet of Things eine direkte und vollautomatische Meldung an das ERP-System gegeben, wann das Produkt Pflege oder Wartung benötigt.  
    Digitalisierung der Nachschubversorgung

    In einer Fließbandfertigung wie im vorliegenden Fall können diverse Materialien aus bestimmten Gründen (z.B. Volumen) nicht vor Ort bereitgestellt werden. Ziel war eine Automatisierung der Nachbefüllung nicht bestandsgeführter Produktionsmaterialien an der Produktionslinie. Die kontinuierliche Nachschubsteuerung, wurde dabei mit dem Modell von E-Kanban umgesetzt. Durch den Smart Button und die IoT-Anbindung lässt sich das klassische Kanban deutlich verschlanken und Probleme wie Verzögerungen, Fehler und Ausfälle vermeiden.
     
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    Smart Metering
    Schwer zugängliche Maschinen wurden unzureichend überwacht. Informationen zu Prozessparametern wie Füllstand oder möglichem Wartungsbedarf konnten nur manuell erfasst werden, was bei der schlechten Erreichbarkeit mit großem Aufwand verbunden war. Im konkreten Fall war eine Durchflussmessung jener Maschinen unmöglich, welche tief unter der Erdoberfläche verbaut waren.
     
    Retrofitting mit IoT
    Zielsetzung war in diesem Fall, eine von vielen manuellen Arbeitsvorgängen geprägte Montagelinie zu digitalisieren, um eine stetige Kommunikation mit dem ERP-System zu ermöglichen. Bestehende Maschinen sollten in smarte Apparate verwandelt werden. Beide Ansätze zielten auf eine Effizienzsteigerung der Produktionslinie und eine Verringerung der Fehlerquote.
     
    Asset Tracking
    Inspiriert vom Einsatz im Einzelhandel wurden Comarch Beacons für die Umsetzung eines Track & Trace-Systems einer automobilen Supply Chain eingesetzt. Es ermöglicht die lückenlose Nachverfolgung von Bauteilen, Ladungsträgern und Betriebsmitteln mit Hilfe der via Bluetooth angebundenen Beacons. Diese Sender sind so klein, dass sie sich auch bei kleinteiligeren Gegenständen anbringen lassen. 
     
    RTLS 3.0 und IoT
    Ziel war eine berührungslose, automatisierte Rückmeldung aus der Produktionslinie direkt in das ERP-System. In einem ersten Schritt geht beispielsweise über einen Webshop eine Bestellung ein. Sofort wird in Comarch ERP ein entsprechender Produktionsauftrag gestartet. Mitarbeiter identifizieren sich an den einzelnen Stationen mittels RTLS-Tags. Sobald der Mitarbeiter in den für ihn autorisierten Bereich eintritt, wird er vom System erkannt und kann mit der Arbeit beginnen.
     

    Videos zum Thema IoT

    Wie funktioniert Smart Metering for Industry?

    Industrie 4.0: Retrofitting & Smart Factory

    Fabriken der Zukunft

    Comarch Smart Metering

    Internet of Production

    Digitalisierung der Fertigung

    Industrie 4.0 im Mittelstand

    Comarch Beacon

    News & Artikel zum Thema Industrie 4.0

    Webcast: Industrie 4.0

    Mit IoT-Lösungen Prozesse zukunftssicher digitalisieren

    In unserem Webcast erfahren Sie, wie es Ihnen gelingen kann, mit Hilfe von innovativen IoT-Lösungen für Industrie 4.0 Resilienz gegenüber den sich dynamisch verändernden Wirtschaftsbedingungen zu zeigen und Vorgänge auf Produktions- und Geschäftsebene zu optimieren.

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