Digitalisierung in der Fertigung: Industrie 4.0 und digitale Transformation vorantreiben

Was ist die digitale Transformation in der Fertigung?

Die digitale Transformation, d. h. die unternehmensweite Digitalisierung von Unternehmen, wirkt sich direkt auf Menschen, Prozesse und Technologien aus. Sie erfindet die Art und Weise, wie Fertigungsunternehmen geführt werden, neu und versetzt sie in die Lage, sich schnell an neue Marktbedingungen und Kundenbedürfnisse anzupassen. Das Internet der Dinge hat beispielsweise dazu geführt, dass die Menschen stärker mit ihrem Zuhause vernetzt sind, so wie auch die Hersteller stärker mit ihrem Betrieb vernetzt sind. Intelligente Haushaltsgeräte sammeln Informationen und tauschen sie untereinander in einer integrierten Plattform aus und automatisieren ihre Aktionen auf der Grundlage der Präferenzen des Besitzers, oft mit nur einer einzigen Anwendung. Diese Nutzung von Daten hat es uns ermöglicht, effizienter zu sein und Prozesse im Laufe der Zeit zu optimieren.

Die digitale Transformation ist schnell zu einer Voraussetzung geworden, um in der heutigen Fertigungswelt wettbewerbsfähig zu bleiben und positive Ergebnisse zu erzielen, wie z. B.:

• Datengetriebene Abläufe
  
  
• Gesteigerte Gewinne
  
  
• Bessere Anwendung für Kunden
  
  
• Gesteigerte Innovation
  
  
• Verbesserte Agilität
  
  
• Verbesserte Wettbewerbsfähigkeit
  
  

Frost & Sullivan hat beobachtet, dass der Einsatz von Technologie seit dem Beginn von Industrie 4.0 im April 2011 zum Mainstream geworden ist. Daten sind heute das wertvollste und transformativste Gut. Die Nutzung dieser Daten zur Erweiterung des Wissens und zur Entwicklung umsetzbarer Erkenntnisse wird es Industrieunternehmen ermöglichen, ihre Fertigungsprozesse weiter zu optimieren.

Auswirkungen der digitalen Transformation auf die Fertigung

Die digitale Transformation kann sich auf jeden Teil des Unternehmens auswirken; sie kann ein datengesteuertes Unternehmen mit steigenden Gewinnen ermöglichen:

• Gesteigerte Produktionseffizienz (bis zu 30%) durch geringere Emissionen und Abfälle, verbesserte Energieeffizienz und bessere Sicherheits- und Arbeitsbedingungen
  
  
• Senkung der Betriebskosten (bis zu 25%) durch flexible und dezentrale Produktion und eine durch einen Digital Thread integrierte Wertschöpfungskette
  
  
• Verbesserte Kapitalnutzung durch Reduzierung von Ausfallzeiten und Lagerbeständen
  
  
• Höhere Qualität durch Massenanpassung
  
  
• Neue Geschäftsmodelle und Einnahmeströme durch dienstleistungs- und abonnementbasierte Umsatzmodelle

Zusammen können diese Vorteile die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) senken, die Sicherheit verbessern, die Skalierbarkeit erhöhen, die Anwendung verbessern und für mehr Mobilität sorgen - und damit eine echte, greifbare Auswirkung auf ein Unternehmen haben. Die digitale Transformation kann auch zu wichtigen Zielen wie Produktqualität, Arbeitssicherheit, Effizienz und Durchsatz sowie Nachhaltigkeit beitragen.

Qualität

Um wettbewerbsfähig zu bleiben, ist eine stärkere Ausrichtung auf den Kunden unerlässlich. Um sich zu differenzieren, verbessern Unternehmen die Produktqualität, schaffen einzigartige Anwendungen für ihre Kunden und bieten ein höheres Serviceniveau an. Die digitale Transformation unterstützt diese Ziele und senkt gleichzeitig die Kosten.

Sicherheit

Die digitale Transformation ermöglicht eine verbesserte Schulung und Einarbeitung, wodurch Unternehmen mit dem Wettbewerb Schritt halten und die Komplexität der heutigen Fertigungsprozesse bewältigen können. Darüber hinaus kann die Echtzeitüberwachung Herstellern helfen, potenzielle Sicherheitsprobleme vorherzusagen und zu lösen, bevor sie auftreten. Muster in den Daten können Warnungen für fehlerhafte Ausrüstung oder unsichere Bedingungen auslösen.

Durchsatz

Die Maximierung des Produktionsdurchsatzes ist der Grundstein für ein Umsatzwachstum. Die Fähigkeit Ihres Unternehmens, die Nachfrage zu befriedigen und einen Wettbewerbsvorteil aufrechtzuerhalten, beginnt mit dem kontinuierlichen Übertreffen von Erwartungen. Die digitale Transformation ermöglicht Tools wie Anlagenüberwachung in Echtzeit und prädiktive Analysen, mit denen Sie Probleme vorhersehen können, bevor sie auftreten, und die Mitarbeiter in die Lage versetzen, Probleme schnell zu beheben, sobald sie auftreten - was ungeplante Ausfallzeiten weiter reduziert und den Durchsatz maximiert.

Nachhaltigkeit

Digitale Werkzeuge werden eingesetzt, um eine nachhaltigere Zukunft zu unterstützen, angefangen beim Produktdesign und der Technik. Die digitale Transformation wirkt sich in zweierlei Hinsicht auf die Nachhaltigkeit aus. Erstens bedeutet nachhaltiges Design, dass Ingenieure Materialien, Prozesse und Logistik sorgfältiger berücksichtigen können, was zu einem geringeren Material- und Energieverbrauch, weniger Emissionen und weniger Abfall führt. Darüber hinaus sehen sich die Unternehmen einem zunehmenden Druck ausgesetzt, die Emissionen in ihrem gesamten Betrieb zu reduzieren. Die IoT-Technologie kann Unternehmen die nötigen Einblicke geben, um Ineffizienzen zu verstehen und datengesteuerte Entscheidungen zu treffen, die den Betrieb optimieren und die Ressourcennutzung verbessern.

Die wichtigsten Vorteile der Digitalisierung in der Fertigung

Die digitale Transformation ist zu einer Voraussetzung für das Überleben in der heutigen industriellen Welt geworden. Während dies früher ein mittelfristiges Ziel war, haben die schwierigen Marktbedingungen dazu geführt, dass Technologieinvestitionen und Digitalisierung in allen Branchen oberste Priorität haben.

Digitale Konnektivität

Unter Digitalisierung versteht man die Nutzung digitaler Daten, digitaler Technologien und digitaler Strategien, um Prozesse, Funktionen oder Abläufe zu ermöglichen, zu verbessern oder zu automatisieren. Außerdem werden Geschäftsmodelle umgestaltet, neue Einnahmequellen geschaffen, neue Produkte und Dienstleistungen entwickelt und Daten in Wissen und verwertbare Erkenntnisse umgewandelt.

Betriebsführung

Unternehmen, die sich schnell anpassen, um ihren Ansatz der digitalen Transformation zu implementieren und aufrechtzuerhalten, sind besser in der Lage, auf die lang anhaltenden Veränderungen in den Betriebsumgebungen zu reagieren, die durch die COVID-19-Pandemie und die nachfolgenden Unterbrechungen der Lieferkette verursacht werden. Die Flexibilität und Bereitschaft, die die Digitalisierung den Abläufen hinzufügt, ermöglicht es den Unternehmen mit erfolgreicher digitaler Transformation, sich einen beträchtlichen Vorteil gegenüber ihren weniger proaktiven Konkurrenten zu verschaffen.

3 Beispiele für die Digitalisierung in der Fertigung

Die Digitalisierung in der Fertigung sieht in jedem Unternehmen anders aus. Die digitale Transformation ist zwar kein Einheitsansatz, aber alle Anwendungsfälle der Digitalisierung bieten Möglichkeiten, Mitarbeiter zu befähigen, Kunden einzubinden, Abläufe zu optimieren und Produkte und Dienstleistungen zu verändern.

Industrielle IoT-Sensoren

Das Internet der Dinge (IoT) ist eine grundlegende Technologie für Industrie 4.0-Initiativen, die vernetzte intelligente Sensoren, Betätigungselemente und mehr nutzt, um Menschen, Produkte und Prozesse miteinander zu verbinden. Mithilfe von IoT-Plattformen können Sie industrielle Daten verbinden, überwachen, analysieren und darauf reagieren, um die folgenden Vorteile zu erzielen:

• Maximieren Sie Ihren Umsatz, indem Sie ungeplante Ausfallzeiten und betriebliche Hindernisse beseitigen, um den Umsatz zu steigern. IoT kann Ihnen helfen, neue Märkte zu erschließen, den Durchsatz zu verbessern und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.
  
  
• Schnellere Markteinführung durch schnelle Anwendungsentwicklung. IoT-Plattformen ermöglichen es Ihnen, bestehende Anlagen um neue Funktionen zu ergänzen und zu erweitern.
  
  
• Senken Sie die Betriebskosten, indem Sie industrielle Daten aus vernetzten Produkten und Systemen nutzen, um die Produktivität und Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten, indem Sie Engpässe beseitigen und die Effizienz steigern.
  
  
• Verbessern Sie die Qualität durch Skalierung Ihrer Produkt-, Service- und Betriebsabläufe.

Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung)

Predictive Maintenance analysiert kontinuierlich den Zustand von vernetzten Anlagen und Geräten, um die Wahrscheinlichkeit von ungeplanten Ausfallzeiten oder Maschinenausfällen zu verringern. Es handelt sich um eine transformative Anwendung des IoT mit enormen Vorteilen, wie z. B.:

• Geringere Ausfallzeiten: Predictive Maintenance ermöglicht es Technikern, Probleme im Voraus zu erkennen und zu beheben, bevor es zu einem Ausfall der Anlage kommt.
  
  
• Höhere Produktivität der Mitarbeiter: Die Produktivität der Mitarbeiter muss nicht wegen einer unerwarteten Störung oder eines Ausfalls unterbrochen werden. Predictive Maintenance richtet sich nach den Arbeitsplänen der Mitarbeiter.
  
  
• Geringere Kosten für den Außendienst: Durch die vorausschauende Wartung von Maschinen können Serviceabteilungen erhebliche Kosteneinsparungen und einen höheren ROI erzielen.
  
  
• Verbessertes Produktdesign: Durch die Nutzung der IoT-Daten, die von den Sensoren Ihrer Maschine erfasst werden, können Produktdesigner diese wichtigen Informationen nutzen, um durchdachte Designentscheidungen zu treffen.
  
  
• Verbesserte Arbeitssicherheit: Ein unerwarteter Ausfall oder eine Fehlfunktion kann zu gefährlichen Arbeitsbedingungen für Ihre Mitarbeiter führen. Durch die Vorhersage, wann eine Störung auftreten könnte, kann der Service abgeschlossen werden, bevor eine Maschine gefährlich wird.

Intelligente Fertigung (Smart Manufacturing)

Intelligente Fertigungslösungen können durch verschiedene Strategien zur kontinuierlichen Verbesserung ein neues Maß an Innovation, Produktivität und Wachstum freisetzen. Diese Lösungen helfen Unternehmen, Schritt zu halten und wettbewerbsfähig zu bleiben, indem sie:

• die Betriebskosten durch vernetzte Überwachung und Analyse, um Arbeits-, Material- und Gemeinkosten um bis zu 12% senken.
  
  
• das Umsatzwachstums und Steigerung der Produktionsleistung um bis zu 30 % durch Verkürzung der Vorlaufzeiten, Losgrößen und der Markteinführungszeit steigern.
  
  
• die Effizienz Ihrer Anlagen steigern, indem Sie Umrüstzeiten, ungeplante Ausfallzeiten und Ihren WIP-Bestand reduzieren.

Fallstudien

Rockwell Automation

Rockwell Automation, ein weltweit tätiger Hersteller und führender Technologieanbieter, benötigte eine Standardisierung seiner Abläufe und die Möglichkeit, Verbesserungen an sechs Standorten weltweit umzusetzen. In Zusammenarbeit mit PTC wurde die FactoryTalk Innovation Suite entwickelt, die unter anderem folgende Funktionen bietet:

• Intelligente Anlagenoptimierung, die einen höheren Durchsatz, Predictive Maintenance und verbesserte Analysen ermöglicht
  
  
• Digitale Produktivität der Mitarbeiter, Lösung von Problemen wie mangelnde Sichtbarkeit, Maschinenleistung und hohe Mitarbeiterfluktuation
  
  
• Operative Intelligenz im Unternehmen, die Rockwell Automation die Möglichkeit gibt, nach neuen Innovationen zu suchen und Intelligenz in den täglichen Betrieb einzubringen. Diese unternehmensweite betriebliche Intelligenz kann die Leistung in allen Fabriken verbessern - durch kontinuierliche Identifizierung von Engpässen, umsetzbare KPIs und Priorisierung von Schäden.

Rockwell Automation wird sich bei der weiteren Optimierung der Abläufe und der Erweiterung der Möglichkeiten für Mitarbeiter auf seine vernetzten Systeme und seine flexible Technologie verlassen, um neue Innovationen zu ermöglichen.

Evyap

Um mit der Konkurrenz mithalten zu können, muss man sich zu kontinuierlichen Verbesserungen verpflichten und bereit sein, interne Abläufe zu überprüfen und zu verfeinern - selbst wenn dies bedeutet, Mitarbeiter auf ein neues digitales Transformationsvorhaben zu führen. Evyap nutzte die ThingWorx- und Kepware-Server von PTC, um den Ausschuss um 23% zu reduzieren, 1.500 Arbeitsstunden durch die Digitalisierung aller Papierformulare einzusparen und die Rate der Sicherheitsvorfälle um 60% zu verbessern, wobei eine Ausweitung auf alle 50 Produktionslinien geplant ist. Das Projekt führte nicht nur zu einem verbesserten Datenerfassungssystem, sondern auch zu einer Möglichkeit für Evyap, Zeit zu sparen und seine Mitarbeiter in Dienstleistungen wie Aktionsplanung, tägliche Richtungsvorgaben und Fehlerbehandlung einzubinden. Darüber hinaus konnte jeder von einem Mitarbeiter gefundene Produktions-, Wartungs-, Qualitäts- oder Sicherheitsfehler in die ThingWorx-gestützte Anwendung mit einer klaren und detaillierten Problemdefinition und Fotos eingegeben werden. Derselbe Mitarbeiter konnte auch den Status von Rückmeldungen oder Maßnahmen nachverfolgen und sich so stärker engagieren und effizienter arbeiten, anstatt E-Mails, Tabellenkalkulationen oder Tracker zu verwenden. Diese Verbesserungen waren der Schlüssel zu einem geschlossenen Problemlösungskreislauf, der von den Mitarbeitern mitgetragen wird.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen "Digitization" und "Digitalization"?

Die englische Sprache unterscheidet zwischen "Digitization" und "Digitalization".

"Digitization" ist die Erfassung von Informationen über das Unternehmen, Produkte und Prozesse in digitaler Form. Sie ermöglicht die Verarbeitung, Übertragung und Nutzung von Daten und schafft die Grundlage für die Digitalisierung. Dies kann das Einscannen eines Papierdokuments, die Eingabe von Datenpunkten in eine Excel-Tabelle oder die Aufzeichnung von Präsentationen und deren Umwandlung in digitale Dateien umfassen.

"Digitalization" (Digitalisierung) bedeutet die Anwendung digitaler Technologien zur Verbesserung oder Implementierung funktionaler Prozesse, die die Vorteile von Daten in digitalem Format nutzen. Sie verwandelt Daten in Wissen und umsetzbare Erkenntnisse. Die Entwicklung eines Produkts in einer CAD-Umgebung anstelle eines Zeichentischs oder die Erfassung und Analyse von Fertigungsdaten mithilfe einer IoT-Plattform anstelle der manuellen Erfassung sind Beispiele für die Digitalisierung in der Fertigung.

Wie wird die digitale Technologie in der Fertigung eingesetzt?

Es gibt Tausende von Verbesserungsmöglichkeiten, die die digitale Transformation bieten kann. Globaler Wettbewerb und Herausforderungen in der Lieferkette erschweren oft die Fertigungsprozesse. Ganz gleich, ob die Kunden verlangen, dass maßgeschneiderte Lösungen von zunehmender Komplexität schneller geliefert werden, oder ob qualifizierte Mitarbeiter in einem noch nie dagewesenen Ausmaß ausscheiden, Fertigungsunternehmen sind in einem Wettlauf um die Einführung der Industrie 4.0-Technologie.

Problem-Identifizierung in Echtzeit, Ursachenanalyse und ein geschlossener Leistungskreislauf sind für eine kontinuierliche Verbesserung unerlässlich. Die digitalen Fertigungslösungen von PTC können Ihre Betriebsabläufe mit realen, wirkungsvollen Anwendungsfällen revolutionieren, z. B:

• Anlagen-Benchmarking: Verbessern Sie die Datenerfassung und -analyse für alle Anlagen, Geräte und Linien. Verschaffen Sie sich ein klareres Bild von der Leistung und nehmen Sie sinnvollere Verbesserungen vor.
  
  
• Erzielen Sie produktivere Mitarbeiter: Setzen Sie Technologien ein, um Ihr wertvollstes Kapital zu stärken - die Mitarbeiter an der Front Ihrer Fabrik.
  
  
• Gleichzeitige Entwicklung: Beginnen Sie die Fertigung parallel zur Entwicklung und bleiben Sie auf dem Laufenden, indem Sie Zugriff auf die neuesten Konstruktionsänderungen haben und diese sichtbar machen. Beschleunigen Sie die Produktion und senken Sie die Kosten für Nicht-Qualität durch einen nahtlosen Digital Thread.
  
  
• Verbesserung der OEE: Die digitale Fertigung kann bisher nicht gemessene KPIs aufdecken, um versteckte Ineffizienzen zu finden - und zu beheben -, indem Ausfallzeiten minimiert und Umrüstungen beschleunigt werden.

Frost & Sullivan schätzt, dass fast die Hälfte der Industrieunternehmen weltweit einen messbaren Nutzen aus der Umwandlung von Daten in verwertbare Erkenntnisse ziehen und die Geschäftsergebnisse voll ausschöpfen, je nach digitalem Reifegrad des Unternehmens. Die industrielle Anwendung digitaler Technologien hat zu einer Vielzahl von Anwendungsfällen geführt, die eine Transformation der Fabrik ermöglichen und sich direkt auf Umsatz, Operational Excellence, Produktionseffizienz, Arbeitsbedingungen, Qualität, Serviceoptimierung und Kundenzufriedenheit auswirken.