Die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden, hat sich in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Heute entstehen die meisten in großen Fabriken in Niedriglohnregionen, vor allem in Asien, aber zunehmend auch in Osteuropa und Südamerika. Für Verbraucher war das meistens von Vorteil. Produkte, die im Ausland hergestellt werden, haben Autos angetrieben, Netzwerke verbunden und den Wohnraum ausgestattet. Niedrigere Herstellungskosten haben dazu geführt, dass zunehmend mehr Produkte für eine Vielzahl an Menschen erschwinglich wurden. Es gibt jedoch Anzeichen dafür, dass dieser Ansatz an seine Grenzen stößt. Arbeitskräftepools in Produktionsländern sind erschöpft und in verbrauchernahen Produktionsumgebungen führen monotone Arbeitsabläufe zu hoher Fluktuation der Arbeitskräfte.
Individuell und regional
Parallel dazu ist die Nachfrage der Verbraucher nach lokalen, individuellen Produkten ein Trend, der stetig wächst. Studien zufolge bevorzugen mehr als 50 % der Verbraucher maßgeschneiderte Produkte. Die Mehrheit wäre sogar bereit, mehr für ein maßgeschneidertes Produkt oder eine individuelle Dienstleistung zu bezahlen. Dieses neue Konsumparadigma bietet Großunternehmen massive Chancen, in einer lokalisierten Wirtschaft erfolgreich zu sein – wenn sie bereit sind, sie zu nutzen. Der Schlüssel zur Erschließung dieser Möglichkeiten liegt in einem dezentralen Fertigungsbetrieb. Dieser basiert auf einem Netzwerk von kleineren, agileren und flexibleren Fabriken auf der ganzen Welt, die sich näher am Kunden befinden. Einfach ausgedrückt, müssen Unternehmen zunehmend global denken (in Bezug auf neue Kundenbedürfnisse), aber lokal bauen (in Bezug auf die Erfüllung dieser Bedürfnisse).
Die Möglichkeit kleinerer, verteilter Fabriken mit eigenem Ökosystemen, die regionale Märkte bedienen, steht im Gegensatz zu großen Produktionszentren, die Produkte weltweit versenden und vor allem dem Gedanken der Industrie von Kosteneffizienz und Größenordnung. Die Automatisierung erweist sich als wichtiges Bindeglied zwischen großen Unternehmen und ihren Lokalisierungsstrategien. Sie ermöglicht nicht nur die Lokalisierung in der Fertigung, sondern auch Innovationen – und das bei niedrigeren Kosten und gleichzeitig höherer Effizienz.
Software-definierter Ansatz schafft Transparenz und Skalierbarkeit
Die Lösung dieser Herausforderungen liegt in einem Prinzip, das beispielsweise bereits bei Consumer Electronic genutzt wird: softwarezentrierte Automatisierung, d. h. die Steuerung und Verwaltung der Hardware durch intelligente Software. Im expliziten Kontext der Fertigungsindustrie heißt dieser Ansatz „Software-Defined Manufacturing“. Dabei wird das Wesen des zu automatisierenden Prozesses in der Software statt in der Hardware zusammengeführt. Denn selbst die fortschrittlichsten Roboterzellen sind nur so intelligent wie die dahintersteckende Software. Die Software-definierte Produktion ist eine effektive Antwort auf viele Herausforderungen, mit denen Produktionsexperten heutzutage konfrontiert sind. Sie ermöglicht ein höheres Maß an Leistung, Qualität und Verfügbarkeit, schafft flexiblere Produktionsumgebungen, beschleunigt die Markteinführung bei Produktänderungen und Neuprodukteinführungen, automatisiert Arbeitsabläufe in einer Zeit, in der Arbeitskräftemangel besteht, und setzt neue Maßstäbe in der Automation.
Intelligente Produktion – die nächste Stufe
der Industrie
Doch erst die technischen Entwicklungen der letzten Jahre machen den Schritt in Richtung Software-Defined Manufacturing wirklich möglich. Die Evolution im Bereich der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Sehens erlauben den Einsatz von Maschinen in der Qualitätskontrolle. Cloud-Computing erleichtert die Bereitstellung, Wartung und Abrechnung von Computerressourcen. Den Gesamtüberblick stellt dabei der Einsatz von IoT-Technologie zur Verfügung, denn sie misst und analysiert die Fertigungsumgebung und deren Variablen. Damit ist Software-Defined Manufacturing der Katalysator für die Industrie 4.0 und transformiert die Fertigungsindustrie nachhaltig. Die Kombination von maschinellem Sehen, maschinellem Lernen und adaptiver Robotik bietet die Möglichkeit, Produktionsabläufe, -prozesse sowie ganze Fertigungslinien autonom zu steuern. Gleichzeitig wird die Gesamteffektivität der Produktionsausrüstung und eine größere Flexibilität der gesamten Fertigung realisiert. Die Verlagerung der Intelligenz weg von der Hardware in die Software hat einen weiteren Effekt: Die Diversität der Produktionsmaschinen wird reduziert, wodurch ihre Anwendungsmöglichkeiten zunehmen und ein vielfältigeres Aufgabenspektrum ausgeführt werden kann – gesteuert durch KI.
Von der Vision zur Praxis
Der Pionier im Bereich Software-Defined Manufacturing ist Bright Machines. Die Firma unterstützt bereits weltweit Fertigungsunternehmen in der Umsetzung der software-definierten Produktion. Basis dafür ist die Software Brightware. Die Cloud-basierte Plattform vereint Design, Engineering, Konfiguration, 3D-Simulation und Offline-Programmierung von ganzen Produktionslinien. Zusätzlich umfasst sie Monitoring- und Analyse-Anwendungen, die die Fertigungslinie mit Hilfe von KI intelligent überwachen, um eine optimale Produktionsleistung zu erzielen. Die Softwareplattform des Unternehmens stellt in Kombination mit integrierten Robotikmodulen eine Microfactory dar, die individuell konfiguriert werden kann und somit den Fertigungsanforderungen unterschiedlichster Produkte gerecht wird. Montageaufgaben wie Schrauben, Beschriften und Bestücken von Komponenten können mit der Cloud-basierten Software eingerichtet werden. Die Software generiert Anleitungen, sogenannte „Rezepte“, die zur Ausführung an die Robotikmodule, genannt Bright Robotic Cells (BRC), in der Fabrikhalle gesendet werden. Da BRCs und ihre unterstützenden Zubehörteile wie Förderbänder, Trayfeeder und End-of-Arm-Tooling vorintegriert und produktionsbereit sind, kann die Bereitstellungszeit im Vergleich zum traditionellen Hardware-Automatisierungsansatz deutlich gesenkt oder gar halbiert werden.
Die Software ist in der Lage, Rezepte zu vervielfältigen und für mehrere Produktionslinien zur Verfügung zu stellen, wodurch die Skalierung der Produktion deutlich vereinfacht wird. Die Software kann auch zur Rekonfiguration der BRC-Hardwaremodule verwendet werden, um die Produktionslinie schnell und einfach auf neue Anforderungen auszurichten. Dadurch laufen schneller wieder neue Produkte vom Band und das Automatisierungskonzept kann auf weitere Bereiche der Produktionslinie transferiert werden. So ist Automatisierung nicht nur bei der Produktion von Großserien, sondern auch bei High Mix / Low Volume Produkten möglich. All diese Faktoren sollen die Gesamtanlageneffektivität (OEE), einschließlich Produktionsdurchsatz und Ertrag deutlich verbessern und die Stückkosten senken.
Think Global – Build Local
Software-Defined Manufacturing klingt in manchen Ohren noch nach Science-Fiction – doch betrachtet man andere Bereiche, ist die Steuerung der Hardware durch Software bereits im Alltag angekommen. Sprachgesteuerte Assistenten, automatisierte Sicherheitsanlagen oder gar autonomes Fahren sind bereits Normalität. Deshalb ist es der logische nächste Schritt, die letzte Hardware-dominierte Bastion zu revolutionieren: Die Fertigung. Denn nur eine intelligente Fertigung ermöglicht eine wirtschaftliche Umsetzung eines „Think Global, Build Local“- Ansatzes.
