Simulation Digitale Fabrik: Wie auch KMU profitieren

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Das Projekt „digitale Fabrik“ war lange Zeit überwiegend großen Konzernen vorbehalten, die die nötigen Kapazitäten und Ressourcen aufwenden konnten. Mittlerweile haben sich Technologien sowie der Zugang zu Softwareangeboten gewandelt – Stichwort Cloud – sodass auch Mittelständlern die Möglichkeiten der digitalen Fabrik offenstehen.

Um die eigene Fertigung fit für die Zukunft zu machen, ist es keinesfalls notwendig, die gesamte Fabrik in einem Zug zu digitalisieren. Zielführender ist es, schrittweise vorzugehen und drängende Bereiche zu priorisieren. Dieser Ansatz bricht das hochkomplexe Projekt auf greifbare Prozesse sowie Arbeitsschritte herunter. Alle Aktivitäten zahlen trotzdem auf das große Gesamtziel einer möglichst digitalen Fertigung ein. Einen konkreten Startpunkt definieren Unternehmen demnach individuell entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Digitale Entwicklung, Planung und Konstruktion

Die erste, in der Praxis häufige Anwendung des Konzepts „digitale Fabrik“ betrifft die Planung der Herstellung von Produkten. Ein Maschinenbauer, der ein komplexes Produkt wie beispielsweise landwirtschaftliche Maschinen individuell nach den Kundenbedürfnissen fertigt, profitiert besonders davon, bestehende Daten aus der Konstruktion zu nutzen und in die Produktion zu übertragen. Das Ziel der Digitalisierung ist hier, einen nahtlosen Übergang zwischen Entwicklungsstücklisten und Fertigungsstücklisten herzustellen. Die entstandenen durchgängigen Prozesse reduzieren signifikant die Komplexität und die Zeit bis zum Start der Produktion. Eine weitere Möglichkeit, wie digitale Abläufe die Effizienz erhöhen, ist die Simulation von Produktionsvorgängen. Üblicherweise müssen Roboter, Maschinen oder Anlagen manuell programmiert und für diese Zeit aus dem Betrieb genommen werden. In einer digitalen Fabrik ist es möglich, virtuell abzubilden, wie sich die Bewegungen dieser Ressourcen verhalten und die Arbeitsschritte bereits am Computer zu simulieren. Der Code wird dann lediglich auf die Maschine übertragen, ohne dass man die Produktion längere Zeit unterbrechen muss.

Die ganze Fabrik als virtuelles Modell

Die Digitalisierung in der Industrie lässt sich aber auch auf die Fabrik selbst – also die Fertigungslinien – anwenden. Häufig erstellen Unternehmen ein 3D-Modell ihrer bestehenden Hallen, um virtuell ein neues Layout zu planen. Mithilfe von speziellem Equipment, das per Laser und Kamera die Halle einmal komplett scannt, lässt sich der Status Quo abbilden. Die erfassten Daten bilden dann sowohl eine digitale Punktewolke, als auch ein Modell aus hochauflösenden Bildern und berücksichtigen alle Parameter des aktuellen Fabriklayouts: vom Grundriss über Abmessungen der Maschinen und Freiräume bis hin zu Lüftungsmöglichkeiten und Stromanschlüssen. Bevor neue, kostenintensive Fertigungslinien tatsächlich angeschafft werden, können Architekten und Fabrikplaner nun anhand des 3D-Modells zusammenarbeiten. So stellen sie nicht nur sicher, dass die Maschinen im Layout wirklich Platz finden, sondern sie können auch die optimale Platzierung wählen, um Laufwege zu verkürzen und Abläufe zu beschleunigen. Verbesserte Abstimmungsprozesse zahlen außerdem auf das Ziel der Nachhaltigkeit ein, da Verschwendung minimiert wird, indem nur tatsächlich notwendige Ressourcen beschafft und verwendet werden.

Einheitliche Datenplattform für reibungslose Zusammenarbeit

Der Grundbaustein einer digitalen Fabrik ist eine umfassende Datenbasis. Nur mit Informationen über Maschinen, Abläufe und Ressourcen können Unternehmen ihre Prozesse digitalisieren und dadurch optimieren. Eine Datenplattform, zum Beispiel die 3DExperience-Plattform von Dassault Systèmes, bildet die Single Source of Truth für alle relevanten Elemente der digitalen Fabrik und fügt das Puzzle letztendlich zu einem Gesamtbild zusammen. Sie verwaltet nicht nur Daten zentral, sondern bündelt auch Softwarelösungen, die in den unterschiedlichsten Prozessen zum Einsatz kommen. Das vereinfacht insbesondere die Zusammenarbeit zwischen Abteilungen, da alle Mitarbeitenden auf dieselbe Datenbasis zugreifen. Informationen sind auf der Plattform stets aktuell, damit keine Änderungen verpasst werden. Zudem können die Beteiligten ortsunabhängig und dennoch kollaborativ arbeiten – ein großer Wettbewerbsvorteil, den Unternehmen besonders in Zeiten von Remote-Arbeit zu schätzen gelernt haben.Plattformen unterstützen nicht nur dabei, Daten aus der Entwicklung und Konstruktion für die eigentliche Fertigung zur Verfügung zu stellen, sondern auch in die andere Richtung. Für die langfristige Optimierung einzelner Geschäftsabläufe ist der Datenrückfluss mindestens genauso wichtig. Das bedeutet, dass Informationen laufender Prozesse mittels Sensoren erfasst, analysiert und auf der Plattform gespeichert werden. Die Auswertung wird dann mit den ursprünglichen Plänen verglichen und ermöglicht Aussagen darüber, welche Prozesse Optimierungspotenzial bieten. Das Berichten und der Datenrückfluss sind somit eine weitere gewinnbringende Facette der digitalen Fabrik, um die Fertigung noch leistungsfähiger zu gestalten.

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Digitalisierung ist jetzt

Die aktuelle wirtschaftliche Lage verdeutlicht mehr denn je, dass Unternehmen jetzt handeln und die Digitalisierung anstoßen sollten, um langfristig am Markt erfolgreich zu bleiben. Der zunehmend einfache Zugang zu Daten – der Grundlage aller digitalen Aktivitäten – sowie preiswerte Software- und Servicelösungen, machen die vernetzte Fabrik zu einem immer beliebten Konzept. Und auch der Mittelstand greift verstärkt auf entsprechende Methoden und Werkzeuge wie Simulation, Robotik, ERP-Systeme oder Virtual-Reality-Anwendungen zurück. Kein Wunder, denn die Vorteile liegen auf der Hand: Digitale Prozesse unterstützen die ressourcenschonende Produktion für mehr Nachhaltigkeit, stellen Transparenz über die Abläufe in der eigenen Fabrik sicher und optimieren dadurch Arbeitsweisen hin zu mehr Flexibilität und Effizienz. Das führt zu einem Mehrwert für Mitarbeitende und das Unternehmen.

Björn Manderbach ist Delmia Industry Consulting Director bei Dassault Systèmes.