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Der Aufstieg unbemannter Fabriken in der modernen Fertigung

Da die Industrie zunehmend auf eine stärkere Automatisierung der Produktion setzt, rückt das Konzept vollautomatischer Fabriken und Produktionsstätten immer mehr in den Fokus der Öffentlichkeit.

Da die Industrie zunehmend auf eine stärkere Automatisierung der Produktion setzt, rückt das Konzept vollautomatischer Fabriken und Produktionsstätten immer mehr in den Fokus der Öffentlichkeit. Obwohl es sich noch um eine provokante Zukunftsvision handelt, die zahlreiche Diskussionen und gesellschaftliche Umbrüche auslösen würde, stellen vollautomatische Fabriken oder vollständig autonome Fabriken – auch bekannt als „Lights-out-Fabriken“ oder sogar unbemannte Fabriken – in Wirklichkeit den Einsatz einer Reihe von Anwendungen mit Hilfe von KI dar, um die diskreten Produktionssysteme so weit wie möglich in einen Zustand der Autonomie und Automatisierung zu bringen, der keine Anwesenheit von Menschen erfordert. Im Wesentlichen würde dieses

Ziel mithilfe der Vernetzung der Leitstelle mit einer oder mehreren Fabriken weltweit erreicht werden, und zwar durch KI-gesteuerte, vernetzte Sensoren unter Einsatz des Internets der Dinge (IoT) und cloudbasierter Technologie. All dies würde von einem einzigen System verwaltet, das bei Störungen der Produktionsprozesse oder der Sicherheit aus der Ferne eingreifen würde. SCADA-Systeme in der Stromverteilung oder Eisenbahnsteuerungssysteme funktionieren bereits weitgehend auf diese Weise. Der Markt wird bis 2030 voraussichtlich um 13,5 % jährlich wachsen, wobei diesmal der asiatisch-pazifische Raum bei der Einführung dieser neuen Technologie führend ist.

Sind wir auf dem Weg zur unbemannten intelligenten Fertigung?

Man kann sagen, dass wir dieser Art der Produktion Schritt für Schritt tatsächlich näherkommen, da Teile der Produktionsprozesse zunehmend durch automatische Elemente ersetzt werden. Und der Idealfall ist die sogenannte „Lights-out“-Produktion, bei der bildlich gesprochen „das Licht in der Fabrik ausgeschaltet werden kann“, da Produktion und Steuerung ohne das Betreten der Anlage durch Menschen erfolgen; in diesem Fall ist Licht überflüssig und Energie wird eingespart. Wichtig in Bezug auf Management und Software ist hier jedoch nicht die Automatisierung des Produktionsprozesses selbst – die Gegenstand der Abläufe der Fabrik ist –, sondern der automatisierte Überwachungsprozess.

Die grundlegende Funktion jedes WMS besteht darinElemente wie den Zu- und Abgang jedes Lagerartikels sowie den Standort des Lagerartikels zu erfassen – in welchem Lager er sich befindet, in welcher Halle, in welchem Teil der Halle und auf welchem Regal und so weiter 

Unbemannte Fabriken sollten mehr oder weniger autonom arbeiten und auf externe Störungen wie eine Temperaturänderung außerhalb des Arbeitsbereichs, eine Änderung der Luftfeuchtigkeit, eine Änderung der Fertigungszeit für ein Bauteil und Ähnliches in Echtzeit auf intelligente und menschenähnliche Weise reagieren. Diese externen Störungen können bis hin zu Maschinenausfällen, Systemabstürzen, Stromausfällen, Stürmen, Überschwemmungen, Blitzeinschlägen oder anderen Naturkatastrophen reichen; in diesem Fall würde das System die Parameter erkennen, anhand dieser die auslösenden Ereignisse identifizieren und folglich angemessene Maßnahmen ergreifen.
In der gegenwärtigen Phase, bis unbemannte Fabriken erreicht sind, werden Manager und Produktionsleiter in dieser Art von Fabrikmanagement durch den Einsatz von Softwarelösungen zur Fernüberwachung von Sensoren und Produktionsanlagen die Daten nicht in den Fabriken selbst durch Ablesen von Sensoren kontrollieren, sondern durch Zugriff auf Daten in der Cloud, und auf mögliche Störungen und Fehlfunktionen reagieren, falls das System selbst kein Gleichgewicht erreicht.

Im Laufe der Zeit entwickelt sich eine solche digitale lernende Fabrik zu einer Fabrik, die maßgeschneidert und neu programmiert werden kann, um den Produktionsanforderungen jedes Kunden gerecht zu werden, und die Wissensbasis für die Fertigung wächst mit der Zeit.  

Welchen Wert hat ein Managementsystem in der intelligenten Fertigung?

Laut Fortune Business Insight belief sich die Marktgröße der intelligenten Fertigung im Jahr 2022 auf 277,81 Milliarden US-Dollar, wird 2023 auf 310,92 Milliarden anwachsen und die Wachstumsprognosen gehen von 754,1 Milliarden im Jahr 2030 aus, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 13,5 % im Zeitraum 2023–2030 entspricht, und dies ist ein extrem schnell wachsender Markt.

Nordamerika und Europa sind hier nicht führendsondern die Smart-Manufacturing-Branche liegt mit einem Anteil von 36,33 % im Jahr 2022 in den Händen des asiatisch-pazifischen Raums.

Precedence Research hat etwas bescheidenere, aber fast ebenso spektakuläre Prognosen undgeht davon aus, dass der weltweite Markt für Smart Factories bis 2032 ein Volumen von rund 321,98 Milliarden US – Dollar erreichen wird, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,52 % im Zeitraum 2023 bis 2032.

Daher können wir davon ausgehen, dass der Marktwert automatisierter Steuerungssysteme eng mit dem Marktwert der intelligenten Fertigung korrelieren wird.

Was ist der Vorteil der Einführung dieser Technologie?

Wenn das Auslesen der Sensoren und die Entscheidung, eine Reaktion auszulösen, nicht von Menschen vorgenommen werden, können diese für andere Aufgaben eingesetzt werden, beispielsweise für die Qualitätskontrolle (nach entsprechender Umschulung), wodurch die Produktivität gesteigert und gleichzeitig die Kosten gesenkt würden – einschließlich der Kosten für die Aufrechterhaltung der physikalischen Umgebungsparameter wie Lärm, Licht- und Luftqualität sowie Heizung, bis hin zur allgemeinen Abschaffung von Beleuchtungssystemen, da diese Technologie sie praktisch überflüssig machen wird.

Systeme, die dies automatisch tun, sind so programmiertdass sie alle Sensoren jederzeit überwachen, was für den Menschen eine unmögliche Aufgabe ist.

Zu den Vorteilen zählen zudem die präzise Bestimmung der Lebensdauer von Anlagen auf der Grundlage der Bewertung von Nutzung und Verschleiß der Teile, die Reduzierung von Kosten, die durch Ausfälle entstehen, die zu Einnahmeverlusten führen, die Reduzierung von Abfall sowie die Identifizierung von Mängeln, die auf das Produkt übertragen werden, bevor fehlerhafte Produkte den Produktionsbereich verlassen und sogar den Bereich der Qualitätskontrolle erreichen.

Wir können zudem Ausfallzeiten beim Austausch/der Reparatur von defekten Anlagen oder bei unerwarteten Produktionsstillständen reduzieren, die Kosten für externe Reinigungsdienste senken, indem wir große Verschüttungen von Rohstoffen verhindern, die Effizienz und Rentabilität durch die Minimierung unnötiger Wartungskosten verbessern und bisher nicht verfügbare Diagnosen ermöglichen, indem umfangreichere Datensätze von KI in der Cloud schnell analysiert werden. Dazu gehören Softwaretools für die Ursachenanalyse und prädiktive Analysen zur Verbesserung der Prozesseffizienz sowie eine klare Echtzeit-Transparenz des Fertigungsprozesses.
Wenn das System so programmiert ist, dass es mit KI menschenähnliche Entscheidungen trifft, anstatt einfache und automatisch vorprogrammierte Entscheidungen (in welchem Fall Menschen weiterhin notwendig sind), wird die Sicherheit erhöht.

Warum sollte man dieses Konzept einführen?

Für Early Adopters ergeben sich mehrere klare Vorteile: Reduzierung menschlicher Fehler, verbesserte Effizienz, bessere und schnellere Ausführung sich wiederholender Aufgaben ohne menschliche Ermüdung und Fehler, Kosteneinsparungen, verbesserte Sicherheit, proaktive Problemlösung durch Fernsensorablesung, bevor Unfälle passieren, erhöhte Flexibilität, die schnelle Anpassungen bei veränderten Marktanforderungen ermöglicht, sowie eine verbesserte Qualitätskontrolle. All diese Zeit- und Kosteneinsparungen führen insgesamt zu einer besseren Marktposition und einem Wettbewerbsvorteil für das Unternehmen, das das Konzept vor anderen einführt.

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