In einer Welt, in der Technologie und Industrie immer enger verschmelzen, steigt die Komplexität stark an. Um hier den Durchblick zu behalten, starten wir eine Erkundungsreise durch den Smart Factory Cosmos. Dieser erste Artikel ist eine kurze Einführung in die Thematik und bietet dir eine Einordnung der Begrifflichkeiten, einen Blick auf die Ziele einer Smart Factory sowie Hürden, die auftreten können.

Mehr als nur Buzzwords

Kennst du sie auch, die tollen und fancy Begrifflichkeiten, die jede Power Point Präsentation zum Glänzen bringen? Sei es Industry 4.0, Industrial Internet of Things oder Smart Factory. Damit ist man auf jeden Fall der schlauste in der Runde 🙂. Doch was genau steckt hinter diesen oft gleichbedeutend verwendeten Begriffen? Schauen wir uns ein paar Beispiele im Sinne dieser Smart Factory Einführung an:

Internet der Dinge

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ist ein Netzwerk, das mittels Sensoren, Software und anderen Technologien in der Lage ist, Daten von physischer Gegenstände zu sammeln und mit anderen Geräten oder Systemen über das Internet zu verbinden.

Industrial Internet of Things

IIoT ist ein Teilbereich von IoT und bedeutet Industrial Internet of Things. Hier fokussieren sich die Funktionen und Werkzeuge auf den Einsatz in Fertigungen und Produktionen, um physikalische Messgrößen aus den Prozessschritten und der daran beteiligten Maschinen zu erfassen.

Industrie 4.0

Unter der Industrie 4.0 versteht man im Allgemeinen die vierte industrielle Revolution. Die erste war die Dampfmaschine, die zweite die Fließbandarbeit und die dritte war die Einführung von Computern. Revolutionär an der Industrie 4.0 ist die Vernetzung der Maschinen innerhalb der Produktion, die vom Start der Wertschöpfung bis zum Schluss voll integriert ist. Die Industrie 4.0 findet also im Kontext von IIoT statt.

Smart Factory

Eine Smart Factory ist im Grunde das Ergebnis der Bemühungen der Industrie 4.0 und die Gesamtheit der IIoT-Anwendungen. Es ist eine produzierende Einrichtung, die sich nicht nur durch umfassende Integration der Systeme, sondern auch durch geschickten Einsatz einer IIoT-Strategie selbst optimiert. Weitere Bestandteile von Industrie 4.0 sind Smart Services und Smart Devices.

Wie kann das konkret aussehen? Ein simples Beispiel einer IIoT-Einrichtung in einer Smart Factory ist ein smarter Temperatursensor. Diesen kannst du an einem Motor befestigen, um die Temperatur während des Betriebs aufzunehmen. Der smarte Sensor übermittelt die Daten an eine Datenbank, sodass du einen stetigen Zustand des Motors überwachst. Du kannst einen Schwellwert festlegen, ab dem eine Meldung abgeschickt wird. Somit lässt sich ein rechtzeitiger Tausch des Motors in Stillstandzeiten einplanen, bevor er defekt ist und die Produktion ungewollt unterbricht.

Dies ist ein simples aber gutes Beispiel für das sogenannte Predictive Maintenance, was ebenfalls ein wichtiges Werkzeug einer Smart Factory ist.

Ziele einer Smart Factory

Das Ganze hat natürlich keinen Selbstzweck, sondern verfolgt klare Ziele. Für mich sind wichtige Punkte folgende:

• Eine Smart Factory soll die Verfügbarkeit der an der Produktion beteiligten Maschinen und Anlagen steigern und somit zu einer besseren Effizienz beitragen. Ungeplante Ausfälle der Produktion sollen verhindert werden.
• Die Produktionsprozesse sollen durch eine Smart Factory effizienter werden, indem sich Anlagen innerhalb eines Wertschöpfungsprozesses verbinden um so z.B. eine Produktionslinie automatisch auf neue Aufträge einstellt für eine Reduktion der Rüstzeiten.
• Maschinenstillstände zur Reparatur und Instandhaltung sollen frühzeitig terminiert werden. Damit erhöht sich die Planbarkeit der Produktion, was zu Kosteneinsparungen führt.
• Ressourcen sollen nachhaltiger eingesetzt und Verschwendung auf ein Minimum reduziert werden. Eine Smart Factory unterstützt dabei die Prinzipien des Lean-Managements durch datengestützte Optimierung der Produktionsprozesse.

Es kommt auf den Umstand in der betrachteten Produktion an, welche Ziele primär verfolgt werden. Bei mir können dies andere sein als bei dir, was auf die Art der Wertschöpfung ankommt, z.B. eine stetige oder nicht stetige Produktion. Dieser Artikel ist auch nur eine Einführung in die Smart Factory Thematik, sodass sich die Ziele auf unserem weiteren Weg mit Sicherheit anpassen oder erweitern.

Diskrepanzen zwischen IT und OT

Die Beispiele und Erklärungen klingen alle einleuchtend und einfach. Dann kannst du es simpel umsetzen, oder?  Das wäre wünschenswert, aber ist leider nicht so einfach.

Meine Erfahrung nach gibt es einige Hürden, die eine Organisation überwinden muss, wenn sie sich zu einer Smart Factory entwickeln möchte. Und eine ganz Wichtige ist die Herstellung einer Konvergenz zwischen IT und OT.

Um aus technischer Sicht eine Smart Factory zu etablieren, müssen beispielsweise IT- und OT-Experten eng zusammenarbeiten und gut aufeinander abgestimmt sein. Ein gegenseitiges Verständnis und offenes Feedback sind fundamental wichtig, damit diese unterschiedlichen Disziplinen auf personeller Ebene zusammenfinden.

Eine weitere Hürde ist aus technischer Sicht die Vernetzung der bestehenden Systeme und Maschinen. Zuvor autark und gekapselt betriebene OT-Gerätschaften werden verbunden, wobei es viele Punkte zu beachten gilt (z.B. Schwachstellen/OT-Security oder das Leistungsgefälle zwischen CPU im Rechenzentrum und im Feld).

Ein weiteres Beispiel einer Erschwernis ist aus Sicht der Betriebsführung der große Unterschied in der Lebenserwartung von IT- und OT-Komponenten. Der Lebenszyklus einer IT-Komponente (sowohl Hard- als auch Software) ist deutlich kürzer als von OT-Elementen (z.B. SPS). Diesem Umstand muss genüge Rechnung getragen werden.

Zur Überwindung solcher Hürden stehen dir mehrere Ansätze zur Verfügung:

• Mit technischen Lösungen wie geeigneter Middleware oder standardisierten Kommunikationsmodellen baust du Brücken zwischen IT und OT.
• Durch organisatorische Maßnahmen führst du die Bereiche näher zusammen, z.B. in interdisziplinären Projektteams oder Rotationsprogrammen.
• Strategische Aspekte sind beispielsweise die Benennung klarer Verantwortlichkeiten, gemeinsame Zielvereinbarungen oder Förderung einer produktiven Kommunikationskultur.

Durch einen solchen ganzheitlichen Ansatz kann die Integration von IT und OT gelingen und den Weg für eine erfolgreiche Smart Factory ebnen.

Vision einer integrierten Smart Factory

Die Smart Factory verbindet modernste Technologien mit zukunftsweisenden Management-Konzepten zu einem intelligenten Produktionssystem, das sich kontinuierlich selbst optimiert und dabei sowohl wirtschaftliche als auch nachhaltige Ziele erreicht.

Diese Vision bringt zum Ausdruck, dass IT- und OT-Aspekte nicht allein entscheidend für eine erfolgreiche Transformation sind. Es muss insbesondre vom Management die nötige Unterstützung vorhanden sein. Ein Commitment und den Willen bis in höhere Leitungsebenen wird benötigt, um ein Vorhaben mit so vielen Facetten zu bewerkstelligen.

Werden mit einem passenden Change Management alle betroffenen Bereiche in die Transformation eingebunden sowie die Sorgen und Bedenken berücksichtigt, dann gelingt es auch, die Smart Factory zum Erfolg für alle Personen in der Organisation zu machen.

Ausblick auf kommende Blogthemen

Um nichts weniger, als das soll es in diesem Blog gehen. Diese Smart Factory Einführung ist nur der erste Schritt. Mein Ziel ist es, die Komplexität der Thematik für dich verständlicher zu machen. Ich befasse mich in meinem beruflichen Alltag selbst intensiv damit und möchte dir praxisnahe Einblicke und Erkenntnisse vermitteln. Es wird viele Learnings auf dieser Reise geben, die ich auf diesem Wege mit dir teile.

Der Blog wird verschiedene Aspekte beleuchten:

• Moderne Technologien und Systemarchitekturen
• IT- und OT-Security-Herausforderungen
• Management- und Leadership-Perspektiven
• Aktuelle Branchentrends
• Und vieles mehr 🙂

Ich freue mich, wenn du mich auf dieser spannenden Reise durch die Weiten des Smart Factory Universums begleitest.

Bleib‘ neugierig! Dein Hauke