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In der Welt der Fertigungsautomatisierung stehen wir auf den Schultern von Giganten. Von den frühen Fortschritten in Maschinen und Software durch Pioniere wie Charles Babbage, Ada Lovelace und Alan Turing bis hin zu den bahnbrechenden Errungenschaften der letzten Jahrzehnte in Bereichen wie Künstliche Intelligenz und Robotergesteuerte Prozessautomatisierung wurde eine solide Grundlage für die Branche geschaffen, um in digitale Infrastruktur und Prozesse zu investieren.
Ich hatte das Glück, schon früh in meiner Karriere einen Einblick in das Kommende zu erhalten. Während meines Praktikums bei Intel in den frühen 2000er Jahren konnte ich die rasante Entwicklung bei Halbleitern aus erster Hand miterleben, die eine wichtige Komponente für das atemberaubende Tempo der Veränderungen waren.
Jetzt, gegen Ende 2020, befinden wir uns an einem Punkt in der Geschichte der Fertigung, an dem wir beginnen können zu verstehen, wie die Fortschritte der letzten zwei Jahrzehnte den Weg für eine neue Ära der Innovation ebnen werden, während wir uns auf dem Weg zur Industrie 4.0 befinden – und wie sich die Hersteller von heute auf das vorbereiten können, was vor ihnen liegt.
Wo wir herkommen
Auf den ersten Blick weisen moderne Fertigungsumgebungen viele Ähnlichkeiten mit den Anlagen und Produktionslinien auf, die ich in meinen früheren Jahren in der Branche gesehen habe. Veränderungen treten jedoch oft schleichend und dann plötzlich auf. Innovationen in verschiedenen Bereichen der Fertigungstechnologie und -prozesse haben sich parallel entwickelt und konvergieren nun in einer Weise, die es den heutigen Herstellern ermöglicht, intelligentere, effizientere und widerstandsfähigere Geschäftsmodelle zu betreiben.
Zu den wichtigsten Innovationen der letzten zwei Jahrzehnte gehören:
- Schnelle Fortschritte bei Halbleiterchips und Computerhardware
Die Kraft des Moore’schen Gesetzes, das prognostiziert, dass sich die Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit unserer computer alle zwei Jahre bei immer geringeren Kosten erhöht, ermöglicht schnelle Verarbeitungskapazitäten und eine verbesserte Prozessautomatisierung. Infolgedessen kann ein Dual Channel Input Stop (DCS) in einer typischen Anlage nun Millionen von Algorithmen in sehr kurzer Zeit verarbeiten und große Datenmengen verwalten, was es der Automatisierungsbranche ermöglicht hat, exponentiell auf ihre Reife zuzugehen.
- Software „frisst“ die Fertigung, so wie sie es bereits in anderen Branchen getan hat
Die berühmte Aussage von Marc Andreessen aus dem Jahr 2011 hat sich als prophetisch erwiesen. Die Entwicklung von softwarebasierten Steuerungen hat die Entwicklung intuitiver Mensch-Maschine-Schnittstellen ermöglicht. Die heutigen Bediener haben nun eine beispiellose Kontrolle über alles, vom Produktdesign bis hin zu Analyse der Maschinenleistung.
- Kontinuierliche Upgrades der Kommunikationsprotokolle
Die Einrichtung von Open Platform Communication (OPC) für die Prozesssteuerung und die Einführung von drahtlosen Technologien in Anlagenumgebungen haben den Echtzeit-Informationsaustausch zwischen Softwareanwendungen und Prozesshardware ermöglicht. Dies hat es ermöglicht, dass anlagenweite drahtlose Netzwerke mit industriellen Produktionsdatenerfassungssystemen (PDA) und Industrietelefonen interagieren, wodurch Bediener die Möglichkeit haben, Fertigungsumgebungen besser zu steuern und zu verwalten.
- Maschinelles Sehen ist Realität geworden
Die maschinelle Bildverarbeitung ermöglicht bildbasierte Inspektionen und Analysen in der Prozesssteuerung. Durch die rasante Entwicklung der Künstlichen Intelligenz können Maschinen Menschen und Produkte erkennen. Dies hat es Fertigungsunternehmen ermöglicht, ihre Produktionslinien genauer zu verwalten. Durch die Nutzung dieser Technologie ersetzen Hersteller manuelle Scanning-Techniken durch die Möglichkeit, Informationen mit hoher Geschwindigkeit und in Echtzeit abzufragen.
Wo wir heute stehen
Diese Meilensteine prägen die Industrie 4.0. In Kombination bieten sie Herstellern die Möglichkeit, die Produktentwicklung in Echtzeit-virtuellen Umgebungen zu simulieren oder zu emulieren, um Möglichkeiten schnell zu erkunden und gleichzeitig wichtige Variablen wie Energieverbrauch und Produktsicherheit zu kontrollieren.
Die Fähigkeiten der modernen Fertigung geben Unternehmen der Fertigung Sicherheit bei ihren Investitionen – sie beseitigen unbekannte Faktoren und schaffen eine Plattform für schnelle Experimente und Wiederholungen.
Damit diese Transformation vom Rand in den Mainstream vordringen konnte, war ein Katalysator erforderlich. Die COVID-19-Situation hat eine Phase der Besonnenheit eingeleitet, in der die Hersteller ernsthaft über die Nachhaltigkeit ihres Geschäftsmodells nachdenken mussten. In diesem globalen Kontext ist die digitale Transformation nicht mehr nur ein Zukunftsziel – sie ist zentral für ihre Fähigkeit, Entscheidungen zu treffen und die Kontinuität ihres Geschäfts unter herausfordernden und unsicheren Umständen zu gewährleisten.
Die Reaktion auf die Pandemie hat den Unternehmen in der Branche daher die Dringlichkeit vor Augen geführt, mehr Kontrolle über ihre Produktionsstätten und Abläufe zu erlangen, um in einer volatilen Umgebung anpassungsfähig zu sein.
Wohin wir gehen
Wir können zwar nicht vorhersagen, wann die Normalität in den globalen Angelegenheiten wiederhergestellt sein wird, aber wir können uns der Zukunft zuwenden und versuchen, unsere Erwartungen für die nächste Ära der Fertigung zu skizzieren.
Wie auch immer sich die Dinge von hier an entwickeln, die Erfahrungen aus dem Jahr 2020 haben die Notwendigkeit einer größeren Vielfalt und Flexibilität in den Fabrikabläufen unterstrichen. Wir leben in unsicheren Zeiten, und auch wenn wir nicht vorhersagen können, was kommt, können wir uns vorbereiten. Ob weitere Pandemie-Lockdowns oder ein völlig anderes Schwarzer-Schwan-Ereignis – Unternehmen wissen jetzt, dass sie die Fähigkeit zur Umrüstung benötigen, wenn und wann die Makro-Umgebung es erfordert. In gewisser Weise erfordert dies die Flexibilität, Produktionslinien auf wichtige Artikel umzustellen. Im weiteren Sinne schafft es die Notwendigkeit, Fabriken über geografische Grenzen hinweg zu verbinden, indem Werkzeuge wie AR eingesetzt werden, um physische Einschränkungen zwischen Produktionsstätten und Experten zu beseitigen und Kontinuität durch dezentrale Wartung und Schulung zu gewährleisten.
Angesichts des Stresses, den das vergangene Jahr für Produktionsumgebungen mit sich gebracht hat, erkennen Unternehmen den dringenden Bedarf an einer Kalibrierung des Zustands ihrer Produktionsstätte. In den letzten Monaten haben wir mit Herstellern zusammengearbeitet, um Gesundheitschecks für Anlagenausrüstung durchzuführen, und haben dabei geholfen, Maschinen im Wert von potenziell mehreren Millionen USD zu identifizieren, die veraltet waren. Die Unternehmen konzentrieren sich nun darauf, diese Standorte auf ein höheres Maß an Exzellenz zu bringen, um die notwendige Widerstandsfähigkeit für die Zukunft zu gewährleisten.
Die globale Situation hat auch die Notwendigkeit für Hersteller unterstrichen, eine höhere Effizienz bei der Anlagenkonstruktion und -planung zu erreichen. Zu diesem Zweck wurde Enterprise Resource Planning (ERP) zu einer höheren Priorität erhoben. Hersteller verfügen in der Regel über riesige Mengen an latenten Anlagendaten, von denen viele historisch gesehen nicht genutzt wurden. Um in der neuen Ära wettbewerbsfähig zu bleiben, tätigen Hersteller Investitionen, um diese Daten zu erfassen und zu automatisieren, um schnelle und kontinuierliche Prozesse und die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten zu fördern.
Der Beginn von Industrie 4.0
Es ist leicht, die Größenordnung der Fortschritte zu übersehen, die in den letzten Jahrzehnten erzielt wurden. Kleine, iterative Fortschritte im gesamten Fertigungsspektrum mögen isoliert betrachtet nicht bedeutend erscheinen, doch sie summieren sich zu massiven Veränderungen in der gesamten Wertschöpfungskette.
Wir hatten zwar erwartet, dass sich diese Fortschritte im Laufe der Zeit manifestieren würden, aber wir hätten uns keinen Katalysator wie COVID-19 vorstellen können, der die wesentlichen Fähigkeiten einer modernen Produktionsstätte in den Vordergrund rückt und die digitale Transformation zu einer Priorität der Branche macht.
Die Unternehmen, die diesen grundlegenden Wandel erkannt und sich entsprechend angepasst haben, sind nun besser darauf vorbereitet, sich anzupassen und in der neuen digitalen Ära zu florieren. Aufbauend auf jahrzehntelangem Fortschritt haben die heutigen Hersteller Zugang zu den Werkzeugen, die sie benötigen, um sich auf das vorzubereiten, was noch kommen wird.
Wenn Sie mehr über Industrie 4.0 und die digitale Reise, die vor uns liegt, erfahren möchten, besuchen Sie den Management Perspectives Content Hub. Dort finden Sie eine Fülle von relevanten Podcasts, Blogs, Webinaren und vielem mehr.
Veröffentlicht 30. November 2020
