Smart Factory – Was steht hinter dem Buzzword?
Smart Factory klingt nach utopischen Produktionswelten und hochintelligenten Maschinen, die sich selbst steuern. Was davon ist Zukunftsmusik – und wo ist Smart Factory bereits gelebter Alltag? Im Gespräch ordnet Patrick Kurer, Teamleiter Software + Robotik bei aerne engineering, das Schlagwort ein und erklärt, warum Daten allein noch wenig bewirken.
Patrick, was steckt hinter dem Schlagwort Smart Factory? Für mich bedeutet Smart Factory vor allem, dass Maschinen, Anlagen und übergeordnete Systeme nicht mehr isoliert arbeiten, sondern miteinander vernetzt sind und Informationen austauschen. Eine moderne Maschine produziert heute nicht nur Teile. Sie erzeugt gleichzeitig sehr viele Daten: Produktionszahlen, Prozesswerte, Qualitätsdaten, Energieverbräuche, Störungen oder Zustandsinformationen einzelner Komponenten. Eine smarte Produktion macht diese Daten nutzbar. Die daraus gewonnenen Informationen helfen dabei, Produktionsabläufe transparenter zu machen, Stillstände zu reduzieren, die Qualität zu verbessern oder Wartungen gezielter zu planen.
Das heisst also: Viele Daten machen eine Produktion noch nicht smart und es geht vielmehr darum, was daraus gemacht wird? Genau. Daten zu erzeugen und zu sammeln, ist erst der Anfang. Sie bringen mir nur etwas, wenn ich weiss, welche Informationen ich daraus ziehen kann und was ich damit konkret erreichen möchte. Also muss ich die Daten entsprechend aufbereiten und verfügbar machen, damit daraus ein wirklicher Nutzen entsteht.
Viele denken bei Smart Factory zuerst an Roboter, Bildschirme und künstliche Intelligenz. Greift das zu kurz? Definitiv. Ein Roboter oder ein modernes Bedienpanel macht eine Produktion noch nicht smart. Auch KI ist zunächst einmal nur eine Technologie. Entscheidend ist das Zusammenspiel. Eine Maschine muss wissen, was sie produzieren soll. Produktions- und Qualitätsdaten müssen dort verfügbar sein, wo sie benötigt werden. Systeme wie Maschinensteuerung, MES oder ERP müssen Informationen austauschen können. Klar spielt KI dabei zunehmend eine wichtige Rolle. Aber bevor ich KI sinnvoll nutzen kann, brauche ich die entsprechende Datenbasis. Wenn Maschinendaten nicht strukturiert erfasst werden oder verschiedene Systeme nicht miteinander kommunizieren können, bringt mir auch die beste KI wenig. Darum beginnt Smart Factory für mich viel grundlegender: bei standardisierten Schnittstellen, strukturierten Daten und einer durchgängigen Vernetzung.
Also erst die Grundlagen schaffen, bevor die KI ins Spiel kommt? Genau. Man kann natürlich einzelne KI-Anwendungen einsetzen. Aber wenn die Grundlage fehlt, bleibt ihr Nutzen beschränkt. Je besser Daten strukturiert und Systeme miteinander verbunden sind, desto mehr Möglichkeiten entstehen – für Datenanalyse, Optimierungen und eben auch für künstliche Intelligenz.
Was bedeutet Smart Factory aus Sicht eines Maschinenbauers wie aerne engineering? Dass die reine Automationslösung heute nicht mehr alleine im Zentrum steht. Unsere Aufgabe endet nicht bei einer Anlage, die ihren Prozess automatisiert beherrscht. Eine moderne Anlage muss sich zunehmend auch in die digitale Produktionsumgebung des Kunden integrieren können. Dazu gehört beispielsweise, Produktions- und Qualitätsdaten bereitzustellen, Auftrags- oder Produktinformationen aus übergeordneten Systemen zu übernehmen und Maschinenzustände transparent zu machen. Informationen stehen also automatisch dort zur Verfügung, wo sie gebraucht werden – und vor allem so, wie sie am entsprechenden Ort genutzt werden können. Denn eine bedienende Person benötigt andere Informationen als die Produktionsleitung oder die Instandhaltung. Gleichzeitig sollte die Maschine möglichst selbstständig auf unterschiedliche Produkte und Produktionssituationen reagieren können.
Wenn ein Unternehmen heute sagt: «Wir wollen unsere Produktion smarter machen» – wo liegen die grössten Hebel? Zunächst bei der Datentransparenz. Viele Unternehmen besitzen bereits enorme Mengen an Daten, nutzen sie aber nicht konsequent. Wenn ich beispielsweise erkenne, wann und warum eine Maschine steht, welche Fehler besonders häufig auftreten oder wie sich Zykluszeiten über einen längeren Zeitraum verändern, kann ich sehr konkrete Verbesserungen ableiten.
Man muss also nicht zwingend neu investieren, sondern besser verstehen, was in der bestehenden Produktion überhaupt passiert? Absolut. Bevor ich über neue Technologien nachdenke, lohnt es sich zu schauen: Welche Informationen habe ich bereits? Wo verliere ich heute Zeit? Wo fehlen mir Informationen? Welche Ursachen für Stillstände kenne ich vielleicht gar nicht genau? Wenn solche Zusammenhänge transparent werden, lässt sich viel gezielter entscheiden, wo eine Veränderung tatsächlich etwas bringt.
Transparenz wäre also Hebel Nummer eins. Was kommt danach? Ganz klar die Vernetzung. Daten sollten möglichst nicht mehrfach manuell erfasst oder von einem System ins nächste übertragen werden müssen. Wenn ein Produktionsauftrag bereits im ERP oder MES vorhanden ist, sollte die Maschine diese Informationen übernehmen können. Umgekehrt sollten Produktions- und Qualitätsdaten automatisch zurückfliessen. Genau deshalb sind offene und moderne Schnittstellen so wichtig. Wir können heute noch nicht wissen, welche Systeme unsere Kunden in fünf oder zehn Jahren einsetzen werden. Aber wir können dafür sorgen, dass die Daten der Maschine strukturiert vorliegen und zugänglich sind.
Also Standardisierung als weiterer wichtiger Hebel? Genau. Gerade in gewachsenen Produktionsumgebungen gibt es häufig viele unterschiedliche Maschinen, Schnittstellen und Datenformate. Je stärker wir diese vereinheitlichen, desto einfacher können darauf weitere Anwendungen aufgebaut werden – bis hin zu Datenanalyse und künstlicher Intelligenz.
Das alles umzusetzen, tönt nach einem Mammutprojekt. Wo fängt ein Unternehmen am besten an? Als Erstes würde ich empfehlen, Smart Factory nicht als eine grosse Baustelle zu sehen, sondern ganz konkret mit den zentralen Fragen zu starten: Wo verlieren wir heute Zeit? Welche Informationen fehlen uns? Welche manuellen Tätigkeiten können wir vermeiden? Wo entstehen Fehler, weil Informationen mehrfach übertragen werden müssen? Aus solchen konkreten Anforderungen entstehen meist die sinnvollsten Digitalisierungsprojekte. Smart Factory ist dann weniger eine unlösbar grosse Aufgabe als vielmehr eine Entwicklung, bei der einzelne Prozesse Schritt für Schritt intelligenter und stärker vernetzt werden.
Wagen wir einen Sprung um zehn Jahre: Werden wir dann überhaupt noch von Smart Factory sprechen? Ich glaube, dass wir deutlich weniger darüber sprechen werden, ob eine Produktion «smart» ist. Vieles davon wird selbstverständlich sein. Maschinen werden stärker miteinander und mit übergeordneten Systemen kommunizieren. Daten werden durchgängiger verfügbar sein und KI-Systeme werden uns dabei unterstützen, grosse Datenmengen zu analysieren, Fehler frühzeitig zu erkennen oder Produktionsabläufe zu optimieren. Dank Robotik, Bildverarbeitung und KI werden Anlagen auch stärker auf wechselnde Produkte und Situationen reagieren können, ohne dass jede Variante vollständig vorprogrammiert werden muss.
Und der Mensch? Welche Rolle bleibt ihm? Der Mensch wird keinesfalls überflüssig. Doch seine Rolle wird sich verändern. Statt jeden Prozessschritt selbst auszuführen oder jede Störung einzeln zu analysieren, wird er stärker überwachen, entscheiden und optimieren. Ich sehe KI und Automation deshalb vor allem als unterstützende Werkzeuge. Gerade im Maschinenbau bleibt das Erfahrungswissen der bedienenden Personen, Ingenieur:innen und Instandhaltungsspezialisten enorm wichtig. Die wirklich «smarte» Produktion wird aus meiner Sicht deshalb nicht jene ohne Menschen sein, sondern jene, in der Mensch, Maschine und Software bestmöglich zusammenarbeiten.
Was bedeutet all das künftig für die Anlagen von aerne engineering? Spannende Frage. Mit genau dieser beschäftigen wir uns aktuell intensiv. Für uns geht es darum, unsere Maschinen und Anlagen nicht mehr nur als einzelne, abgeschlossene Einheiten zu betrachten, sondern als Bestandteil einer vernetzten Produktionsumgebung. Dafür müssen wir bereits bei der Entwicklung einer Anlage mitdenken, wie Informationen strukturiert werden, wie sie zugänglich sind und wie sich die Anlage in die Systeme des Kunden integrieren lässt.
Geht es etwas konkreter? Aktuell setzen wir bei ersten Anlagen eine neue digitale Lösung von uns ein, die genau hier ansetzt. Was im Detail dahintersteckt und welche Möglichkeiten sich damit eröffnen, dazu werden wir bald mehr erzählen.
