Smart Factory

Smart Factory

Die Smart Factory ist die Anwendung der Technologien und Strategien der Industrie 4.0 auf Fabrikebene. Eine Smart Factory besteht vor allem aus Netzwerken. Fertigungsprozesse werden selbstständig koordiniert. Die Steuerung von Maschinen im Internet der Dinge, Robotik, Nano- und Biotechnologie, Quantencomputer und vieles mehr verändern die Welt im Sauseschritt. Wie die Industrie 4.0 ist auch die Smart Factory ein laufend sich entwickelnder Prozess mit einer Vielzahl von Komponenten. Die Smart Factory ist optimierbar und skalierbar, d.h. der Automatisierungsgrad kann abhängig von den Produkten und den Kosten festgelegt werden.

Inhaltsverzeichnis

Virtualisierung und Beschleunigung von Produktzyklen

Die Virtualisierung durch die Virtual Reality kann schon Planung und Design von Produkten revolutionieren. Dabei fließen die Erfahrungsdaten, die die Smart Factory aus ihrer Integration in Kundennetzwerke und aus der bisherigen Produktion schöpft, in die virtuelle Neuschöpfung des Produktes mit ein. Designer und Entscheider können mit einer VR-Brille die neuen Produkte real erleben. Es kann auch sinnvoll sein, mittels des 3-D-Drucks Prototypen zu erstellen. Digitale Technologien ermöglichen schnellere Innovation als früher. Technologische Durchbrüche wie etwa beim Elektroauto oder bei immer neuen Smartphone-Generationen geschehen mit atemberaubender Geschwindigkeit. Notwendige Prozesse sind in der Smart Factory viel schneller gestaltet als heute etwa eine Fließband Produktion verändert wird.

Sensoren und Aktoren

Zentrale Bedeutung für die Prozesse in der Smart Factory haben Sensoren. Sie nehmen Zustände auf, digitalisieren sie und senden die Informationen an die zuständige Steuerungseinheit. Diese gleicht die empfangenen Daten mit ihren Standards und Erfahrungswerten ab und interpretiert sie. Weichen die Daten vom Soll ab, entwickelt das System Steuerungsdaten, die die physikalischen Zustände verändern und per Netzwerk an die betroffene Maschine gesandt wird. Dort werden diese Daten von Aktoren durch Veränderung physischer Zustände wieder in die physikalische Realität übersetzt.

Sensoren

Sensoren sind ein Herzstück der Automatisierung in der Industrie 4.0. Sie erfassen als physikalische Bauteile die Zustände von Aggregaten und Teilen automatisch. Die Daten werden erfasst und an die Überwachungssysteme geliefert. Dies ist die Basis der vollständigen digitalen Abbildung der Produktion. Sensoren erfassen auch durch menschliche Sinne erfassbare Zustände oder uns nicht zugängliche Zustände, wie zum Beispiel Lichtpolarisation oder Kernstrahlung. In der Industrie werden beispielsweise die folgenden Sensoren eingesetzt: Sensoren müssen kalibriert werden, damit sie die erhaltenen Signale richtig erfassen.

  • Temperatursensoren
  • Beschleunigungssensoren
  • Feuchtigkeitssensoren
  • Räumliche Ortungssensoren
  • Drehmomentsensoren
  • Drucksensoren
  • Durchflusssensoren
  • und viele andere mehr

Aktoren

Umgekehrt verwandelt Aktoren Steuerungssignale, die das Steuerungssystem aus der Signalverarbeitung und deren Abgleich mit seinen Standards entwickelt und an die Maschinen gesandt hat, in die Veränderung physikalischer Zustände. Typische Aktoren sind große oder winzige Elektromotoren. Auch Aktoren werden kalibriert. In der Smart Factory kennen wir noch andere Aktoren wie

  • Hydraulik
  • Pneumatik
  • Heizung und Kühlung
  • Beleuchtung und Verschattung
  • Ventile
  • Pumpen
  • u.v.a.m.

Menschenleere Lager, Fahrerloser Transport und vollautomatische Wartung

Der Transport von Rohstoffen, Halblingen und Produkten innerhalb der Fabrik geschieht fahrerlos. In vollautomatischen Lagern ist kein Mensch mehr tätig. Von der Mengenerfassung bis zur Nachbestellung, vom Verladen in die Regale bis zur Verpackung können alle Prozesse technisch schon heute vollautomatisch dargestellt werden. Ale hier und anderswo eingesetzten Maschinen und Teile werden überwacht, indem ihr physikalischer Zustand stets digital abgebildet wird. Versagt in der Fabrik ein Teil, wird sofort ein anderes automatisch zugeschaltet und eine Rückmeldung an den Maschinenbauer gegeben. Dort wird das Teil automatisch verpackt, versandt und abgerechnet. Es wird die Zeit kommen, in der das Teil in der Fabrik selbst im 3-D-Druck neu hergestellt wird. Service-Roboter unterstützen bei der Montage.