Die Smart Factory der modernen Fertigung hat erstaunliche Anwendungen, und es werden ständig weitere entwickelt. Das Faszinierende an der Smart Factory ist auch, dass sie eine Folge der jahrhundertelangen Industriegeschichte und innovativer Technik ist.
Es gibt viele großartige Artikel über die 4 industriellen Revolutionen, die sich durch die gesamte westliche Fertigungsgeschichte ziehen (wir befinden uns derzeit in der vierten - oder doch nicht?). Konzentrieren wir uns zunächst auf ein bestimmtes Element der Fertigung, das sich als Lebensader einer funktionierenden Fabrik entwickelt hat: die Fertigungsstraße.
Das Konzept des Fließbands ist fast zu alt und zu instinktiv, um seine genaue Entstehung zu bestimmen.
Nehmen wir zum Beispiel ein Erntedankfestessen: Seit Generationen haben die Ältesten die Aufgaben bei der Vorbereitung eines großen Familienessens festgelegt - ein Kind wird angewiesen, Kartoffeln zu schrubben, während das nächste die Augen und Schimmelflecken herausschneidet, und schließlich schneidet ein drittes die Kartoffeln in Würfel zum Braten.
Dies ist ein rudimentäres Produktionsverfahren, das in kleinem Rahmen häufig ohne Nachdenken angewandt wird. Im Laufe der Zeit sind wir sehr viel weiter gekommen.
Vom Fließband zum Montageband
In der verarbeitenden Industrie ist ein Fließband ein Verfahren zur Veredelung und Verarbeitung von Rohstoffen.
Diese Prozesse wurden durch Wind- und Wassermühlen angetrieben, die später durch die Dampfmaschine und weitere Maschinen ersetzt wurden. Einige Beispiele für Standardproduktionslinien sind Mühlen, die Weizen zu Mehl verarbeiten, oder Schmelzanlagen, die Erze in verwertbare Metalle umwandeln.
Das Hauptmerkmal des Übergangs von der Produktion zum Fließband ist die Organisation des Materialflusses. Dennoch ist es wichtig, sich bewusst zu machen, dass die beiden Begriffe viele Überschneidungen aufweisen und heutzutage oft austauschbar verwendet werden.
In einer Produktionslinie können die Mitarbeiter stärker in mehrere Prozessschritte eingebunden sein oder die Materialien während ihres gesamten Produktionszyklus verfolgen.
Denken Sie zum Beispiel an Kunsthandwerker wie Glasbläser, die ihre Kreationen vom Rohmaterial bis hin zum Glaskunstwerk gestalten. Glasbläser überwachen traditionell (und aus Gründen der Effizienz) den gesamten Produktionsprozess eines Gegenstands - derselbe Künstler, der das Design entwirft, ist in der Regel auch derjenige, der es erstellt, bearbeitet und fertigstellt.
Im Gegensatz dazu konzentriert sich ein Fließband auf den kontinuierlichen Fluss des Produkts durch stationäre Arbeitsstationen. Das bedeutet, dass den Arbeitern oder Konstrukteuren eine Station zugewiesen wird und das Produkt zur weiteren Verarbeitung zu ihnen gelangt.
Die Schaffung der industriellen Standardisierung: Henry Ford
Henry Ford, der Gründer der Ford Motor Company, ist der Industrielle, dem die Erfindung des Fließbandes am meisten zugeschrieben wird. In Wirklichkeit ist die Geschichte ein wenig unschärfer:
Der Industrielle Eli Whitney führte das Konzept der austauschbaren Teile in das Ökosystem der amerikanischen Fabriken ein. Ransom Olds, der Pionier der frühen amerikanischen Automobilindustrie, patentierte 1901 eine frühe Form des Fließbands, mit dem das erste Fahrzeug in Massenproduktion hergestellt wurde.
Wenn wir Haare spalten, dann ist Henry Ford nicht der Erfinder des Fließbands, sondern der Erfinder des Förderbands, das letztendlich die Entwicklung des Fließbands bestimmt hat.
Manche halten die Unterscheidung für unbedeutend - schließlich war Ford derjenige, der den Industriestandard in großem Maßstab gesetzt hat.
Interessant ist, dass Fords groß angelegte Nutzung der Technologie seine Praktiken zum Industriestandard machte. Es lässt sich kaum bestreiten, dass Fords System - bei dem ein komplettes Automobil in wenigen Stunden statt wie üblich in Tagen fertig gestellt werden konnte - die Fabrikhalle nicht radikal zum Besseren verändert hat.
Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden die Fließbänder durch die Spezialisierung der Arbeitsplätze immer vielseitiger. Die Arbeiter konnten spezifische Fähigkeiten in den Bereichen Mechanik, Elektronik und Fertigung erwerben.
Es wurde klar, dass die Unternehmensleitung der Koordinierung dieser Teilbereiche große Bedeutung beimessen musste.
Die Ära des Postfordismus führte zum Aufkommen der Philosophie der schlanken Produktion. Berühmt geworden durch das erfolgreiche Unternehmen Toyota in Japan, verbreitete sich die schlanke Produktion auch in Übersee und wurde in den 1980er Jahren zum Symbol für westliche Fabriken. Lean konzentriert sich auf die Beseitigung von Verschwendung in allen Produktionsprozessen sowie auf die kontinuierliche Verbesserung aller Produktions- und Produktstandards.
Automatisierte Montagelinien: Der moderne Standard
Heute ist das Produktions- oder Fließband immer noch weit verbreitet, aber der Hauptunterschied besteht darin, dass die meisten Vorgänge automatisiert sind.
Fließbänder sehen nicht mehr aus wie lange Fließbänder mit Bedienern, die auf beiden Seiten sitzen und Werkzeuge in der Hand haben. Auch wenn die meisten Menschen bei Fließbändern an Ford-Autos oder an die aufgeregte Lucy in der Schokoladenfabrik denken, ist der Großteil der koordinierten Kontrolle über den Umfang des Systems automatisch.
Die Informations- und Kommunikationstechnologien haben ein exponentielles Wachstum bei den Maschinenanwendungen ermöglicht. Dinge wie die additive Fertigung und CNC-Fähigkeiten haben die Möglichkeiten, in großem Maßstab zu bauen, revolutioniert.
Die Implementierung von automatisierten IoT-Geräten wie Sensoren an Förderbändern hat Fabriken das Potenzial eröffnet, schlanker, weniger verschwenderisch und insgesamt effizienter zu werden. Die von diesen Verfolgungselementen gesammelten Daten können strategische Entscheidungen in der Lieferkette beeinflussen.
Die gesammelten Daten geben den Verantwortlichen auch Aufschluss über Lücken in der Standardisierung.
Jetzt, da Prozesse leicht automatisiert werden können und die Erwartung besteht, dass sie identische Produkte mit präzisen Qualifikationen erzeugen, besteht die nächste Herausforderung darin, die erforderlichen Prozesse zu standardisieren.
Viele wichtige Innovatoren haben Flexible Fertigungssysteme (FMS) in ihren Anlagen eingeführt. Diese Art von System besteht aus Robotern, Sensoren, Computern und anderen Prüfmaschinen, die über automatisierte Knotenpunkte mit der Produktionslinie verbunden sind.
Die Koordination eines FMS-Systems ermöglicht es den Herstellern, Entscheidungen in Echtzeit zu treffen, z. B. die Strategie zu ändern oder sich auf Ausfälle oder Marktunregelmäßigkeiten einzustellen.
Die vernetzte Fabrik in der globalen Industrie
Wie geht es nun mit der Produktionslinie weiter?
Ist das Fließband vollständig optimiert?
Die leistungsstarken Produzenten von heute sind Smart Factories. Diese Fabriken sind digital vernetzt - durch Software, IoT-Geräte, automatisierte Maschinen und andere Technologien.
Und mit "global" ist nicht nur Ihr direkter Konkurrent oder Lieferant in einem anderen Land gemeint, sondern alle äußeren Bedingungen und Faktoren, die heutzutage die Lieferkette stark beeinflussen.
Die "vernetzte" Fabrik hat die Kontrolle über alle Teiloperationen und Prozesse innerhalb ihrer selbst, folgt aber auch dem Fluss der globalen Lieferketten außerhalb ihrer eigenen Produktion.
Das bedeutet auch globale Herausforderungen, die nicht nur die Geschäftsstrategie betreffen. Dinge wie der Klimawandel haben die Verfügbarkeit bestimmter Schifffahrtsrouten dramatisch verändert und die natürlichen Ressourcen, die für die Herstellung von Materialien verwendet werden, schwinden.
Push-Pull-Systeme sind wichtige Rahmenbedingungen, mit denen moderne Industrielle experimentieren. Diese Art von Strategie bezieht sich auf die Metriken von Angebot und Nachfrage, um entweder mehr Bestände zu "pushen" oder neue Produkte nur dann zu "ziehen", wenn es die Nachfrage erfordert.
Rekonfigurierbare Fertigungssysteme (RMS) sind eine Art von FMS, die stärker auf den Kunden und den dynamischen globalen Markt ausgerichtet sind. Die Teilprozesse in der Fabrik sind wie Bausteine organisiert, und die Werkzeuge oder Arbeitsstationen können je nach Situation ausgetauscht oder neu konfiguriert werden. Während FMS-Systeme im Allgemeinen flexibel sind, haben RMS-Systeme eine begrenzte, auf den Außenmarkt ausgerichtete Flexibilität.
Es handelt sich um fortschrittliche Strategien, die nur funktionieren, wenn eine Fabrik angeschlossen ist und Echtzeitdaten sammeln kann.
Man kann sich kaum vorstellen, wie die Produktionslinie aussehen würde, wenn Ford die Prozesse nicht mit dem Fließband beschleunigt hätte oder wenn es die IoT-Technologie nicht gäbe - so sehr hat sich die Fertigungslandschaft im Laufe der Jahre verändert und baut auf den Innovationen der Vergangenheit auf, um immer mehr anwendbar zu werden.
Es ist sehr unwahrscheinlich, dass wir die endgültige Form der Produktionslinie gesehen haben, da jeden Tag neue technologische Anwendungen entdeckt werden.
In jedem Fall ist klar, dass die vernetzte Smart Factory das Produktionsschema der Zukunft ist.