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17. September 2019 15:01:05 MESZ | Software für den Maschinen- und Werkzeugbau

3 Konzepte für die Fabrik der Zukunft

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Die Fabrik wird in den kommenden Jahren zunehmend vernetzt, automatisiert und flexibel. Nicht eine Technologie alleine prägt die Fertigung von Morgen, es wird ein ganzes Paket an Innovationen sein. Wir nennen die wichtigsten Eigenschaften der Fabrik der Zukunft. 

Über die Digitalisierung als Megatrend für die Wirtschaft besteht weitgehende Einigkeit in den Unternehmen. Kaum noch ein Industriemanager stellt die Relevanz von Industrie 4.0 ernstlich in Frage. Doch wie wird die Fabrik der nächsten Jahre und Jahrzehnte aussehen? Einige wesentlichen Charakteristika der zukünftigen Fertigung zeichnen sich bereits ab.

1. IT und Sensorik als zentrale Schaltstellen

Die Fabrik der Zukunft wird umfassend vernetzt sein und eine hohe Dichte von Sensoren aufweisen. Software übernimmt den größten Teil der Steuerung, Regelung, Prüfung und Dokumentation. Unentbehrlich für diese umfassende digitale Steuerung ist der digitale Zwilling. Gemeint ist in diesem Zusammenhang ein Zwilling der Fertigungsanlagen, weniger ein digitaler Doppelgänger der Produkte.

Dieser digitale Zwilling umfasst alle Gebäude, Maschinen, Roboter und Transporteinheiten. In ihm lassen sich alle realen Zustände der Anlagen speichern. Noch wichtiger ist die Möglichkeit zur Simulation von Produktionsabläufen einschließlich der Fertigungsparameter. So wird von Anfang an mit optimierten Prozessen produziert.

Die Sensoren sind das Mittel, um den Maschinenstatus  zu erfassen und in das digitale Modell einzuspeisen. Sogar Schneidwerkzeuge sollen bald Sensoren enthalten. Diese können als eine Art „Fahrtenschreiber“ Schnittdaten aufzeichnen. Entwickelt wird diese Technik im Verbundprojekt Cute Machining (von „CUTting Edge Machining“) von mehreren Unternehmen und Instituten der Werkzeugbranche. Am Ende sollen Werkzeuge zu “Smart Objects” werden, die über das Internet mit einer Datenbank kommunizieren, die wiederum Daten in den digitalen Zwilling einspeist. 

Lässt sich erst ein Fertigungsablauf komplett erfassen, öffnet das die Tür für neue Anwendungen. Vor allem die Nutzung von KI für die Parametrierung von Prozessen bietet sich an. So lassen sich Faktoren wie Schnelligkeit und Lebensdauer der Werkzeuge weiter verbessern.  

2. Neue Beziehungen zwischen Mensch und Maschine

Mensch und Maschine stehen nicht nur in Konkurrenz, sondern arbeiten immer häufiger eng zusammen. So erfolgen mit Augmented Reality Schulungen, oder Montageanleitungen werden direkt im Sichtfeld eingeblendet. Die Mitarbeiter werden so direkter durch die IT angeleitet als je zuvor.

Während der Produktentwicklung macht Virtual Reality die Konstruktionen in 3D erlebbar, noch bevor das erste Versuchsmuster hergestellt wird. Das ist hilfreich unter anderem in der Automobilindustrie und im Anlagenbau. Denn von Fahrzeug-Innenräumen oder Chemieanlagen lassen sich nicht einfach Prototypen herstellen.

In der Fabrikautomatisierung werden zunehmend Cobots (kollaborative Roboter) genutzt. Die „Mensch-Roboter-Kollaboration“ (MRK) ermöglicht die teilweise Automatisierung von Aufgaben, bei denen sich die vollständige Automatisierung nicht rentiert. Solche Leichtbauroboter finden immer mehr Anklang in der Industrie.

3. Die Fertigung wird modular und konfigurierbar

Zum Konzept von Industrie 4.0 gehören Anlagen, die sich schneller auf neue Produkte anpassen lassen. Dies dürfte sich auf Struktur und Lage der Werke auswirken. Manche Experten erwarten eine stärkere Dezentralisierung der Produktion. Mehr, aber kleinere Werke sind näher an ihren Märkten. Sie können sich besser auf regionale Anforderungen einstellen und Produkte auf kürzeren Wegen ausliefern. Dafür bietet sich die verstärkte Nutzung additiver Verfahren an, sofern sich die Produkte technisch und wirtschaftlich sinnvoll so herstellen lassen. Auch die kundennahe Herstellung einfacher Ersatzteile per 3D-Druck kann sinnvoll sein. Die Herstellung individueller Teile oder Kleinserien kann auch durch eine Kombination von subtraktiven und additiven Verfahren als Hybridfertigung erfolgen. Sie verbindet die Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks mit der Präzision der abtragenden Bearbeitung. 

Dezentrale Werke werden manche Rohstoffe und Vorprodukte regional einkaufen können. Das wird nicht möglich sein, wo die Lieferkette aus spezialisierten Zulieferern besteht. Einsparungen in puncto Logistik werden deshalb nicht immer möglich sein.

Die Fabrik der Zukunft hält also einige spannende Konzepte bereit - für die mittelfristige Zukunft sind große Veränderungen zu erwarten. Damit die Mitarbeiter den nahenden Herausforderungen gewachsen bleiben, ist Fortbildung wichtiger denn je - auch die  Ausbildung 4.0 in der Industrie wird an Bedeutung gewinnen. Möchten Sie erfahren, wie Sie sich am besten auf die Fabrik der Zukunft vorbereiten können? Dann laden Sie sich unseren kostenlosen Ratgeber herunter. 

 

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