Smart Factory

Eine Smart Factory ist eine Fabrik, in der die Fertigung von Produkten durch Vernetzung aller Bestandteile und steuernde künstliche Intelligenz weitgehend automatisiert ist. Bestandteile sind

• die Produktionsgeräte, Maschinen mit jeweils eigenem Steuerungscomputer (cyberphysische Systeme),
• das Material bzw. die Fertigungsobjekte, aus denen die Produkte hergestellt werden,
• die Transportmittel für den Materialfluss in der Fabrik.

Diese Komponenten geben ständig Daten über ihren Status aus. Sie sind über das "Internet der Dinge" (Internet of Things, IoT) untereinander und mit einem Auftrags- und Logistiksystem verbunden. Zur Koordination der Produktionsabläufe muss die smarte Fabrik diesen laufenden großen Datenstrom in Echtzeit verarbeiten. Dazu sind moderne, sogenannte Big Data-Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz nötig. Die intelligente Fabrik kann aus diesen Datenmengen automatisch Wissen zur fortwährenden Prozessoptimierung ziehen.

Die vierte Stufe der industriellen Revolution

Die Smart Factory ist ein Kernziel der "Industrie 4.0". Mit der ersten industriellen Revolution hielt die Mechanisierung durch Dampfmaschinen in Fabriken Einzug. Die zweite brachte mit elektrischer Energie die Fließbandproduktion. In der dritten (genannt auch digitale) Revolution kam Computertechnik hinzu. Künstlich intelligente Vernetzung der Produktionskomponenten kennzeichnet die seit Anfang der 2010er Jahre als Industrie 4.0 bezeichnete vierte Revolution.

In einer Smart Factory erhalten alle Komponenten - ob Maschine, Werkzeug, Werkstück, Produkt, Transportmitte oder Lagerplatz - eine digitale Repräsentation, auch "digitaler Zwilling" genannt. Damit kann jedes Objekt in seinem gegenwärtigen Zustand im System verfolgt werden. Zu verarbeitende Werkstücke können auf einem RFID-Chip ihre Eigenschaften und Fertigungsinformationen selbst mitbringen. Die Produktionsmaschinen lesen diese Informationen und behandeln die Werkstücke ihrer Bestimmung gemäß.

Automatisierte Echtzeitkontrolle der Fertigung

Eine Smart Factory ist damit ein System mit Echtzeit-Überblick über alle seine Komponenten. Die Fertigungsanlage trifft eigenständig Entscheidungen und kann dabei auch auf irreguläre Ereignisse reagieren. Mittels Verfahren der künstlichen Intelligenz kann sie sich selbst organisieren und optimieren. Das bedeutet, sie fordert auf Bestellungen hin nötige Materialien und Werkstücke an. Diese werden automatisiert geliefert und durchlaufen die Produktionsstätte bis zur Lagerstätte oder zum Weitertransport. Bei der Produktion können die Maschinen mit verschiedenen Varianten der Werkstücke umgehen und so flexibel Varianten des Endprodukts herstellen, und das in variabler Stückzahl bis hin zu individuellen Einzelanfertigungen.

Ziel dieser Fabrik der Zukunft ist die umfassende Automatisierung der Fertigungstechnik für variable Produktversionen zum günstigen Preis der Massenproduktion. Weiterer Vorteile dieser Innovation sind u.a. geringere Produktionskosten, kürzere Produktionszeiten, geringerer Personalaufwand, schnellere Anpassung an veränderte Produktanforderungen, automatische Wartung, niedrigere Lagerhaltungskosten und optimierte Logistik.