Digitale Fabrik Die digitale Fabrik: Effizient, smart und nachhaltig in die Zukunft

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Die digitale Fabrik soll es Unternehmen ermöglichen, die Herausforderungen in unserer globalen Welt zu meistern. Digitalisierung ist der Schlüssel. Dassault Systèmes erklärt, worauf es ankommt, um Produkte und Produktion nachhaltiger zu gestalten.

Als im 18. Jahrhundert die Dampfmaschine und die „Spinning Jenny“ die Industrie eroberten, rechnete niemand auch nur im Ansatz damit, dass einmal von vernetzten oder gar lernenden Maschinen die Rede sein würde. Der Ansatz, Maschinen als Lösung für die dringendsten Herausforderungen der Zeit zu entwickeln, greift auch heute, wenn von der „digitalen Fabrik“ die Rede ist.

Die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen, mit denen Unternehmen heutzutage konfrontiert sind, haben sich gewandelt: Eine globalisierte Welt, internationale Stakeholder, neue Arbeitsmodelle wie Remote Work, die steigende Relevanz von Nachhaltigkeitsaspekten, aber auch veränderte, individuelle Kundenbedürfnisse – all diese Einflussfaktoren gilt es im operativen, aber auch im strategischen Geschäft zu berücksichtigen. Diese Herausforderungen müssen Unternehmen meistern, um ihre Effizienz, Resilienz und Geschäftskontinuität zu steigern – genau hier greift die Digitalisierung.

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Ziel: nahtloser Übergang zwischen Entwicklungs- und Fertigungsstücklisten

Die erste, in der Praxis häufige Anwendung des Konzepts „digitale Fabrik“ betrifft die Planung der Herstellung von Produkten. Ein Maschinenbauer, der ein komplexes Produkt, wie beispielsweise landwirtschaftliche Maschinen individuell nach den Kundenbedürfnissen fertigt, profitiert besonders davon, bestehende Daten aus der Konstruktion zu nutzen und in die Produktion zu übertragen. Das Ziel der Digitalisierung ist hier, einen nahtlosen Übergang zwischen Entwicklungsstücklisten und Fertigungsstücklisten herzustellen. Die entstandenen durchgängigen Prozesse reduzieren die Komplexität und die Zeit bis zum Start der Produktion enorm.

Eine weitere Möglichkeit, wie digitale Abläufe die Effizienz erhöhen, ist die Simulation von Produktionsvorgängen. Üblicherweise müssen Roboter, Maschinen oder Anlagen manuell programmiert und für diese Zeit aus dem Betrieb genommen werden. In einer digitalen Fabrik ist es möglich, virtuell abzubilden, wie sich die Bewegungen dieser Ressourcen verhalten, und die Arbeitsschritte bereits am Computer zu simulieren. Der Code wird dann lediglich auf die Maschine übertragen, ohne dass die Produktion längere Zeit unterbrochen werden muss.

Mit digitalen Lösungen zur nachhaltigen Fabrik

Das Thema Nachhaltigkeit spielt für Unternehmen in vielerlei Hinsicht eine elementare Rolle: Veränderte Kundenerwartungen, Regularien der Politik, steigende Energiepreise – die Liste ist lang. Gleichzeitig wird der Umweltschutz selbst zum Kostenfaktor für Unternehmen, da ökologisch verträgliche Rohstoffe oder Bauteile meist teurer sind als ihr konventionelles Äquivalent oder Recycling- und Entsorgungskosten in den letzten Jahren stark gestiegen sind.

Hier kommen digitale Lösungen ins Spiel. Sie können dabei helfen, Prozesse und Produkte nachhaltiger zu gestalten. Schon im Designprozess lassen sich Informationen darüber anzeigen, welche Bauteile in der Konstruktion und im Betrieb am meisten CO₂-Ausstoß verursachen. Auf Basis dieser Daten ist es dann möglich, Änderungen am Produkt vorzunehmen, beispielsweise ein umweltfreundlicheres Material zu wählen. Ein Beispiel ist die Softwarelösung „Sustainable Innovation Intelligence“ von Dassault Systèmes, die Unternehmen dabei unterstützt, Umweltauswirkungen zu minimieren und die Kreislaufwirtschaft zu fördern.

„Nachhaltigkeit“ im Unternehmenskontext lässt sich somit von verschiedenen Seiten beleuchten. Dabei stehen die Bereiche nicht nur für sich, sondern beeinflussen sich gegenseitig.

Kommentar

Rechtzeitig in eine nachhaltige, sinnstiftende Zukunft investieren

Mit Simulation zu nachhaltigeren Produkten

Neben nachhaltigen Endprodukten legen viele Unternehmen gleichzeitig großen Wert darauf, bereits bei der Fertigung so umweltfreundlich wie möglich zu handeln. Im Fokus steht nicht nur der CO₂-Ausstoß, sondern auch der Energieverbrauch. Mit der Unterstützung von Software können Unternehmen beispielsweise simulieren, wie sich Materialänderungen bei Produkten oder Bauteilen auf das Gewicht und schließlich den Energieverbrauch von Maschinen auswirken. Einsparpotenziale bieten in den meisten Fällen nicht nur die Maschinen selbst, sondern auch die Entwicklung, Beschaffung sowie Logistik.

Der folgerichtige Schritt in der digitalen Fabrik ist daher ein virtueller Zwilling von Fabrik und Produkten. So kann zum einen die Anzahl physischer Prototypen mithilfe von Simulation und Tests im virtuellen Raum auf ein Minimum reduziert werden. Das spart Zeit, Kosten und natürliche Ressourcen.

Auch das Prinzip der Kreislaufwirtschaft spielt eine entscheidende Rolle: Beispielsweise lässt sich simulieren, welche Möglichkeiten für Produkte am Ende des Lebenszyklus hinsichtlich des Recyclings oder der Weiterverwendung entstehen. Es können dafür etwa verschiedene Fügeverfahren, wie Kleben oder Verschrauben, gegenübergestellt und schon in der Planungsphase daraufhin untersucht werden, welches Verfahren sich besser eignet, um Komponenten von Produkten oder Anlagen am Ende des Produktlebenszyklus wiederzuverwenden. So können spätere Prozesszeiten und notwendige Investitionen frühzeitig einkalkuliert werden. Auch bei der Koordination dieser komplexen Vorgänge helfen smarte Softwarelösungen.

Nachhaltiges Wirtschaften macht wettbewerbsfähiger

Dieser Punkt betrifft nachhaltige Geschäftsaktivitäten im Sinne von Maßnahmen, die Unternehmen resilienter, wettbewerbsfähiger und wirtschaftlicher machen – auch „Business Sustainability“ genannt. Ein Aspekt ist das Lebenszyklusmanagement der Maschinen selbst. Digitale Lösungen machen alle Vorgänge in der Fabrik transparent und geben Aufschluss über den Betriebsstatus, Zustand und Abnutzung der Geräte.

Mit der Unterstützung von Predictive Maintenance, also der vorausschauenden Wartung, erkennt die Software Muster im Verhalten von Maschinen. So können sich Unternehmen rechtzeitig um Reparatur oder Ersatz kümmern – ohne dass die Kontinuität des Betriebs gefährdet ist – und sind nicht mit plötzlichen Störungen konfrontiert. Hier spielen auch Technologien wie Machine Learning und künstliche Intelligenz eine elementare Rolle. Voraussetzung für den Einsatz in der Praxis ist allerdings die entsprechende Datenbasis.

Produktentwicklung

Was hinter dem Plattformgedanken steckt

Einheitliche Datenplattform für die Zusammenarbeit

Der Grundbaustein einer digitalen Fabrik ist diese umfassende Datenbasis. Nur mit Informationen über Maschinen, Abläufe und Ressourcen können Unternehmen ihre Prozesse digitalisieren und dadurch optimieren.

Hier kommt der Plattformgedanke ins Spiel. Eine Datenplattform, wie die 3D-Experience-Plattform von Dassault Systèmes, bildet die Single Source of Truth für alle relevanten Elemente der digitalen Fabrik. Hier entsteht das Gesamtbild, denn diese Plattform verwaltet also nicht nur die Daten zentral, sondern bündelt auch Softwarelösungen, die in den unterschiedlichsten Prozessen zum Einsatz kommen. Das vereinfacht insbesondere die Zusammenarbeit zwischen Abteilungen, da alle Mitarbeitenden ortsunabhängig auf dieselbe Datenbasis zugreifen können.

Ein weiterer nützlicher Aspekt sind Bibliotheken. Unternehmen können nicht nur auf importierte und bestehende Datenbanken zugreifen, sondern auch eigene Standards entwickeln und in Bibliotheken auf der Plattform speichern. Dadurch entfällt die Neuerstellung für Folgeprojekte und Unternehmen profitieren von einer enormen Zeitersparnis. Auch die Gefahr, viele kleinteilige Lösungen für die einzelnen Prozesse zu implementieren, die dann nur für sich stehen und nicht miteinander kompatibel sind, besteht bei der Nutzung einer Plattform nicht. Unternehmen können ein breites, skalierbares Lösungsportfolio nutzen, das Abläufe der gesamten digitalen Fabrik abdeckt, zugeschnitten auf die eigenen, individuellen Anforderungen.

Mit digitalen Lösungen Komplexität reduzieren

Ein Beispiel für die Umsetzung liefert der Landmaschinenhersteller Claas. Sein Kerngeschäft sind leistungsfähige Maschinen, die energie- und ressourceneffizient arbeiten. Die kundenindividuelle Fertigung der Produkte ist komplex und erfordert ein besonders sorgfältiges Datenmanagement. Zur Verwaltung dieser Daten nutzt Claas die 3D-Experience-Plattform in der Forschung und Entwicklung sowie in der Planung und Konstruktion. Alle Abteilungen können jederzeit und ortsunabhängig auf die aktuellsten Versionen derselben Projekte zugreifen, was die globale, interdisziplinäre Zusammenarbeit der Standorte weltweit vereinfacht. Diese Erleichterung ermöglicht es Claas, Kundenbedürfnisse problemlos in die Produktentwicklung einzubeziehen und neue Technologien schneller auf den Markt zu bringen.

Die aktuelle wirtschaftliche und gesellschaftliche Lage verdeutlicht, dass Unternehmen jetzt handeln und die Digitalisierung anstoßen sollten, um langfristig am Markt erfolgreich zu bleiben. Fakt ist: An welcher Stelle ein Unternehmen damit beginnt, ist individuell. Der zunehmend einfache Zugang zu Daten – der Grundlage aller digitalen Aktivitäten – sowie preiswerte Software- und Servicelösungen machen die vernetzte Fabrik zu einem immer beliebteren Konzept. Und auch der Mittelstand greift verstärkt auf entsprechende Methoden und Werkzeuge wie Simulation, Robotik, ERP-Systeme oder Virtual-Reality-Anwendungen zurück. Kein Wunder, denn die Vorteile liegen auf der Hand: Digitale Prozesse unterstützen die ressourcenschonende Produktion für mehr Nachhaltigkeit, stellen Transparenz über die Abläufe in der eigenen Fabrik sicher und optimieren dadurch Arbeitsweisen hin zu mehr Flexibilität und Effizienz – ein Mehrwert für Mitarbeitende und das Unternehmen.

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