Digitale Transformation Die Produktion digitalisieren oder eine Smart Factory neu bauen?

Autor / Redakteur: Larry Terwey / Simone Käfer

Ist es sinnvoller eine Produktion digital aufzurüsten (Brownfield) oder von vorne zu beginnen (Greenfield)? Eine Smart Factory ist nicht nur eine Frage der Finanzlage. Wir haben Vor- und Nachteile für Sie zusammengefasst.

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Die bestehende Fabrik digital aufrüsten oder besser auf der grünen Wiese mit einer smarten Factory starten? Beides hat Vor- und Nachteile.
Die bestehende Fabrik digital aufrüsten oder besser auf der grünen Wiese mit einer smarten Factory starten? Beides hat Vor- und Nachteile.
(Bild: ©JK2507 - stock.adobe.com)

Unternehmer, die ihre Fabriken digitalisieren wollen, stehen vor der Frage: wo und wie anfangen? Einige fokussieren sich auf die Prozesse in der Produktion und beim Qualitätsmanagement. Andere gehen das Thema lieber service- oder produktseitig an. Entscheidend für die Wahl ist dabei nicht nur der erwartete RoI (Return on Investment), also ab wann sich die Digitalisierung lohnt. Mindestens genauso wichtig ist die technische Architektur – und damit die Entscheidung ob man die bestehende Produktion digitalisiert (Brownfield) oder lieber eine neue Produktion hochzieht (Greenfield).

Alles anders oder alles neu

Der Brownfield-Ansatz setzt auf der existierenden Produktpalette, dem vorhandenen Maschinenpark und bestehenden IT-Systemen auf und entwickelt diese weiter. Eine IoT-Plattform dient dabei als Integrationsdrehscheibe. Ein wesentlicher Punkt, um die oft milliardenschweren Investitionen der Vergangenheit abzusichern und den Betrieb zukunftssicher zu machen.

Ganz anders bei einem Greenfield-Projekt: Hier entsteht „auf der grünen Wiese“ eine Smart Factory, in der man gleich mit vernetzten Maschinen und IT-Systemen startet. Oft werden dort auch neu entwickelte, IoT-fähige Produkte gefertigt. Ein idealtypischer Ansatz, der für die wenigsten Unternehmen in Frage kommt. Viel naheliegender ist es, neue Produktgenerationen oder einen bestimmten Produktionsprozess durchgängig mit modernen Systemen auszustatten, quasi ein „Greenfield light“.

Greenfield: von Anfang an digital

Wer ein Projekt von Grund auf neu planen und implementieren kann, hat einen großen Vorteil: Er muss sich nicht mit alten Anlagen und mangelhaften Möglichkeiten zur Erfassung der Daten oder zum Datenaustausch herumschlagen. Denn alle eingesetzten Komponenten basieren auf neuesten Technologien und lassen sich nahtlos integrieren. Sie verfügen über moderne Schnittstellen, Sensoren oder Kameras – inklusive der nötigen Security. Damit können Zustands- und Umgebungsdaten nicht nur erfasst, sondern auch direkt für die Verarbeitung oder Analyse weitergeleitet werden, bei Bedarf sogar in Echtzeit. Weil alles neu konzipiert wird, steht dem Unternehmen die ganze Bandbreite modernster OT (Operational Technology) und IT zur Auswahl. Die Architekten schöpfen aus dem Vollen, sind damit maximal flexibel. All das macht ein Greenfield-Projekt deutlich einfacher in der Umsetzung.

Mit dem Greenfield-Ansatz lassen sich große Innovations- und Technologiesprünge sehr leicht realisieren. Das hat seinen Preis: Weil alle Systeme und Komponenten neu angeschafft werden, sind die Anfangsinvestitionen sehr hoch. Vor allem, wenn es um das Idealszenario geht, bei dem eine Smart Factory neu gebaut und Produkte, Teile sowie Komponenten neu entwickelt werden. Dafür können Unternehmen, die sich für diesen Ansatz entscheiden, mit niedrigeren Wartungskosten rechnen. Denn die modernen Systeme erleichtern den Fernzugriff und ebnen den Weg für IIoT-Szenarien wie Remote Repair und Softwareverteilung auf Distanz (Software Deployment). Gleichzeitig legen sie die Basis für die deutlich komplexere Predictive Maintenance, die ihrerseits große Kosteneinsparungen ermöglicht.

Pro Greenfield Contra Greenfield
Alle Komponenten sind auf dem neuesten technischen Stand und lassen sich nahtlos integrieren Die Anfangsinvestitionen sind sehr hoch
Die modernen Systeme erleichtern den Fernzugriff und ebnen den Weg für IIoT-Szenarien Die Mitarbeiter müssen sich mit der modernen Technik auskennen
Niedrigere Wartungskosten und die Möglichkeit für Predictive Maintenance Man benötigt das passende Grundstück

Brownfield: Evolution statt Revolution

Wer neue Produkte entwickeln will, sollte seine Bestandskunden nicht aus dem Blick verlieren. Denn viele Unternehmen der fertigenden Industrie halten die Hand schützend über ihre bereits getätigten Investitionen. Anstelle einer Neuanschaffung präferieren sie die Aufrüstung ihrer Maschinen zum Smart Device. Die Hersteller sind damit gefordert, ihre Produkte mit Sensorik oder Kommunikationstechnik nachzurüsten – was den Einstieg ins IIoT eher zum Umstieg macht. Das muss nicht negativ sein, im Gegenteil. Unternehmen, die in kleineren Etappen digitalisieren, kommen oft schneller voran; sie sammeln rascher die wesentlichen Informationen und wertvolle Erfahrungen. Bereits die Installation von Sensoren für Temperatur, Druck, Luftqualität oder Ähnliches kann einen wesentlichen Informationsgewinn bringen. Und weil nicht alle Komponenten neu sind, birgt der Brownfield-Ansatz auch ein niedrigeres Risiko.

Die Herausforderungen bei diesem Ansatz liegen allerdings in der Integration und Datenübernahme von Altgeräten und deren Anbindung an die Cloud. Bei der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation gibt es glücklicherweise zunehmend Erleichterungen, etwa durch internationales Roaming bei SIM-Karten. Auch eine große Bandbreite an Software, von Applikationen bis hin zu diversen Plattformen, ist verfügbar. Dennoch müssen sich die Unternehmen mit verschiedensten Maschinensteuerungen und Kommunikationsprotokollen auseinandersetzen – von Create MyInterface bis TNC Remo, viele davon proprietär.

Hinzu kommt eine Vielzahl an unterschiedlichen Zugängen zu Daten und bereits vorhandenen Sensoren, wie im Fahrzeugbau zum Beispiel via OBD2 oder CAN-Bus. Der Standard OPC UA findet sich in älteren Systemen und Anlagen, wenn überhaupt, nur ansatzweise. Diese Heterogenität führt tendenziell zu einem höheren Integrationsaufwand. Lassen sich keine Standardschnittstellen nutzen, wird die Programmierung von Individualsoftware nötig – mit den damit verbundenen, bekannten Nachteilen hinsichtlich Wartungsaufwand und -risiko.

Pro Brownfield Contra Brownfield
In kleinen Schritten kommt man schneller zur digitalen Fabrik Standards für Daten, Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen fehlen
Niedrigeres Risiko, da nicht alle Komponenten neu sind Manche Alt-Maschinen lassen sich nicht mehr aufrüsten

Im Vergleich beider Ansätze gibt es kein Richtig und Falsch, kein Besser oder Schlechter. Jeder Use Case muss differenziert betrachtet und kalkuliert werden – je nach den individuellen Unternehmenszielen, dem technischen Status quo und dem Budgetrahmen. Selbst die vielgepriesenen Chancen im Service sind keine Selbstläufer. Denn während Kunden und End-Anwender davon profitieren, lasten auf den Herstellern und Service-Anbietern hohe Investitionen. Auch ein nötiges Upgrade einer Maschine kann zwar technisch möglich, aber sehr kostenintensiv sein. Daher lohnt sich auch für ein Brownfield-Projekt stets eine Kostengegenüberstellung zu potenziellen Neuanschaffungen. In beiden Fällen heißt es daher: genau kalkulieren!

* Larry Terwey ist Director Digital Business bei ECS Engineering Consulting & Solutions in 92318 Neumarkt i.d.OPf., Tel. +49 (91 81) 47 64-10, marketing@ecs-gmbh.de

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