Die digitale Fabrik ist längst kein Zukunftskonzept mehr – sie entscheidet bereits heute über Wettbewerbsfähigkeit. Ob im Fabrikbetrieb oder im Maschinen- und Anlagenbau: Wer über aktuelle Daten verfügt, diese durchgängig nutzt und Prozesse digital abbildet, kann genauer planen, besser umsetzen und flexibler auf Veränderungen reagieren.
In diesem Beitrag zeigen wir, welche Erfolgsfaktoren für die Digitalisierung im Fabrikumfeld entscheidend sind, und geben Ihnen praxisnahe Ansätze an die Hand, die Sie in Ihrem Arbeitsalltag umsetzen können.
Vor welchen Herausforderungen stehen Fabrikbetreiber?
Als Fabrikbetreiber oder Zulieferer stehen Sie täglich vor einer Vielzahl an Herausforderungen, die den reibungslosen Betrieb und die langfristige Rentabilität Ihres Unternehmens beeinflussen können. Dazu gehören:
- Fehlende Planungsunterlagen: Oft sind nur veraltete und unstrukturierte 2D-Pläne von Fabrikumgebungen vorhanden. Ohne eine aktuelle Datenlage ist eine durchdachte und langfristig erweiterbare Layout- und Fabrikplanung nicht möglich.
- Hohe Produktionskosten: Sie müssen Ihre Produktionskosten kontinuierlich optimieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Steigende Anforderungen und höhere Material- und Personalkosten erhöhen den Druck auf Unternehmen spürbar.
- Volatile Marktnachfrage: Unsichere wirtschaftliche Bedingungen haben eine große Auswirkung auf die Nachfrage. Das erfordert flexible und schnelle Reaktionen im Fabrikbetrieb und bei Zulieferern aus dem Maschinen- und Anlagenbau.
- Langsame Produktionsplanung: Ohne aktuelle Planungsunterlagen und moderne Tools lässt sich die Produktion nur schwer (um)planen. Darüber hinaus verläuft die Kommunikation und der Datenaustausch zwischen Fabrikbetreiber und Maschinen- und Anlagenbauer nur selten reibungslos.
- Fehlende Visualisierungstechniken: Eine undurchsichtige Veranschaulichung von Produktionsabläufen und Layouts erschwert die Projektkoordination und die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Stakeholdern.
- Auflagen im Bereich Nachhaltigkeit: Gesetzliche Vorgaben und eigene Nachhaltigkeitsziele müssen erfüllt werden, während gleichzeitig die Kosten dadurch nicht steigen dürfen.
Die Herausforderungen für Fabrikbetreiber sind in den letzten Jahren stetig gewachsen und in allen Bereichen gibt es neue Anforderungen. Aber mit den Anforderungen sind auch die (digitalen) Möglichkeiten gewachsen. Die digitale Fabrik schafft die Voraussetzung, diese Herausforderungen nicht isoliert zu betrachten, sondern Daten, Planung und Prozesse miteinander zu verbinden.
Was ist die digitale Fabrik?
Die digitale Fabrik ist ein Konzept zur Optimierung und Vernetzung von Fabrikplanung und Fabrikbetrieb durch den Einsatz digitaler Technologien.
Das Konzept umfasst die virtuelle Planung, Simulation und Steuerung aller Planungs- und Fertigungsprozesse sowie -ressourcen, von der Entwicklung bis zur Produktion. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologien wie 3D-Laserscanning und Virtual Reality (VR) können Unternehmen ihre Effizienz steigern, Kosten senken und flexibler auf Marktanforderungen reagieren.
Die digitale Fabrik ermöglicht eine nahtlose Integration und Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen, Gewerken und Abteilungen, wodurch eine transparente und reaktionsfähige Umgebung geschaffen wird.
Das Idealbild einer digitalen Fabrik umfasst ein detailliertes 3D-Modell, das die Anordnung von Anlagen, Maschinen, Arbeitsbereichen, das Gebäude und die Gebäudetechnik sowie Logistikwege maßstabsgetreu und aktuell abbildet.
Eine vernetzte Datenplattform integriert alle erfassten Daten und ermöglicht Analysen und Visualisierungen in Echtzeit. Durch die Integration von Sensoren und IoT-Geräten in die reale Fabrik werden Echtzeitdaten über Maschinenzustände, Umgebungsbedingungen und Produktionsprozesse erfasst. Der Digitale Zwilling einer Fabrik hat physische Eigenschaften und stellt Leistungs- und Zustandsdaten virtuell dar.
Diese Analyse- und Optimierungswerkzeuge werden eingesetzt, um Trends zu erkennen, Engpässe vorherzusagen und Möglichkeiten zur Optimierung der Produktion und zur Anpassung an die Nachhaltigkeit zu identifizieren.
Das integrierte Fabrikmodell
Aufbauend auf dem Konzept der digitalen Fabrik beschreibt das integrierte Fabrikmodell (Integrated Factory Modeling, IFM) die Zusammenführung aller relevanten Informationen zu Gebäuden, Infrastruktur, Produktionsanlagen und Fertigungsprozessen in einem gemeinsamen digitalen Modell.
Dabei werden die verschiedenen Fachdisziplinen innerhalb einer zentralen und konsistenten Datenbasis verknüpft, sodass eine ganzheitliche Abbildung des Produktionsstandorts entsteht. Das Modell dient als Grundlage für die Planung, den Entwurf, die Validierung, den Bau und den späteren Betrieb einer Fabrik über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg.
Erfahren Sie mehr über das integrierte Fabrikmodell in unserem Artikel „Fabrikplanung im Wandel – Herausforderungen meistern und Chancen nutzen". Außerdem haben wir mehrere IFM Events durchgeführt. Mehr dazu lesen Sie in den Beiträgen „Das Integrierte Fabrikmodell im Fokus: Cideon Event in Düsseldorf" und „Die digitale Fabrik im Fokus: Rückblick auf das IFM Event und Ausblick in die Zukunft".
Wie wird aus Ihrer Fabrik eine digitale Fabrik?
Egal, wo Sie sich gerade im Digitalisierungsprozess befinden – das Ziel ist es, Ihre Fabrikplanungs- und Produktionsprozesse zu vernetzen und dadurch zu verbessern. Die folgenden Themengebiete tragen dazu bei.
Bestandsaufnahme durch Laserscanning
Mit 3D-Laserscanning erfassen Sie den Ist-Zustand Ihrer Fabrik komplett. Dazu gehört nicht nur das Gebäude selbst, sondern auch die Gebäudetechnik und die Produktionsanlagen. Wie das in der Praxis aussehen kann, lesen Sie hier: „Vorteile und Anwendungsbereiche von 3D-Laserscanning".
Integrierte Fabrikplanung im PDM-System
Mit Laserscanning wird die Datengrundlage gelegt, diese Daten müssen im Anschluss so verwaltet werden, dass alle Beteiligten Zugriff darauf haben und damit weiterarbeiten können. Die großen Datenmengen der Fabrikplanung werden strukturiert und nachvollziehbar in einem Produktdatenmanagement (PDM)-System verwaltet. Wie der Übergang von Laserscannung zu PDM aussehen kann, lesen Sie im Beitrag „Die Basis der digitalen Fabrik: Bestandsaufnahme durch Laserscanning und Datenintegration”.
Disziplinübergreifende Projektzusammenarbeit
Um einen nahtlosen Daten- und Informationsfluss für alle Projektbeteiligten zu gewährleisten, ist es notwendig, Daten an jedem Ort und zu jeder Zeit zusammenzuführen, idealerweise über eine zentrale Cloudplattform.
Planung und Simulation von Fabrik und Produktion
Erkennen Sie frühzeitig mögliche Kollisionen sowie Engpässe und Überkapazitäten mit modernsten Softwarelösungen für Konzepte und Planungen inklusive Simulationsmöglichkeiten. Erfahren Sie mehr über Fabrik- und Layoutplanung in den Beiträgen zu DHL, Waldner und Porsche Taycan.
Visualisierung und Virtual Reality (VR)-Anwendungen
Für gemeinsame Projektbegehungen und Review-Meetings lohnt sich der Einsatz von VR-Anwendungen. Damit können sich alle Projektbeteiligten und Stakeholder, sowohl intern als auch extern, ein klares Bild von der Fabrik und den Gebäuden machen. Das reduziert zusätzlich kosten- und zeitintensive Reisen.
Fabriküberwachung in Echtzeit
Ein Monitoring Ihrer Fabrik ist unerlässlich, um aus den Fabrikdaten zu lernen und zukünftig fundierte Entscheidungen treffen zu können. Wie das aussehen kann, lesen Sie hier: „Produktionsanlagen überwachen leicht gemacht: So funktioniert effizientes Produktionsmonitoring”.
Insgesamt tragen diese Themen dazu bei, einen besseren Überblick über Ihre Fabrik zu erhalten, Planung und Produktion zu optimieren und eine ideale Entscheidungsgrundlage für zukünftige Anpassungen zu schaffen.
Software für die digitale Fabrik
Welche konkreten Softwarelösungen eignen sich, um die Herausforderungen zu lösen, Prozesse zu digitalisieren und zu vernetzen? Der Softwarehersteller Autodesk ist im Umfeld der digitalen Fabrik besonders versiert.
In der Nachbereitung von 3D-Laserscans bietet sich Autodesk ReCap an, um die Scans für Folgeprozesse aufzubereiten. Diese Daten können dann in Planungssoftware wie Autodesk Inventor oder Autodesk Revit übertragen werden, um Modelle für Ihre Projekte zu erstellen. Zur Vereinfachung der disziplinübergreifenden Zusammenarbeit bietet sich die cloudbasierte Daten- und Informationsplattform Autodesk Forma (ehemals Autodesk Construction Cloud) an. Wie diese in der Praxis genutzt wird, lesen Sie in unserem Artikel „Autodesk Construction Cloud im Fokus: Wie die innovative Lösung Mechanik und Bau vereint”. Mehr über die Namensänderung zu Forma erfahren Sie im Beitrag „Die Autodesk Construction Cloud wird zu Autodesk Forma: Alle Infos zur neuen Forma Industry Cloud”.
Ergänzend dazu bieten Autodesk Inventor, Factory Design Utilities, Revit und Navisworks Komplettlösungen, von der Konzeption und Planung inklusive Simulationsmöglichkeiten bis hin zur Installation von Produktionsanlagen in Gebäuden.
Die Rolle von BIM im Kontext der digitalen Fabrik
Ein Begriff, den Sie vielleicht schon einmal im Zusammenhang mit Gebäudeplanung gehört haben, ist BIM. Die Abkürzung BIM steht für Building Information Modeling und vereint alle relevanten Informationen eines Bauwerks in einem digitalen 3D-Modell. BIM ermöglicht eine präzisere Planung, eine bessere Kommunikation zwischen allen Beteiligten und eine effizientere Projektabwicklung. Erfahren Sie mehr über die Grundlagen von BIM in unseren Beiträgen „BIM im Maschinen- und Anlagenbau – die wichtigsten Grundlagen" und „Wozu brauchen Endkunden eigentlich Building Information Modeling?”.
Auch der deutsche Staat setzt verstärkt auf die BIM-Technologie. Der BIM-Masterplan der Bundesregierung fordert die flächendeckende Nutzung von BIM für alle Bundesbauprojekte. Mehr dazu lesen Sie in unserem Beitrag „BIM im Maschinenbau: Das bedeutet der BIM-Masterplan der Bundesregierung".
Projektvorgehen: Digitale Fabrik in die Praxis umsetzen
Die digitale Fabrik entsteht nicht über Nacht, vielmehr entwickelt sie sich Schritt für Schritt. Der Weg zur digitalen Fabrik beginnt mit einem klaren Blick auf die bestehenden Prozesse. Durch deren schrittweise Digitalisierung und Optimierung können Planungen fundierter getroffen, Abläufe transparenter gestaltet und neue Potenziale für die Produktion erschlossen werden.
Doch wie sieht das in der Praxis aus? Wie wir an solche Projekte herangehen, erfahren Sie im Artikel „Die digitale Fabrik – Schritt für Schritt zur zukunftssicheren Produktion: So gelingt die Digitalisierung von Fabriken und Produktionsumgebungen”.
Sie möchten mehr über die Möglichkeiten der digitalen Fabrik erfahren? Dann lesen Sie jetzt unser kostenfreies Whitepaper “Der Weg zur digitalen Fabrik”.
