Es steht außer Frage, dass Industrie 4.0 digitale Transformation hat die Produktionslandschaft erheblich verändert. Technologien wie künstliche Intelligenz (KI) und Automatisierung ermöglichen Herstellern einen Aufschwung betriebliche Effizienz, erreichen eine deutliche Steigerung der Produktivität (bis zu einer Steigerung von 15% auf 30%) und eine deutliche Reduzierung der Ausfallzeiten (eine Verringerung zwischen 30% und 50%).
Diese technologischen Innovationen haben auch zur breiteren Entstehung von Mikrofabriken geführt.
Mikrofabriken sind kleinere Fabriken, die modernste Werkzeuge und Lösungen nutzen, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen und gleichzeitig ein neues Maß an Flexibilität und Skalierbarkeit bieten, das größere, konventionelle Fabriken nur schwer erreichen können. Der Einsatz von KI, maschinellem Lernen, Big Data und anderen innovativen Technologien hat die Abfallbeseitigung, Prozessoptimierung und Personalisierung erheblich vereinfacht.
Während traditionelle Fabriken in dieser Hinsicht noch viel zu bieten haben Skaleneffekte und betriebliche Effizienz, die Modularität von Mikrofabriken erregt Aufmerksamkeit, da Hersteller dank KI und dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) eine effizientere Produktion erzielen.
Aber können diese KI-gestützten Mikrofabriken die herkömmlichen ersetzen? Sind Mikrofabriken nachhaltiger als herkömmliche?
Was ist eine Mikrofabrik?
Erstens ist eine Mikrofabrik klein bis mittelgroß und technologisch fortschrittlich, wobei ihre Prozesse durch ein hohes Maß an Automatisierung und Konnektivität gesteuert werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Fabriken verbrauchen Mikrofabriken aufgrund neuerer Technologien mit höherer Effizienz weniger Strom und Personalressourcen und erfordern daher wenig bis gar keinen menschlichen Einsatz.
Der modulare Charakter von Mikrofabriken ermöglicht hohe Produktionsmengen, da jede Mikrofabrik als eine betrachtet werden kann "Zelle" einer umfangreicheren Produktionslinie, die verschiedene Fertigungsaufgaben ausführt, die im Tandembetrieb zu schnelleren Produktionszeiten führen.
Verbesserte Abläufe und mehr Nachhaltigkeit mit Mikrofabriken
Erhöhte Wirtschaftlichkeit
Angesichts der rasanten Veränderungen in modernen Fabriken investieren Hersteller stark in neue innovative Werkzeuge und Technologielösungen, um den sich ändernden Anforderungen gerecht zu werden. Diese Investitionen können sich schnell summieren, wenn die Fabrik häufige Aktualisierungen benötigt, was sich auf Produktionszeit, Produktkosten und mehr auswirkt.
Bei Mikrofabriken werden diese Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Fabriklinien viel niedriger sein, da nur bestimmte Zellen oder Komponenten ausgetauscht werden. Dies trägt dazu bei, die Kosten durch schnellere Updates und kürzere Ausfallzeiten unter Kontrolle zu halten.
Erhöhte Reparierbarkeit und Wartungsfreundlichkeit
Mikrofabriken sind modular und standardisiert in Bezug auf Hardware, Software und allgemeine Infrastruktur, um ein Höchstmaß an Effizienz und Reparaturfreundlichkeit zu gewährleisten. Im Vergleich zu größeren modernen Fabriken mit hochentwickelter Technologie und maßgeschneiderten Hardwarekomponenten führt dies zu einer einfacheren Fabrikwartung.
Erhöhte Anpassbarkeit und Personalisierung
Mit dem Aufkommen von IIoT, KI und anderen fortschrittlichen Technologien haben Kunden heute die Möglichkeit, hochgradig personalisierte Produkte und Dienstleistungen zu erhalten. Diese wachsende Nachfrage nach Anpassbarkeit hat zu größeren Herausforderungen bei der Herstellung von Produkten geführt, die sich an die sich ändernden Verbraucherwünsche anpassen. Dank ihrer agilen und automatisierten Systeme, die schnelle Änderungen der Produktionsanforderungen ermöglichen, können Mikrofabriken mit diesen Anforderungen Schritt halten.
Erhöhte Nachhaltigkeit und reduzierter CO2-Fußabdruck
Dank der einfachen Bereitstellung und Bedienung verbrauchen Mikrofabriken weniger Strom und Ressourcen als herkömmliche Fabriken. Jede Zelle in der Produktionsinfrastruktur kann in großen Mengen repliziert und separat produziert werden, was zu einem geringeren Gesamtzeitaufwand, geringerem Energieverbrauch und geringeren Emissionen führt. Diese Zellen können im Vergleich zum Austausch einer gesamten Produktionslinie auch problemlos ausgetauscht werden, was zu weniger Abfall führt und erhöhte Zirkularität.
Fallstudie: Mikrofabriken in der Automobilindustrie
Aufgrund ihrer erheblichen Vorteile gibt es weltweit mehrere Anwendungsfälle für Mikrofabriken. Ein Beispiel ist der in Großbritannien ansässige Fahrzeughersteller Ankunft.
Arrival ist auf die Herstellung von Elektrofahrzeugen spezialisiert und produziert diese in dezentralen Mikrofabriken mit hochautomatisierten Prozessen. Diese Mikrofabriken nutzen fortschrittliche Roboter und Software, die es der Produktionslinie ermöglichen, sich ohne menschliches Eingreifen schnell an Veränderungen anzupassen. Die Mikrofabrik verwendet außerdem leichtere und stärkere Verbundkomponenten, wodurch Materialverschwendung und Kosten reduziert werden.
Die Mikrofabrikzellen von Arrival verwenden außerdem modulare Hardware, um bei Bedarf eine einfachere Montage, Kompatibilität und Austauschbarkeit zu ermöglichen. Dadurch kann Arrival ein höheres Maß an Anpassbarkeit erreichen, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden und gleichzeitig potenzielle Verschwendung zu reduzieren.
Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren hat Arrival dank seines Mikrofabrikaufbaus seine Leistung und Flexibilität bei deutlich geringeren Umwelt- und Finanzkosten maximiert.
Digitale Transformation und die Fabriken der Zukunft
Bei richtiger Umsetzung kann die digitale Transformation bedeutende Ergebnisse liefern. Die Herausforderung für viele Hersteller besteht jedoch darin, dass sie nicht wissen, ob sie im richtigen Tempo für ihre Branche vorankommen, und dass bestimmte Bereiche, die verbessert werden müssen, nicht transparent sind. Dies hindert sie letztendlich daran, eine klare Vorstellung davon zu haben, ob sie auf dem Weg zur digitalen Transformation von Industrie 4.0 auf dem richtigen Weg sind.
Nur mit den richtigen Benchmarking-Tools und -Frameworks können Hersteller die Informationen und Analysen erhalten, die sie auf ihrem Weg zur Transformation maßgeblich voranbringen. Der Smart Industry Readiness Index (SIRI) ermöglicht es Herstellern – unabhängig von Größe oder Branche – ihren digitalen Reifegrad durch umfassende Bewertungen zu beurteilen. SIRI bietet außerdem Anleitung und Unterstützung durch erstellte Transformations-Roadmaps und hilft so Herstellern dabei, einen klareren Weg zur Einführung von Industrie 4.0 aufzuzeigen und sie in die Lage zu versetzen, ihre betrieblichen Effizienzziele zu erreichen.
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