Industrie 4.0 in der Fertigung: Anforderungen und Vorteile

| Autor / Redakteur: Michael Ford * / Dr. Anna-Lena Idzko

Unternehmen können durch Industrie 4.0 die hochentwickelten automatisierten Prozesse verwalten und so durch höhere Betriebszeiten die absolute Produktivität steigern.
Unternehmen können durch Industrie 4.0 die hochentwickelten automatisierten Prozesse verwalten und so durch höhere Betriebszeiten die absolute Produktivität steigern. (Bild: Mentor Graphics)

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Um Industrie 4.0 erfolgreich in der Elektronikfertigung einzuführen, müssen einerseits die realisierbaren wirtschaftlichen Vorteile und andererseits der Bedarf an zusätzlichen Technologien klar definiert sein

Wenn die Industrie die Automatisierung der Fertigung ohne die entsprechende Computerunterstützung von Industrie 4.0 erweitern will, dann werden die Investitionen nicht den antizipierten oder Mindesterwartungen gerecht werden. Anstatt die Rückkehr der Fertigung nach Deutschland und Westeuropa zu fördern, könnte eine fehlgeschlagene Investition bestehende Betriebe bedrohen. Es wäre, als ob man die neueste Automatisierungstechnologie spezifiziert, bestellt, geliefert bekommen und mit der Erwartung einer schnellen Rendite installiert hätte und diese Technologie aber die meiste Zeit nicht in Betrieb ist.

Gleiches gilt für die finanziellen Auswirkungen bei der Umsetzung der Automatisierung, die auch die Unternehmen und ihre Mitarbeiter betrifft. Die Aufgaben werden neu definiert, da Positionen wie die des Operators zu einer Ingenieurstelle werden. Änderungen in der Konfiguration der Linien betreffen sowohl den Engineering-Support als auch die Versorgungskette. Wer auch immer die neue Automatisierungslösung spezifiziert und genehmigt, wird für diese Entscheidung zur Verantwortung gezogen.

Automatisierung ist von sich aus keine vollständige Lösung

Um aus den bisherigen Erfahrungen zu lernen, müssen wir verstehen, dass die Automatisierung von sich aus keine vollständige Lösung ist. Das war bei Industrie 3.0 der Fall. Industrie 3.0 funktionierte in der Vergangenheit sehr gut, da die Fertigung vorwiegend auf Massenproduktion ausgelegt war, bei der die gleichen Produkte über einen langen Zeitraum hergestellt wurden. Musste das Produkt geändert werden, waren die Stunden oder sogar Tage der Stillstandzeiten einer Linie relativ unerheblich und boten zudem die Möglichkeit, Wartungsarbeiten an den Maschinen durchzuführen. Diese Art von Massenproduktion verbleibt zwar in einigen Regionen der Welt, vor allem in Gebieten mit niedrigen Arbeitskosten, sie wird aber immer seltener.

Das Bild der Fertigung hat sich geändert: Viel mehr Produkte werden in unterschiedlichen Variationen hergestellt und die Fertigungsanlagen müssen häufiger Produkte in kleineren Losgrößen liefern. Der Grund dafür sind die Kosten für die Lieferkette zwischen der Fertigung und dem Endkunden, entweder Einzelhandel oder B2B, die immer einen großen Kostenanteil in der Elektronikfertigung ausmachen. Von jedem Produkt muss dort, wo es verkauft werden soll, eine gewisse Stückzahl gelagert werden und verfügbar sein, dies gilt potenziell weltweit. Dazu zählen auch die Kosten für Lagerung, Logistik und mögliche Abschreibungen des Warenwerts während der Lagerung. Diese Kosten zu reduzieren ist schwierig, da die Lieferung an den Kunden durch unzureichenden Lagerbestand gefährdet sein könnte. Außerdem multiplizieren sich die Kosten mit der Anzahl der Produkte.

Produktionssteigerung durch Industrie 4.0

Viele Unternehmen erwägen nun ausgefallenere Lösungen wie die direkte Lieferung von der Fertigung an eine Auswahl wichtiger Verteilzentren oder unmittelbar an den Endkunden. Bei schwankender Nachfrage, zum Beispiel ausgelöst durch eine unerwartete Unterstützung eines Produkts in den sozialen Medien, lässt sich der gestiegene Bedarf nicht durch reguläre Lieferungen aus dem Lagerbestand befriedigen und die Produktion muss kurzfristig umgestellt werden.

Aus betriebswirtschaftlicher Sicht sind die Kosten für die Vertriebskette, sei es für die Massenproduktion von Konsumgütern oder hochwertigen Produkten für Automobile, Geldverschwendung. Dies führt dazu, dass Lagerbestände zugunsten kleinerer Losgrößen und volatiler Nachfrageänderungen reduziert werden. Fast jede Produktionsstätte muss heute mit diesen Problemen kämpfen.

Für die Fertigung wäre es eine einfache Lösung, den Bestand im eigenen Lager zu erhöhen oder sogar eine Teilfertigstellung im Shop-Floor zu betreiben. Dies hat jedoch nur zur Folge, dass die Kosten der externen Distribution in Richtung internen Fertigungsprozess verlagert werden, was ebenfalls nicht akzeptabel ist.

Viele Betriebe haben kaum eine Wahl, da sich bei Prozessen wie SMT-Bestückung die Gesamtproduktivität bei häufigen Produktänderungen jäh reduziert. Absolut gesehen arbeiten viele SMT-Maschinen weniger als 40 Prozent der Zeit, obwohl die gemessene und gemeldete Produktivität mehr als 80 Prozent beträgt. Diese Diskrepanz verursachen Faktoren, welche als nicht vermeidbare, notwendige Verluste angesehen werden.

Wirtschaftlich ist ein Verlust ein Verlust, der immer vermieden werden muss. Dies ist der Grund für die notwendige Computerisierung hinter Industrie 4.0. Unternehmen können dadurch die hochentwickelten automatisierten Prozesse verwalten, damit diese durch höhere Betriebszeiten die absolute Produktivität ohne versteckte Verluste im Produktionsplan auf wettbewerbsfähige 80 Prozent steigern. Sobald dies erreicht ist, besteht eine Chance, den Return on Investment für den höheren Automatisierungsaufwand zu erzielen und die Geschäftsziele zu erreichen.

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