Der Weg zur Smart Factory

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen halten sich in den Diskussionen um die vierte industrielle Revolution seit Jahren. Was unter alldem zu verstehen ist und was es Produzenten nutzt, schildert MES-Hersteller MPDV in seiner vierstufigen Roadmap zur Smart Factory.

(Bild: ©zapp2photo/Fotolia.com; MPDV Mikrolab GmbH)

Nach wie vor träumen viele Enthusiasten davon, dass sich mit Industrie 4.0 alles selbst regelt und kein Mensch mehr eingreifen muss. Um die dadurch vorprogrammierte Komplexität zu beherrschen, müsste man aber menschliche Erfahrung und Intelligenz weitreichend in ein IT-System übertragen. Da es bis dahin noch etwas dauern wird und die menschenleere Fabrik auch nicht im Sinne der Industrie 4.0 ist, soll sich dieser Beitrag auf die Selbstregelung als eine relativ klar umrissene Disziplin beschränken. Konzepte wie Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen sollen als weiterführende Ansätze gesehen werden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auf der Selbstregelung aufbauen. Als Definition der Selbstregelung sei festzuhalten, dass es sich dabei im Wesentlichen um einen modernen Begriff aus der Regelungstechnik handelt. Neu daran ist insbesondere die gesteigerte Transparenz, die es möglich macht, früher auf Abweichungen vom Soll zu reagieren bzw. im Idealfall eine Abweichung vorauszusehen und früh gegenzusteuern. Bei der Selbstregelung geht es im Kern darum, dass ein Ablauf oder Prozess sich selbst so reguliert, dass vorgegebene Parameter möglichst gut eingehalten werden.

Selbstregelung in der Fertigung

Im Fertigungsumfeld geht es beispielsweise um die Auslastung von Maschinen, Qualität und Produktivität. Die Zahl der Stellgrößen sowie der Zielparameter ist beliebig groß. Auch lassen sich manche Parameter nur manuell verändern. Trotzdem führen Ansätze der Selbstregelung zum Erfolg – vorausgesetzt, man definiert die passenden Regelkreise und stattet diese mit den notwendigen Kompetenzen und Befugnissen aus.

Stufe 3 der Smart Factory

Gemäß dem Vier-Stufen-Modell ‘Smart Factory’ von MPDV braucht die moderne Fertigung zunächst Transparenz und Reaktionsfähigkeit, um darauf aufsetzend eine Selbstregelung einzurichten. Basis für die beiden ersten Stufen sind integrierte Manufacturing Execution-Systeme (MES), die sowohl Daten in Echtzeit erfassen als auch Funktionen zu deren Visualisierung und zur Steuerung der Produktion anbieten. Die Selbstregelung ist die nächste Stufe, mit der erfasste Daten und erprobte Steuerungsmechanismen ausgenutzt werden. Die einfachste Form der Selbstregelung besteht darin, einen oder mehrere Parameter zu überwachen und beim Überschreiten der gesetzten Schwellenwerte eine Benachrichtigung zu verschicken oder ein Signal zu geben, damit manuell darauf reagiert werden kann. Etwas mehr können Funktionsbausteine, die im MES in der Regel als ‘Workflow Management’ bezeichnet werden. Sie informieren nicht nur bei Abweichung vom Soll, sondern schlagen gleich eine Gegenmaßnahme vor oder leiten sie ein. Eine Steigerung davon sind komplett selbstregelnde Systeme. Ein Beispiel hierfür ist Kanban bzw. eKanban. Damit wird automatisch Nachschub bestellt, sobald das Material zur Neige geht. Die Königsklasse der Selbstregelung ist die Prozessverriegelung. Diese stellt beispielsweise sicher, dass nur das Material verwendet wird, welches für den jeweiligen Arbeitsschritt freigegeben ist und dass nur diejenigen Teile weiterkommen, die einwandfrei bearbeitet wurden. Diese Ausprägungen der Selbstregelung lassen sich mit einem integrierten MES abbilden, sofern die dafür notwendigen Informationen im System vorliegen und die beteiligten Personen mit dem MES interagieren.

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