Die jüngste Ära der industriellen Revolution – Industrie 4.0 – verbindet und revolutioniert verschiedene Aspekte der Industrie, einschließlich der Fertigungsprozesse sowie der Geschäftsprozesse wie der Lieferkette. Die steigende Nachfrage nach maßgeschneiderten Produkten seitens der Kunden ist ein wichtiger Antrieb für diesen Wandel in der Industrie. Die traditionellen Verfahren sind hocheffizient für die Serienfertigung und die kostengünstige Skalierung in der Massenproduktion, aber relativ zeitaufwendig und ineffizient für die Herstellung kundenspezifischer Produkte. Ähnlich verhält es sich mit den Geschäftsprozessen und -modellen, die für diese Art der Fertigung verwendet werden. Die Industrie 4.0 nutzt cyber-physische Systeme (CPS) und das Internet der Dinge (IoT), um technologische und menschliche Verbesserungen einzuführen, die letztendlich zu einer erhöhten Produktivität, Produktqualität bei reduzierter Herstellungszeit und Produktpreisen führen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines fortschrittlichen Produktionsplanungs- und Terminierungssystems. In diesem Artikel wird erörtert, wie die Produktionsplanung in der Industrie 4.0 implementiert werden kann und wie sie den Herstellern aller Produkte dabei hilft, sich problemlos an die Kundenanforderungen anzupassen und einen reibungslosen Übergang in die kommende industrielle Wirtschaft zu schaffen.
Industrie 4.0 bringt die Anforderung einer neuen Prozess- und Produktionsplanung mit sich, bei der der größte Teil der Arbeitsumgebung automatisiert ist und die erfassten Daten mithilfe von Fog Computing, On-Premise-Clouds oder Cloud Computing-Servern verarbeitet werden. Es wird erwartet, dass die Kommunikation von Maschine zu Maschine mehr denn je zunehmen wird. Diese Veränderungen werfen einige kritische Fragen und Bedenken hinsichtlich der Fertigungs- und Planungsprozesse auf:
- Ist es möglich, die Produktionsplanung mit CPS und IoT vollständig zu automatisieren?
- Kann menschliches Wissen in zukünftige Produkte umgesetzt werden?
Die Rolle der Produktionsplanungssoftware in der Industrie 4.0 wird darin bestehen, diese Probleme effektiv anzugehen und sicherzustellen, dass die Entscheidungsprozesse, die mit der Prozessauswahl, der Ressourcenzuweisung, dem Arbeitsablauf und der Terminplanung verbunden sind, ausreichend automatisiert werden, indem Wissen aus früheren Prozessen importiert wird. Dies sollte dann zu einer Modellierung des zukünftigen Produkts führen, die auch kundenbasierte Anpassungsanforderungen berücksichtigt.
Die traditionelle Prozessplanung, die derzeit in vielen Branchen eingesetzt wird, basiert ausschließlich auf dem Wissen und der Erfahrung des Einzelnen oder des Teams, das an dem System arbeitet. Die Menschen, die an den Systemen arbeiten, sind eher Technologieexperten aus Erfahrung als aus Wissen. Die bestehende Forderung nach einem Wechsel zu den neuen technologischen Lösungen kann für diese Personen eine große Umstellung darstellen. Dies könnte den Fortschritt in diesen Branchen verlangsamen, insbesondere bei KMU, die sich langsamer anpassen. Daher ist es für jede Branche wichtig, ihre eigene Strategie zur Umsetzung von Industrie 4.0 zu entwickeln.
Alle Fertigungsressourcen in der Industrie sind jetzt mit dem Daten- und Informationsaustausch verbunden, was eine bessere Qualitäts- und Prozesskontrolle ermöglicht. Die Planung der Produktherstellung und der Lieferkette wird durch dynamische Planung mit Hilfe von Structure Dynamics Control (SDC) gelöst. Daten und Wissen werden in Software umgewandelt, die auf der Grundlage der technischen Spezifikation des Auftrags und der verfügbaren Materialkombinationen eine Entscheidung trifft. Für viele Hersteller ist es immer noch eine Herausforderung, herauszufinden, welches die optimale Technik ist, wenn eine Industrie verschiedene Produkte mit unterschiedlichen Technologien herstellt. Auch die Skalierung dieses Schemas für eine einzige Technologie und ein einziges Produkt (z. B. Schweißen) ist bei mehreren Produkttypen möglicherweise nicht einfach. Die Visualisierung des Prozesses und die Vorausbestimmung des Ressourcenbedarfs werden immer wichtiger. Die Simulation der gesamten Produktionsplanung anhand von Echtzeitdaten kann eine effektive Lösung für dieses Problem sein.
„Intelligente Produkte“ ermöglichen es der Industrie, Informationen über die Anpassungswünsche der Verbraucher zu erfassen und Rückmeldungen zu sammeln, die dann in Wissensdatenbanken verwendet werden können, die in den verschiedenen Phasen des Produktdesigns, der Entwicklung und des Herstellungsprozesses eingesetzt werden. Dazu gehören Prozessplanung, Ablaufplanung und Terminierung. Die Zusammenarbeit verschiedener Produktparameter und Kundenbedürfnisse in jeder Phase des Produktentwicklungszyklus ermöglicht es dem Hersteller, die Produktqualität kontinuierlich zu verbessern und die Herstellungskosten effektiv und in Echtzeit zu optimieren. Dies führt zu einem insgesamt besseren Produkt, sowohl aus Sicht des Verbrauchers als auch aus Sicht des Herstellers. Die Produktplanungssoftware ermöglicht diesen gesamten Zyklus, indem sie verschiedene Prozesse verwaltet, angefangen bei der Materialauswahl, Form, Geometrie, Bearbeitungspriorität, Bearbeitungszeit, Maschinenkosten und -verfügbarkeit und vieles mehr. Die Produktplanung kann auch mit dem ERP (Enterprise Resource Planning Software) in der Cloud verknüpft werden, um Erkenntnisse und Daten in andere Teile des Produktlebenszyklus einzubeziehen, was zu einem besseren Produkt mit jeder Iteration führt.
Eine gute Produktionsplanungssoftware, die die verschiedenen Aufgaben des Produktentwicklungszyklus automatisiert, ist ein Muss für die Massenanpassung und verbesserte Effizienz in der Industrie 4.0. Daraus lässt sich leicht schließen, dass eine gute Produktionsplanungssoftware ein entscheidender Baustein für die Industrie 4.0 sein wird.