Über die Optimierung bestehender Prozesse hinaus 4IR, oder die Anwendung von Cyber-Physical Systems in der Industrie, ist eine Gelegenheit, die Art und Weise, wie die Fertigung erfolgt, neu zu überdenken und Skalierung und Spielraum zugunsten von Geschwindigkeit und Modularität einzutauschen. Ein neues Werkzeug in diesem Bereich sind Mikrofabriken: kleine, modulare Anlagen, die eine zeitnahe Just-in-Time-Option für die Fertigung bieten. Angetrieben von Daten und anderen 4IR-Innovationen widersetzt sich diese neue Art von Einrichtung den Skaleneffekten traditionellerer Fabriken und bietet eine kleine, lokale Lösung für globale Herausforderungen in der Lieferkette.
Zusammenbau erforderlich
Ähnlich wie ihre orthodoxeren Gegenstücke optimieren Mikrofabriken den Betrieb, indem sie Technologien wie Data Science, IoT-Sensoren und maschinelles Lernen nutzen. Wo sie sich jedoch von anderen abheben, liegt in ihrer Agilität und Modularität. Aufgrund ihres kleineren Maßstabs können Einrichtungen schnell umkonfiguriert werden, sodass sie zwischen Produkten wechseln oder über Nacht einen neuen Betriebsstandort eröffnen können.
„Stellen Sie sich riesige 3D-Drucksysteme in der Größe eines Autos vor und stellen Sie sie dann in einen Raum“, sagte Ben Wynne, CEO und Mitbegründer von Intrepid Automation. Intrepid ist ein in San Diego ansässiges Startup, das industrielle 3D-Drucksysteme entwickelt, die Mikrofabriken antreiben.
»Boom, da ist deine Mikrofabrik«, sagte Wynne.
Der 3D-Druck ist eine kompakte, anpassbare Technologie, die Möglichkeiten schafft, die sonst nicht existieren würden. 3D-Druck wird in Betracht gezogen additive Fertigung, was in Kombination mit der Fähigkeit, die Art und Weise, wie und was es herstellt, im Handumdrehen neu zu konfigurieren, es zur Quintessenz der Technologie in Mikrofabriken macht. Vorteile wie Just-in-Time-Fertigungmehr Qualitätskontrolle und die Möglichkeit, einige Teile auszutauschen und ein völlig anderes Produkt herzustellen, verändern das Spiel, wenn es darum geht, die komplexen Herausforderungen einer globalen Lieferkette zu meistern.
„Da der 3D-Druck digital und verbreitet ist, müssen Sie nur fünf Tage, bevor Teile benötigt werden, eine Datei senden. Wir haben mit medizinischen Geräten und Autoteilen begonnen, aber der Himmel ist die Grenze“, sagte Wynne. „Diese Technologie ermöglicht kleinere Chargen, kundenspezifische Artikel und bietet ein schnelleres und effizienteres Erlebnis von der Bestellung bis zur Lieferung.“
Intrepid baut hauptsächlich 3D-Druckersysteme im Unternehmensmaßstab für Hersteller. Das Unternehmen verlässt sich auf Daten, um die Fertigungsindustrie zu revolutionieren, und bietet Flexibilität und Modularität in einem traditionell starren Raum.
„Es ist dieser Pragmatismus plus disruptive Technologie“, sagte er.
„Es ist dieser Pragmatismus plus disruptive Technologie.“
Read More: Die Zukunft bauen: Fertigung mit Mikrofabriken neu denken
Daten rein, Daten raus
Diese disruptive Technologie wird von Daten angetrieben und produziert selbst wertvolle Daten. Wynne vergleicht die Datenpipeline einer Mikrofabrik mit der von vollautonomen Fahrzeugen.
„Der erste Schritt besteht darin, eine riesige Menge an Daten zu erstellen“, sagte er. „Während diese Daten gesammelt und ausgewertet werden, gibt es eine schnelle Beschleunigung hin zu vollständig autonomen Fahrzeugen. Für uns gilt dasselbe: Daten sind der Schlüssel zur Minimierung der Variabilität von Drucker zu Drucker, von Teil zu Teil.“
Nahezu jeder Aspekt einer Mikrofabrik, bei deren Aufbau Intrepid hilft, von Maschinen bis zum fertigen Produkt, ist ein Datenpunkt gesammelt und analysiert, um den additiven Fertigungsprozess zu verbessern. Diese IoT-Geräte sind nicht mehr nur Maschinen, sondern verfügen über Telemetrie und Metadaten, lernen und interagieren mit ihren Räumen. Während diese Datenerfassung in 4IR weit verbreitet ist, werden Mikrofabriken von Grund auf mit dieser Überlegung entworfen und nutzen ihren kleineren Maßstab beim Aufbau ihrer Datenspeicherarchitektur.
„Am Rand müssen wir heiße Daten sehr schnell abbauen und abfragen, etwas, das nur unser Flash-Speicher kann“, sagte Wynne. „Aber Sie brauchen auch eine lange Aufzeichnung aller Teile, Maschinen, Personen und Bewegungen, die in die Erstellung eines Teils eingeflossen sind. Diese kalten Daten helfen uns, die Qualität von Flugzeugteilen bis hin zu Medikamenten sicherzustellen.“
Jeder Zyklus, jeder Tag, jedes Produkt und jeder Prozess produzieren Daten, die erfasst und in Echtzeit analysiert werden können. Die Temperatur wird beispielsweise in diesen geschlossenen Kreisläufen genau überwacht und kann einen großen Einfluss auf die Konsistenz und Qualität der hergestellten Waren haben. Bediener können das Problem identifizieren und beheben. Das Analysieren der Daten und das Ändern von etwas so Kleinem wie einer überhitzten Komponente kann fehlerhafte Produkte verhindern und Material, Zeit und Geld sparen, eine ideale Umsetzung von 4IR-Technologien.
Mikrofabrik, Makrowirkung
Mikrofabriken ermöglichen eine dynamische und fließende Logistik und Fertigung. Die hochspezialisierten Maschinen früherer Epochen werden durch flinkere und modularere 3D-Drucker ersetzt, die nicht in Großanlagen untergebracht werden müssen, die auf Skaleneffekte ausgerichtet sind. Diese Verschiebung treibt das Interesse und die Investitionen in verteilte Fertigung, ein Fertigungssystem, das sich auf kleinere, verteilte Fertigungsstätten konzentriert. Wynne sieht Mikrofabriken und verteilte Fertigung als Mittel, um Lieferketten widerstandsfähiger zu machen.
„Was wäre, wenn wir unsere Lieferketten sofort hätten ändern können, sobald wir das wussten [Suez] Kanal war blockiert?“ fragte Wynne. „Früher, als wir mit Leuten zusammengearbeitet haben, drehte sich alles um Offshoring, aber jetzt gibt es einen echten Hunger nach unserem verteilten, digitalen Modell.“
Jenseits der Lieferkette liegt jedoch die Möglichkeit, Fertigungssysteme und -infrastruktur zu überdenken. Die Schaffung kleinerer Produktionsstätten auf der ganzen Welt könnte zur Lösung beitragen das Problem der letzten Meile. Sie könnten auch lokale Arbeitsplätze schaffen und gleichzeitig Gemeinschaften bilden dichter und widerstandsfähiger. Für Wynne erfordern neue Herausforderungen mutige Lösungen, und er glaubt, dass Mikrofabriken der Industrie von morgen helfen werden, sie mit Zuversicht anzugehen.
“Die Zeit war noch nie besser”, sagte Wynne. „Dies ist der perfekte Zeitpunkt für uns, um zu überdenken, was Fertigung sein könnte.“