Seit ihrem ersten Entwurf in den 1990er Jahren am japanischen Laboratorium für Mechanisches Ingenieurwesen („Mechanical Engineer Laboratory“, MEL) befinden sich Mikrofabriken in der Entwicklungsphase. Das Konzept der Mikrofabriken stellt die Effizienz in den Vordergrund und reduziert die Gesamtgröße einer Fabrik im Verhältnis zur Größe der von ihr produzierten Teile. In diesem Blogbeitrag befassen wir uns mit den Aspekten Effizienz und Agilität in der Fertigung, bei denen der Footprint und die Größe der Anlagen im Hinblick auf die Größe moderner Teile reduziert werden, was zu erheblichen Einsparungen und Flexibilität im Betrieb führt. Darüber hinaus gehen wir darauf ein, wie Mikrofabriken Störungen in der globalen Lieferkette vermindern, indem sie eine dezentrale Fertigung näher an den Rohstoffquellen und der Nachfrage ermöglichen und so eine bessere kundenspezifische Fertigung und Anpassungsfähigkeit an die Marktanforderungen ermöglichen.

Von der konventionellen Fabrik zur Mikrofabrik

In konventionellen Fabriken liegt der Schwerpunkt auf dem Erreichen der angestrebten Skaleneffekte und der Herstellung relativ großer Teile, während viele moderne Maschinen und elektronische Geräte aus deutlich kleineren Teilen bestehen. Dieser Wandel entspricht dem Trend zur Miniaturisierung einer Vielzahl von elektronischen Bauteilen. Durch die Verringerung der Gesamtgröße und des Footprints der Fertigungsanlagen hin zu moderneren Größenordnungen der hergestellten Teile können viele Unternehmen im Vergleich zu einem konventionellen Fertigungsansatz erhebliche Einsparungen bei den Investitions- und Betriebskosten erzielen.

Die zusätzlichen Einsparungen, die sich aus der kompakteren Gestaltung der Fertigung ergeben, sowie der Mix aus kleineren Footprints und kleineren Maschinen, die sich leichter automatisieren lassen, bieten mehr Raum für Flexibilität und Agilität in der Fertigung. Die Fähigkeit, sich schneller an Kundenanforderungen und Marktveränderungen anzupassen, bedeutet weniger große Anfangsinvestitionen und die Möglichkeit, kleinere Auflagen einer Produktlinie mit mehr benutzerdefinierten Optionen zu planen. Dadurch können Unternehmen eine Produktlinie oder einen wichtigen Fertigungsprozess mit einer kleineren, aber skalierbaren Mikrofabrik beginnen und bei steigender Nachfrage weitere Mikrofabriken in räumlicher Nähe zu den jeweiligen Bedarfen errichten.

Durch die Konzentration auf Fertigungsmaschinen mit größerem Automatisierungspotenzial ergibt sich auch der Vorteil, dass weniger Bediener, Techniker und anderes Personal in der Mikrofabrik benötigt werden. Stattdessen ist es möglich, hochmoderne Kabel- und kabellose Verbindungen in Mikrofabriken zu nutzen, sodass Bediener die Maschinen von einem zentralen oder sogar dezentralen Standort aus programmieren und verwalten können. Durch die Möglichkeit, für die Verwaltung bestimmter Maschinen Fachleute aus der ganzen Welt einzustellen und zu beschäftigen, sind Mikrofabriken nicht an die gleiche Verfügbarkeit von Fachkräften an einem Standort gebunden, wodurch ein Risikofaktor konventioneller Fabriken entfällt. Aufgrund der geringen Größe von Mikrofabriken kann der Standort einer Mikrofabrik außerdem nach den verfügbaren Fachkräften ausgewählt werden, anstatt die unzähligen Immobilien- und Lieferkettenprobleme in den Vordergrund zu stellen, die bei der Standortwahl konventioneller Fabriken eine Rolle spielen.

Mikrofabriken und Lieferketten

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Mikrofabriken ist die Vermeidung von Betriebsunterbrechungen durch verteilte Fertigungskapazitäten innerhalb einer Region oder in vielen verschiedenen Gebieten. Auf diese Weise vermeiden Mikrofabriken die umfangreichen, komplexen und oft anfälligen Lieferketten, mit denen die konventionelle Fertigung verbunden ist. So sind viele konventionelle Fertigungssysteme auf die Ausrüstung und das Fachwissen einiger weniger Lieferanten für Materialien, Wartung und Fertigungsanlagen angewiesen. Eine Unterbrechung der Lieferkette durch einen Zulieferer kann sich oft erheblich auf die Geschäftsergebnisse und Zeitpläne eines Herstellers auswirken. Ein konkretes Beispiel ist die begrenzte Anzahl von Anbietern von Maschinen zur industriellen Textilherstellung. Wenn einer dieser Anbieter seine Geschäftstätigkeit aufgibt oder aus irgendeinem Grund kein Personal für die notwendige Wartung seiner Maschinen bereitstellen kann, kann dies einen bedeutenden Teil der Textilindustrie in Ländern wie Indien ernsthaft gefährden.

Mit Blick auf Transport und Effizienz ist es möglich, eine Mikrofertigungsanlage in der Nähe der für verschiedene Fertigungsprozesse benötigten Rohstoffe oder Basisgüter zu errichten. Ein solches Mikrofertigungssystem kann sogar innerhalb einer größeren Industrieanlage angesiedelt werden, sodass die Mikrofabrik unmittelbaren Zugang zu den für die Fertigung benötigten Rohstoffen hat und somit die Notwendigkeit der Lagerung von Materialien reduziert wird. Natürlich würden bei einem solchen Ansatz auch viele Risikofaktoren in der Lieferkette entfallen. Ein Beispiel ist die Ansiedlung einer Mikrofabrik auf oder in der Nähe einer Edelmetallraffinerie. Wenn die Mikrofabrik auf die Herstellung von Waren aus Edelmetallen ausgerichtet ist, würde der direkte Zugang zu einer Raffinerie die Transportkosten minimieren und das Bestellen von Materialien auf Abruf ermöglichen, um veränderten Marktbedingungen gerecht zu werden. Durch den lokalen Zugang zu Rohstoffen und Basisgütern für die Fertigung können auch die von vielen Ländern und Regionen erhobenen Zölle umgangen werden.

In vielen Fällen werden Rohstoffe und Basismaterialien über verschiedene Grenzen transportiert, und bei jedem Grenzübertritt können Zölle anfallen. Im Extremfall müssen Materialien und Waren vor der endgültigen Fertigung zwischen den Grenzen hin und her transportiert werden. Selbst wenn die Rohstoffe oder Basismaterialien für einen Mikrofertigungsprozess Grenzen überschreiten müssen, ist es möglich, die Mikrofabrik an einem idealen Standort zu errichten, um Zölle zu reduzieren oder Transportkosten zu minimieren. Bei groß angelegten klassischen Fertigungsanlagen sind die damit verbundenen wirtschaftlichen und politischen Faktoren für den Bau einer solchen Fabrik sehr viel komplexer und führen oft zu Kompromissen, die zu Lasten der Effizienz gehen oder verschiedene Risikofaktoren erhöhen.

Fazit

Das Konzept der Mikrofabriken ist ein großer Fortschritt gegenüber der konventionellen Planung und Gestaltung von Fabriken, aber auf kleinem Raum. Angesichts der Dynamik in bestimmten Branchen ist es unwahrscheinlich, dass Mikrofabriken die konventionellen Fabriken ersetzen werden. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass Mikrofabriken als Reaktion auf die Kundennachfrage und die Rentabilität bestimmter hergestellter Waren in bestimmten Bereichen errichtet werden und eine Lücke füllen, die konventionelle Fabriken nicht füllen können. Angesichts der Tatsache, dass viele Marktteilnehmer die Individualisierbarkeit von Produkten dem reinen Preisvorteil vorziehen, ist der Spielraum für den Betrieb von Mikrofabriken größer geworden. Nicht zuletzt eignet sich das Konzept der Mikrofabriken auch besser für Start-ups und neue Technologieprodukte, bei denen die Unternehmensleitung eine natürliche Skalierung anstrebt, anstatt auf große Kredite oder Risikokapital für die Herstellung ihrer Produkte zurückzugreifen.