Industrie 4.0 könnte schon bald Realität sein

Die Industrieautomation steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Mit dem Verschmelzen von Produktion, IT und Internet wird die Fabrik immer "smarter": Maschinen und Produktionsmittel tauschen Informationen und steuern sich gegenseitig.

Wenn es um die nächste Stufe der industriellen Fertigung geht, überschlagen sich die Medien förmlich mit Superlativen. Die Rede ist vom Paradigmenwechsel hin zur intelligenten Fabrik und von der vierten industriellen Revolution, kurz Industrie 4.0.

Zur Erinnerung: Die erste industrielle Revolution wurde durch die Einführung der Dampfmaschine und die Mechanisierung der Handarbeit Ende des 18. Jahrhunderts ausgelöst. Die zweite begann mit der arbeitsteiligen Massenproduktion mit Hilfe von elektrischer Energie Ende des 19. Jahrhunderts. Computergestützte Automatisierung sorgte dann ab den 1960er Jahren für die dritte große Zäsur.

Nun, nachdem die Industrie mechanisiert, elektrifiziert und digitalisiert wurde, soll mit der vierten Stufe –  "Industrie 4.0" – die Automation richtig intelligent werden. Der Grundgedanke: Produktion, IT und Internet verschmelzen. Die Fertigungsindustrie wächst mit dem Internet zusammen, modernste Informations- und Kommunikationstechnologien werden mit den klassischen industriellen Prozessen vereint.

Vergleichbar mit dem Web 2.0, das aus passiven Internet-Nutzern aktive Teilnehmer gemacht hat, kann man sich Industrie 4.0 als eine Art Web 2.0 für die Automation vorstellen, bei der die Objekte der Industrieautomation handlungsfähig werden. Dazu wird jedes dieser Objekte mit Intelligenz ausgestattet.

REALE UND VIRTUELLE WELT VERSCHMELZEN ZUNEHMEND

Konkret bedeutet das: Maschinen, Werkstücke, Transportmittel und Produkte enthalten eingebettete Systeme, sprich winzige Rechner, sowie Sensoren und Aktoren. Sie tragen Barcodes oder RFID-Chips auf der Oberfläche, die die entsprechenden Informationen enthalten. Diese sind miteinander und zum Teil mit dem Internet vernetzt und können so selbständig Informationen austauschen. Scanner und Computer lesen die Daten aus, übermitteln sie online weiter – und sorgen dafür, dass die Maschinen richtig agieren.

Die Objekte können damit selbst Entscheidungen treffen und sich selbst steuern. Auf diese Weise entsteht ein Internet der Dinge und Dienste. Die physikalische Welt und die virtuelle Welt verschmelzen zu cyber-physischen Systemen.

Mit diesem Ansatz wird "Plug and Produce" möglich: Anlagen und Werkzeuge können innerhalb kürzester Zeit an wechselnde Produkt- oder Produktionswünsche angepasst werden. Wie ein unsichtbares Nervennetz durchzieht die intelligente ­Automatisierungstechnik die gesamte Produktionsanlage. Der Mensch ist dabei nicht außen vor, sondern Teil der Kommunikationskette.

"In der intelligenten Fabrik, der smart Factory, kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen wie in einem sozialen Netzwerk", sagte Henning Kagermann, Präsident von Acatech, der nationalen ­Wissenschaftsakademie Deutschlands, in einem Interview mit der Tageszeitung Die Welt. "Am Ende produzieren diese Fabriken nicht nur flexibler, effizienter und ressourcenschonender als bisherige Standorte, sondern auch intelligente Produkte."

MASCHINEN BIETEN DEN MENSCHEN IHRE DIENSTE AN

Eine Produktion im Sinne von Industrie 4.0 schildern Experten gerne als einen Marktplatz, auf dem Maschinen ihre Dienste anbieten und sich in Echtzeit mit den Produkten austauschen. Wie das funktionieren kann, belegt die Smart Factory, die das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) zusammen mit 20 Partnern aus Industrie und Forschung aufgebaut hat.

Die Pilotanlage zeigt anhand von Seifenflaschen, wie Produkt und Produktions­anlage kommunizieren: Die leere Seifenflasche ist mit einem RFID-Tag – einem intelligenten Funketikett – versehen, das der Maschine das Kommando gibt, ob sie einen weißen oder einen schwarzen Verschluss benötigt. Das heißt, das gerade entstehende Produkt trägt sein digitales Produktgedächtnis von Anfang an mit sich, meist auf dem Rohling, und kann via Funk mit seiner Umwelt kommunizieren. So wird das Produkt zu einem Cyberphysical System, das reale und virtuelle Welt miteinander verbindet.

Künftig wird es durch eine sehr flexible Produktion und Logistik möglich sein, die jeweiligen Produkte stark zu individualisieren. Die Smart Factory kann individuelle Kundenwünsche berücksichtigen und selbst Einzelstücke – Losgröße 1 – rentabel produzieren. Geschäfts- und Engineering-Prozesse sind dynamisch gestaltbar – das heißt, die Mitarbeiter können die Produktion kurzfristig verändern und flexibel auf Störungen und Ausfälle reagieren, zum Beispiel auf Engpässe bei Zulieferern.

WIRTSCHAFT SETZT GROSSE HOFFNUNGEN IN INDUSTRIE 4.0

"Die Wirtschaft setzt große Hoffnungen in das Thema Industrie 4.0", heißt es beim deutschen Branchenverband Bitkom. 81 Prozent der IT-Unternehmen sehen hier laut einer Umfrage des Verbands in den kommenden Jahren ein wichtiges Geschäftsfeld. Dabei misst fast jedes dritte IT-Unternehmen Industrie 4.0 heute ­bereits große Bedeutung bei. Jedes zehnte bietet aktuell schon spezielle Lösungen für die Industrie 4.0 an, weitere 13 Prozent entwickeln derzeit entsprechende Angebote.

Die deutsche Bundesregierung hat rund 200 Millionen Euro Fördergeld zur Verfügung gestellt, um Verbände, Forschungsinstitute und Unternehmen darin zu unterstützen, eine Umsetzungsstrategie zu entwickeln. Auch die US-Regierung sieht die Notwendigkeit, innovative Fertigungsstrategien zu entwickeln, und will den Aufbau eines nationalen Netzwerks aus Forschung und Unternehmen mit bis zu einer Milliarde Dollar unterstützen.

Auch in Österreich engagieren sich verschiedene Institutionen beim Weg hin zur intelligenten Fabrik. Im Rahmen des Kaminabends "Industrie 4.0 - Das vernetzte Wertschöpfungssystem der Zukunft" im September an der TU Wien, zeigte Fraunhofer Austria gemeinsam mit den Unternehmen Trumpf Austria und der Siemens AG Österreich konkrete Chancen, Herausforderungen und Beispiele des Wandels der Industrie hin zur Industrie 4.0 auf.

Gut gerüstet ist auch die TU Wien selbst. Die Fakultäten für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften, Elektrotechnik, Informatik und Bauingenieurwesen arbeiten hier Hand in Hand. Dieses in Österreich einzigartige Kompetenzfeld soll auch der österreichischen Industrie zugute kommen.

ZUSAMMENARBEIT ZWISCHEN INDUSTRIE UND FORSCHUNG

Im Juli 2013 waren Karl Nigl, Director Business Development, Magna International Europe AG, und Kurt Hofstädter, Leiter des Sektors Industrie Central Eastern ­Europe der Firma Siemens, zu Gast an der TU Wien um über Ideen aus dem Bereich Industrie 4.0 zu diskutieren. "Die Kooperationen im Rahmen des Forschungsthemas Industrie 4.0 stehen heute noch am Anfang – das Thema wird uns auch weiterhin intensiv beschäftigen und weitere Industriepartner sind uns höchst willkommen", betont die TU-Rektorin Sabine Seidler.

 

 

Quelle: http://www.computerwelt.at/news/wirtschaft-politik/infrastruktur/detail/artikel/industrie-40-koennte-schon-bald-realitaet-sein/

 

Printausgabe 23/2013 : Klaus Manhart

 

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