Industrie 4.0

Die Vier im Namen soll heißen, es handelt sich um den vierten grossen Meilenstein in der Entwicklung der Industrie ueber die Jahre.
Von der Mechanisierung der Fertigung (1. industrielle Revolution) ueber die maschinelle Massenfertigung (2. industrielle Revolution) und rechnergestuetzte Produktion (3.0) bis hin zur durchdringend vernetzten und intelligenten Industriefertigung („Smart Industry“) eben. Eine der wichtigen Grundlagen von Industrie 4.0 ist die Interaktion nach draussen sowie innerhalb der Fertigung und damit das Internet der Dinge.

Vernetzt, kommunikativ und intelligent soll also eine Maschine sein, welche in den Werkhallen der nahen Zukunft intelligente Werkstuecke bearbeitet. Das ist wohl auch weniger als Revolution, eher als Evolution und damit als ein Entwicklungsprozess zu sehen, welcher auf bestehenden Technologien aufbaut.

Zu den Merkmalen einer solchen Fertigung gehoeren dann z.B. die Moeglichkeit der Fernwartung von Anlagen (schon laenger umgesetzt) als auch intelligente Produktionsmaschinen (teilweise erreicht) und dann selbstkonfigurierende Automaten, welche sich in Abstimmung mit anderen auf die aktuellen Anforderungen in der laufenden Fertigung selbsttaetig einstellen. Damit das im Zusammenspiel funktioniert, werden andererseits eben wirklich intelligente Werkstuecke verlangt, sehr abstrakt auch manchmal als „cyberphysische Systeme“ bezeichnet.

Aber zurueck auf den Boden. Das Ganze ist neben einigen Pilotanlagen, wo es ueber einfach getagte Werkstuecke und SPS/CNC-Steuerung hinausgeht, zum Zeitpunkt des Artikels (04/14) dann schon noch etwas Zukunft. Und vor allem, wenn wir voraussetzen wollen, dass alles in einer gewissen Breite umgesetzt sein soll und nicht nur den vermeintlichen Technologiefirmen vorbehalten bleibt.

Goennen wir uns einmal einen „Schauaufbau“. Im 3.0-Betrieb ist also folgendes implementiert: Es gibt eine Produktionsdatenbank (welche vielleicht sogar mit Daten aus Maschinen-Logs direkt gefuettert wird) und ein ERP-System (was ganz selten automatisierte Eintraege, sondern meistens nur manuelle Eintraege in laengeren Abstaenden bekommt). Auf Basis der Daten, welche in diesen Systemen anfallen, werden dann durch einen „Verantwortlichen“ Parameter in der Produktion justiert.

Im Gegensatz dazu kann im Sinne von „Industrie 4“ das Werkstueck selbst nicht nur seine ID bzw. Aufenthaltsort melden, sondern auch, dass es bspw. nicht vollstaendig lackiert wurde und sich bei Bedarf selbst zur Nachproduktion anmelden. Die verantwortliche Lackierstation registriert das, wertet letzte Statistiken und die Vorschlaege zu Problemloesung aus und modifiziert sich daraufhin selbst. Gibt aber gleichzeitig auch eine Information an die Zufuehrstrecke und den Trockner, welche daraufhin auch ihre Parameter (wie Zufuehrgeschwindigkeit und Temperatur) aufgrund von Erfahrungswerten aendern. Dann wird zuerst M2M und unter Nutzung von Sensoren beobachtet, ob ueberhaupt eine Verbesserung eintritt. Die naechsten Werkstuecke werden daraufhin offensiv befragt und es tritt eine virtuelle Diskussion der an der Produktion beteiligten Automaten ein. Danach kann automatisch nachjustiert werden. Im betrieblichen Netzwerk ist dies dann auch bekannt, so dass andere Produktionslinien diese bereits ueberpruefte Vorgehensweise uebernehmen. Sind Grenzmuster erreicht oder sollte das im Sinne der geplanten Ressourcen einen Engpass darstellen, wird der Vorfall automatisch zum Eskalationsverfahren angemeldet. Erst bei Bedarf erfolgt eine Meldung an den Operator, der dann noch „per Hand“ restliche Eingriffe unterstuetzend vornimmt. Dadurch entsteht die gewollte Gesamtintelligenz.

Firmen wie Siemens, IBM, Bosch, Triumph, Festo oder Pilz machen derzeit vor, was geht. Bosch-Rexroth hat eine Schnittstellen-Technologie mit „Open-Core-Interface“ entwickelt, welche dem Nutzer umfangreiche Funktionen (durch die Rexroth-Steuerungen) bietet, diverse Software-Tools inklusive. Festo ist Entwickler seiner Automatisierungsplattform CPX, welche dann verschiedene Bussysteme und Industrial Ethernet unterstuetzt.

Aber es braucht wohl noch mehr Gemeinsamkeit und Offenheit und modulare Software sowie modulare Fertigungssysteme. Nach Expertenmeinung wird auch ein neues echtzeitfaehiges Protokoll zur Vernetzung ueber LAN und WLAN notwendig, denn die Belange der Industrie hinsichtlich der Uebertragung von Daten sind (gegenueber dem Privat-Konsumenten) schon etwas anspruchsvoller.

Meist schauen Firmen derzeit logischerweise auf Energieeffizienz und Kosten und unternehmen diverse Einzelmaßnahmen dazu. Laut Studien schaut aber in diesem Zusammenhang schon jeder zweite Mittelstaendler auf eine Vernetzung in der Produktion. Mit einer „Autonomen Fabrik“ und Produktion mit intelligenten Werkstuecken hat das zwar noch wenig zu tun, entwickelt sich aber in genau diese Richtung.

Im Grunde muessen „nur“ Automatisierungstechnik, IT und Internet und smarte Objekte miteinander verschmolzen werden. In einer Vorausschau werden wir mindestens in 2030 mit dieser „anderen“ Art von Produktion in Breite und damit spuerbar zu tun haben. Schritt fuer Schritt binden wir aber schon heute bestehende Technologie mit ganz neuen Ideen. Genau deshalb ist das in diesen Tagen interessant, gehoert begleitet und beobachtet, und auf unsere Website...

Swen Hopfe

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