Interview mit National Instruments

Globales Industrie 4.0 ist möglich

| Autor / Redakteur: Ines Näther / Ines Stotz

Rahman Jamal, Technical Director Central Europe, National Instruments: “Ich sehe ein echtes Potenzial der Zusammenarbeit, vielleicht sogar noch eine Zusammenlegung oder gar eine Arbeitsgruppe innerhalb des IIC, die „Industrie 4.0“heißt.
Rahman Jamal, Technical Director Central Europe, National Instruments: “Ich sehe ein echtes Potenzial der Zusammenarbeit, vielleicht sogar noch eine Zusammenlegung oder gar eine Arbeitsgruppe innerhalb des IIC, die „Industrie 4.0“heißt. (Bild: National Instruments)

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NI ist wie kaum ein anderes Unternehmen weltweit so konsequent vernetzt und beliefert jährlich weltweit mehr als 35.000 Kunden – eine gute Basis, um internationale Marktentwicklungen wie Industrie 4.0 und Internet of Things beurteilen zu können. Wir fragen nach dem Blickwinkel eines amerikanischen Unternehmens mit starker deutscher Identität.

Herr Jamal, wie beschreiben Sie die Herangehensweise der deutschen und der US-amerikanischen Industrie auf dem Weg zur intelligenten Fabrik?

In Deutschland liegt der Fokus stark auf Industrie 4.0, also auf der intelligenten Produktion oder Smart Factory. Im US-amerikanischen Raum hingegen begegnet man vielmehr dem Schlagwort Internet of Things, was sich wiederum in Verbraucher-IoT und Industrie-IoT aufteilt. Letzteres wird durch das 2014 in den USA gegründete Industrial Internet Consortium (IIC) abgedeckt. National Instruments ist dem IIC kürzlich beigetreten, in dem deutschlandseitig Bosch und Siemens, aber auch Firmen wie Cisco, General Electric, IBM und Intel vertreten sind.

Damit haben Sie einen Einblick in beide, wo liegen die Unterschiede?

Es gibt eine ganze Reihe von Unterschieden, wie Industrie 4.0 und das IIC agieren. Das Auffälligste ist, dass alle Diskussionen und Veröffentlichungen zu Industrie 4.0 nahezu ausschließlich in der deutschen Sprache geschehen. Folglich ist es für den internationalen Markt unmöglich, in diese „Blackbox“ hineinzusehen. Beim IIC hingegen passiert alles auf Englisch, Nachrichten über neue Mitglieder, Stoßrichtungen, Testbeds etc. erscheinen nahezu täglich. Damit ist alles transparent und das Publikum global.

Die entstandene Komplikation bei der Initiative „Industrie 4.0“ durch drei kaum unter ein Dach zu bringende Verbände – BITKOM, ZVEI und VDMA – ist für einen Nichtdeutschsprachigen nicht zu begreifen. Ebenso wenig die kulturell bedingte deutsche Gründlichkeit, die in langwierigen Diskussionen über Standards, Interoperabilität usw. ausartet.

Bremst unsere Gründlichkeit die Industrie 4.0-Aktivitäten?

Es scheint nun, dass Deutschland dem IIC etwas hinterherhinkt, obwohl es kein Geheimnis ist, dass es stark dazu beiträgt, dass Europa Weltspitze im Automobil- und Anlagenbau ist und zwei Drittel Marktanteil im Embedded-Bereich innehat. Unsere Gründlichkeit wird quasi zum Hemmschuh. Unser Hang zur Genauigkeit – den ich im Übrigen sehr befürworte – führt außerdem dazu, dass wir erst dann etwas auf den Markt bringen, wenn es voll ausgereift ist.

Haben Sie ein aktuelles Beispiel?

Nehmen wir mal das Stichwort „Interoperabilität“ bei Industrie 4.0: Eine echte Interoperabilität bedeutet Einigkeit in puncto Kommunikationsprotokoll, Datentyp und semantischer Beschreibung etc., so dass Interoperabilität zwischen allen IIoT-Geräten - zum Beispiel für CPS- bzw. M2M-Kommunikation - in der herstellenden Industrie sichergestellt ist. Und diesen Aspekt nehmen wir Deutsche sehr genau.

Das IIC scheint damit etwas laxer umzugehen. Laut eigener Webseite ist es eher das Ziel des ICC, „die Organisationen und Technologien zusammenzubringen, die erforderlich sind, um das Wachstum des Internets für die Industrie, also Industrial Internet, zu beschleunigen, indem Best Practices identifiziert, zusammengetragen und vorangetrieben werden.“ Ein weiteres Beispiel wäre die langwierige Diskussion über die Referenzarchitektur, die ja mittlerweile mit der RAMI-4.0-Initiative (Reference Architectural Model Industrie 4.0) in Angriff genommen wurde.

Was kann also die Lösung sein?

Weil wir uns schwer tun mit der Einigkeit, was ja auch nicht gerade einfach ist, bekommt ein Außenstehender den Eindruck, wir starten die Initiative, debattieren und philosophieren in Clustern – eine Umsetzung ist jedoch nicht zu erkennen. In den USA hingegen tendiert man dazu, möglichst schnell, also der Erste auf dem Markt zu sein. Ich denke, die Lösung liegt im Mittelweg: NI als amerikanisches Unternehmen mit einer sehr starken deutschen Identität profitiert von beiden Herangehensweisen.

Die da wären?

Nehmen wir mal Industrie 4.0: Ich persönlich bin engagiert im Arbeitskreis „Sensorik in der Produktion im Kontext von Industrie 4.0“. In diesem Rahmen entstand zusammen mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft ein Positionspapier für das „Aachener Werkzeugmaschinen Kolloquium 2014“, was ich selbst als Arbeitsgruppensprecher präsentierte. Hier werden die Stoßrichtungen für die Entwicklung von Sensoren in so genannten Cyber-Physical Production Systems bzw. Sensor Systems vorgestellt – die wiederum die Basis für Industrie 4.0 bilden.

In der Arbeitsgruppe wurden zwei zukünftige Schwerpunkte in der Entwicklung identifiziert und an Beispielen aus Forschung und Entwicklung vorgestellt: Die Entwicklung von Multisensorsystemen und die Integration einer intelligenten Signalverarbeitung in die Sensoren.

Neben diesen beiden Ansätzen werden in Zukunft zwei weitere zentrale Aspekte bei der Entwicklung von Sensoren vorangetrieben, die den Einsatz und die Präsenz von Sensorik in der Produktionstechnik verändern werden. Dazu zählen die Miniaturisierung und die Autarkie der Sensorsysteme.

Gibt es dafür Beispiele?

Im Rahmen des AWK haben wir mit dem WZL und der Firma Kistler eine Möglichkeit entwickelt, Prozessinformationen in Echtzeit zu erfassen, auszuwerten und verfügbar zu machen. Hierzu wurde eine geeignete Fusion von Sensorfunktionen sowie eine „Technical Cloud“ erstellt, welche es ermöglicht, die im Prozess gewonnenen Informationen unmittelbar über mobile Endgeräte den Produktionsmitarbeitern zur Verfügung zu stellen.

Ein weiteres Beispiel entstand mit Airbus im Rahmen seiner Initiative „Factory of the Future“. Das Werk der Zukunft bei Airbus ist ein langfristiges, mehrphasiges Forschungs- und Technologieprojekt, bei dem damit begonnen wurde, intelligente Werkzeugfamilien zu entwickeln, die verschiedene Fertigungsprozesse ausführen: Bohren, Messen sowie hochwertiges Datenloggen und Festspannen. Zur Entwicklung eines Flugzeugs gehören unzählige Schritte, die Bediener befolgen müssen, und auch zahlreiche feststehende Prüfungen, um die Qualität sicherzustellen.

Das klingt sehr komplex…

Ja, so besitzt eine bestimmte Teilbaugruppe eines Flugzeugs beispielsweise in etwa 400.000 Stellen, die verschraubt werden müssen. Dazu sind im gegenwärtigen Produktionsprozess über 1100 einfache Spannwerkzeuge nötig. Der Bediener muss eine Liste mit Schritten genau befolgen und die passenden Drehmomenteinstellungen für jede Stelle mithilfe des korrekten Werkzeugs sicherstellen. Aufgrund der manuellen Vorgehensweise stellt menschliches Versagen ein hohes Risiko bei der Produktion dar. Selbst eine einzige Stelle, die falsch verschraubt wurde, kann langfristig Kosten von hunderttausenden Dollar verursachen.

Intelligente Sensoren helfen?

Ein intelligentes Spannwerkzeug begreift, welche Aufgabe der Bediener ausführen will, indem Bilderfassung und -verarbeitung zum Einsatz kommen, anhand derer das Werkzeug seine Umgebung verarbeitet und automatisch das Drehmoment festlegt. Das Gerät kann das Resultat der Aufgabe in einer zentralen Datenbank speichern, um sicherzugehen, dass die Stelle korrekt verschraubt wurde.

Welche Rolle spielen dabei die Werkzeuge von National Instruments?

Airbus testete das NI SOM als Basisplattform für alle diese intelligenten Werkzeuge, weil die Architektur und das Framework, welche das System bereitstellt, um den Entwicklungsprozess vom Entwurf über die Prototypenerstellung bis hin zum Serieneinsatz zu beschleunigen, allgegenwärtig sind. Bevor auf dem NI SOM entwickelt wurde, konnte auf Grundlage eines NI-CompactRIO-Controllers (cRIO-9068) ein Prototyp erstellt werden, der es dem Unternehmen ermöglichte, IP aus bestehenden Airbus-Bibliotheken sowie quelloffene Algorithmen zu integrieren und so seine Konzepte schnell zu validieren. Die Flexibilität, grafische und textbasierte Programmierung nutzen zu können, sowie die Wiederverwendung von Drittanbieterentwicklungen, die auf den Xilinx-Zynq und das Betriebssystem NI Linux Real-Time portiert wurden, sorgen für den perfekten Abstraktionsgrad für die Entwicklung dieser Werkzeuge.

Über die letzten Jahre hinweg plante das Unternehmen diese Initiative sehr sorgfältig und kann – mit NI-Technologien – seinen Entwicklungsprozess beschleunigen und seine Vision Wirklichkeit werden lassen.

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