Nachgefragt: 5 Experten zum Thema Smart Factory

Mit Ausdauer lässt sich die Vision der Smart Factory in die Tat umsetzen

| Autor / Redakteur: Ines Näther / Ines Stotz

Bildergalerie: 1 Bild
(Bild: © everythingpossible - Fotolia)

Eine sich rasend schnell verändernde Industrie bleibt nicht ohne Folgen. Stichwort Industrie 4.0, Smart Factory, Integrated Industry – diese Schlagworte sind in aller Munde und werden auch auf der kommenden Hannover Messe im „Next Steps“ eine bedeutende Rolle spielen. Welche Fortschritte die vernetzte Fertigung macht, darüber sprachen wir mit Experten aus der Branche.

„Industrie 4.0“ soll die Automatisierungsstruktur der Zukunft sein. Wie sieht bzw. sollte dies Ihrer Meinung nach aussehen und welche Anstrengungen sind dafür nötig?

Prof. Detlef Zühlke, Initiator und Vorstandsvorsitzender der Technologie-Initiative SmartFactory KL
Prof. Detlef Zühlke, Initiator und Vorstandsvorsitzender der Technologie-Initiative SmartFactory KL ( DFKI)

Prof. Detlef Zühlke: Industrie 4.0 ist zunächst eine Vision der Produktion der Zukunft. Wir werden in den nächsten Jahren diese Vision in Technologien und Produkte bringen müssen. Da eine der wesentlichen Veränderungen von Industrie 4.0 die ebenenübergreifende Vernetzung smarter Objekte -also Sensoren, Aktoren, Steuerungssysteme, Maschinen aber auch Produkte- sein wird, werden wir die Umsetzung nur in enger Zusammenarbeit von Herstellern und Anwendern erreichen. Proprietäre Lösungen einzelner Hersteller mögen zwar schneller realisierbar sein, aber der Kunde will die Vielfalt.

Ein weiteres Problem liegt in der Veränderung der Architektur. Bislang haben wir strikt hierarchisch organisierte Architekturen aufgebaut, in denen die Kommunikation vorbestimmt auf der Basis von Nachrichten stattfand. Der Vision Industrie 4.0 folgend werden zukünftig alle Objekte einer Anlage mit smarten µweb-servern ausgestattet und kommunizieren gemäß dem Prinzip der serviceorientierten Architekturen (SoA). Ein Prinzip welches im Übrigen schon seit Jahren auf den oberen Ebenen der Automatisierungspyramide erfolgreich eingesetzt wird.

Wenn wir diesen vorgezeichneten Weg beschreiten, wird jedes Objekt mit jedem anderen ebenenübergreifend kommunizieren können. Unsere hierarchische Pyramide verändert sich zu einem offenen Netzwerk, welches durchgängig auf der Basis standardisierter IuK-Technologien betrieben wird. Hierfür brauchen wir allerdings neue angepasste Engineeringmethoden und auch -werkzeuge.

Als Gegenargument wird gerne verkündet, dass sich das Ethernet und die dann erforderlichen µweb-server zumindest in der Feldebene aus Performanz- und Kostengründen nicht durchsetzen werden. Dies gilt sicher heute, doch betrachtet man die enormen Fortschritte auf diesem Gebiet, so ist es höchstwahrscheinlich, dass wir in drei bis fünf Jahren über die entsprechenden Chips mit schnellster Übertragungsrate bei gleichzeitig Kosten im unteren Eurobereich verfügen.

Dr. Gunther Kegel, Vorsitzender der Geschäftsführung bei Pepperl+Fuchs
Dr. Gunther Kegel, Vorsitzender der Geschäftsführung bei Pepperl+Fuchs ( Pepperl+Fuchs)

Dr. Gunther Kegel: „Industrie 4.0“ – die vierte industrielle Revolution ist nicht nur ein Thema der Automation. Im Grunde prophezeit „Industrie 4.0“ das Entstehen horizontal und vertikal ausgedehnter homogener Netze, in denen sich Geräte mit Hilfe der Internettechnologien gewissermaßen autonom verbinden. Dieses „Internet der Dinge“ wird gigantische Datenmengen generieren, die neue Auswertemethoden erfordern, neue Erkenntnisse befördern und schlussendlich zu ganz neuen Geschäftsmodellen führen können. Am Ende werden diese Veränderungen die Industrie nachhaltig, vielleicht sogar revolutionär verändern.

Für die Automatisierung heißt das: Die Automatisierungsstrukturen, die heute oftmals noch in Form der sogenannten Automatisierungspyramide hierarchisch strukturiert sind, werden durch flache, nicht hierarchische Netze ersetzt. Der Austausch der Daten in diesen Netzen erfordert nicht nur ein einheitliches Übertragungsprotokoll sondern auch eine einheitliche Semantik, die es den Geräten des „Internets der Dinge“ erlaubt, autonom miteinander nicht nur Daten auszutauschen sondern diese Daten selbstständig zu interpretieren und daraus autonom Reaktionen abzuleiten.

Die Hauptanstrengung der Hersteller von Automatisierungsgeräten und Systemen muss also auf der Entwicklung der Netze und der Semantik liegen. Dabei dürfen aber die Fragen von funktionaler Sicherheit und „Cyber-Security“ nicht außer Acht gelassen werden.

Martin John, Manager Marktkommunikation Division Elektronik bei Weidmüller Interface
Martin John, Manager Marktkommunikation Division Elektronik bei Weidmüller Interface ( Weidmüller)

Martin John: „Industrie 4.0“ stellt eine komplette Neuausrichtung der Industrie dar. Das Ganze ist ein Paradigmenwechsel, der die Arbeitsstrukturen in Unternehmen neu definiert, von der Planung über die Umsetzung bis zum Verkauf. Mittlerweile ist der Gedanke der vierten industriellen Revolution in der Industrie angekommen. Moderne Informations- und Kommunikationstechnologien wie „Cyber-Physical Systems“, „Big Data“ und „Cloud Computing“ versprechen der produzierenden Industrie mehr Produktivität, Qualität und Flexibilität. Nun gilt es zu zeigen, wie sich die Konzepte realisieren lassen und welche praktikablen Anwendungen den deutschen Unternehmen Wettbewerbsvorteile sichern.

Deutschland kann als Spitzenreiter von „Industrie 4.0“ profitieren, denn wir haben hier eine einmalige Situation: Industrie, Forschungseinrichtungen, Universitäten, Fachhochschulen und Verbände treiben die Vision der selbst denkenden Produktion mit neuer Technik voran. Bereits im Jahr 2013 hat Weidmüller im Vorfeld und auf der Messe eine neuartige Stanz-Biege-Maschine vorgestellt, die Schwankungen im laufenden Fertigungsprozess und im Material erkennt und sich eigenständig optimiert. Das Ziel: ressourcensparende Produktion durch minimale Materialverluste und Steigerung der Qualität durch optimale Prozessparameter. Das Projekt entstand im Rahmen des ostwestfälisch-lippischen Spitzenclusters „it’s OWL“ und wird vom Bundesministerium für Forschung und Entwicklung gefördert.

Noch steht „Industrie 4.0“ am Anfang, an dem verschiedene Firmen und Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen Konzepten und Ambitionen evolutionär arbeiten. Doch gerade in der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie sehen wir ein Erfolgsgeheimnis zur Realisierung von „Industrie 4.0“. Gemeinsam sind wir stark – das haben auch die Wirtschaftsverbände ZVEI, VDMA und Bitkom erkannt als sie sich in der „Plattform Industrie 4.0“ zusammengefunden haben. Sie arbeiten an der Realisierung von „Industrie 4.0“ und beraten in diesem Rahmen auch die Bundesregierung bei der Umsetzung der High-Tech-Strategie. Der mit „Industrie 4.0“ beschrittene Weg ist kein „100 m Sprint“ sondern gleicht eher dem ausdauernden Marathonlauf, der längsten olympischen Laufdisziplin.

Rahman Jamal, Technology Director Europe, National Instruments
Rahman Jamal, Technology Director Europe, National Instruments ( National Instruments)

Rahman Jamal: Zunächst sei vorangestellt, dass „Industrie 4.0“ letztendlich keinen plötzlich aus dem Nichts kommenden revolutionären Ansatz darstellt, sondern eine lang anhaltende Fortsetzung der bereits in den 1970er-Jahren angestoßenen Initiative mit der treffenden Bezeichnung „Computer Integrated Manufacturing“ (CIM) ist. Heute würde man das ganz schlicht als „Smart Factory“ oder als „intelligente Fabrik der Zukunft“ – oder plakativ als „Industrie 4.0“ bezeichnen.

Hierbei darf nicht außer Acht gelassen werden, dass die Basis für „Industrie 4.0“ die so genannten Cyber-Physical Systems (CPS) darstellen. Deren Potenzial wiederum findet in einer Reihe von wegweisenden Anwendungsgebieten Niederschlag, die weit über Industrie 4.0 hinausgehen. Diese sind bereits in fundierten Positionspapieren wie zum Beispiel in der Acatech-Studie „agendaCPS“ dokumentiert. Charakteristisch für all diese Anwendungsfelder ist das nicht zufällig gewählte Attribut „smart“, wie beispielsweise bei Smart Mobility (intelligente Mobilität), Smart Grid (intelligentes Energienetz), Smart Health (medizinische Fernbetreuung und -diagnose) oder wie das bereits erwähnte Smart Factory. Treffen all diese Szenarien aufeinander und treten in Beziehungen zueinander, führt dies wiederum zu sogenannten Smart Cities (intelligente Städte). Spätestens hier wird deutlich, welche fundamentale Bedeutung CPS haben und dass eine manchmal zu schnell vorgenommene Gleichsetzung mit Industrie 4.0 irreführend, da zu kurz gegriffen, ist. Meines Erachtens gilt es hier, die eigentliche Aufbauarbeit bei den CPS zu leisten.

National Instruments ist hier bereits seit den Ursprüngen von CPS, genauer seit der Begriffsgestaltung von CPS, aktiv. So initiierte im Jahr 2006 die National Science Foundation mehrere Workshops unter dem Titel „Cyber-Physical Systems“, die darauf abzielten, Arbeiten auf den Gebieten der sensorbasierten, autonomen Systeme, wie Robotik, Fahrzeuge und Flugzeuge sowie medizinische Überwachung, voranzutreiben. Dieser Zeitraum wird in der akademischen Literatur auch als die Geburtsstunde des Begriffs „Cyber-Physical Systems“ bezeichnet. In seiner Keynote bei der Auftaktveranstaltung dieser Workshops demonstrierte Dr. Truchard, CEO und Mitbegründer von National Instruments, grafische Systemdesignwerkzeuge für die Umsetzung von CPS.

Eckard Eberle, CEO Industrial Automation Systems bei Siemens in Nürnberg
Eckard Eberle, CEO Industrial Automation Systems bei Siemens in Nürnberg ( Siemens)

Eckard Eberle: Aus unserer Sicht besteht Industrie 4.0 aus drei Kernelementen. Im ersten Kernelement spielt die Manufacturing Execution eine immer wichtigere Rolle. Es wird zu einer wesentlichen stärkeren Verknüpfung von ERP, PLM, MES und der Automatisierung kommen – nicht nur innerhalb eines Unternehmensstandortes, sondern auch über Unternehmensgrenzen hinweg.

Das zweite Kernelement beschreibt das Zusammenwachsen des Produkt- und Produktionslebenszyklus auf Basis eines einheitlichen Datenmodells. Erst damit lassen sich die Anforderungen, die sich aus immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen ergeben, technisch und wirtschaftlich beherrschen.

Das dritte Kernelement von Industrie 4.0 sind die Cyber-physical Systems als Basis zur Steigerung der Flexibilität und damit Reduzierung der Time-to-Market. Diese autonomen Produktionseinheiten lassen sich flexibel in bestehende Produktionsprozesse integrieren.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 42536007 / Steuerungen)