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

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Was braucht denn ein Unternehmen, um Industrie-4.0-fähig zu werden?

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

Prof. Detlef Zühlke: Wenn wir Industrie 4.0 umsetzen, werden wir Fabriken, zumindest was die Automatisierungstechnik angeht, wie Bausteine per Plug & Play zusammensetzen können. Ich vergleiche das gerne mit einem Lego-Baukasten. Das wird uns enorme Vorteile durch eine stark verkürzte Engineering- und Inbetriebnahmezeit bringen. Dadurch werden sich aber auch Geschäftsmodelle ändern. Wenn Geräte mit einheitlichen Standards plug-and-play-fähig werden, werden sie auch austauschbar. Ein Hersteller wird sich also Geschäftsmodelle suchen müssen, bei denen der Umsatz weniger aus dem Verkauf von „Lego-Bausteinen" als vielmehr aus der Planung und der Organisation des Gesamtsystems generiert wird.

Unternehmen sollten ihre Produkte zukünftig so entwickeln, dass sie diesem Industrie-4.0-Paradigma folgen. Und da dies nur im Netzwerk vieler Beteiligter funktioniert, sind hier die Verbände mit Unterstützung der Politik gefordert, die entsprechenden Rahmenbedingungen zu schaffen. Zum Glück ist letzteres in Deutschland bereits erkannt und wird momentan umgesetzt.

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

Dr. Gunther Kegel: „Industrie 4.0“ ist weder eine zwangsläufige Entwicklung noch ein Selbstzweck. Wenn es den Herstellern von Geräten und Systemen nicht gelingt einen Anwendernutzen nachzuweisen, wird es keine Anwendung geben. Im Moment gehen Hersteller wie Anwender davon aus, dass das „Internet der Dinge“ zu einer wachsenden Transparenz, Verfügbarkeit und Flexibilität einer Produktionsanlage führen wird – die Herstellung eines individualisierten Produktes („Losgröße 1“) zum Preis einer Massenware ist die ein Teil der Vision „Industrie 4.0“.

Darüber hinaus erwartet man weit größere Potenziale in der Vernetzung von Anlagen bis hin zur Verbindung ganzer Fabriken und Branchen, die ihre Daten autonom austauschen und so auslastungsoptimierte, selbstorganisierende Produktionsverbunde entstehen lassen. Es ist leicht vorstellbar, dass innerhalb dieser verbundenen Systeme und Strukturen, dann ganz neue Geschäftsmodelle und auch neue „Spieler“ auf dem Feld der industriellen Produktion erscheinen.

Ein Unternehmen, das sich auf „Industrie 4.0“ vorbereiten will, tut gut daran, zunächst die Digitalisierung aller auszutauschenden Information voranzutreiben und wirksame Mechanismen zur „Cyber-Security“ abzubilden. Viele Anwender beginnen bereits ihre Produktionsanlagen nach neuen Methoden bezogen auf „Losgröße 1“ oder „one-piece-flow“ umzurüsten. Starre Förderanlagen werden durch mobile teilautonome Transportsysteme ersetzt und produktions- und produktbezogenen Daten werden in größer werdenden Mengen ausgetauscht. Analoge Signalübertragungen werden durch digitale Feldbusse ersetzt und diese wiederum durch IP-fähige Kommunikationsnetze ergänzt. Ein Teil der Automatisierungsgeräte verfügt schon über IP-fähige Kommunikationsanschlüsse. Die Entstehung des „Internets der Dinge“ beginnt auch in der Fabrik.

Martin John, Manager Marktkommunikation Division Elektronik bei Weidmüller Interface

Martin John: „Industrie 4.0“ hat das Potenzial, weltweit die industrielle Fertigung komplett neu zu gestalten und auszurichten. Der Wandel wird sukzessive mit vielen kleinen und großen Projekten erfolgen, über mehrere Jahre hinweg. Das Internet bildet als Kommunikationsplattform die Basis von „Industrie 4.0“ sowie der „Smart Factory“. In der „Smart Factory“ sind Maschinen zu einem intelligent vernetzten Fertigungsprozess zusammengeschlossen und kommunizieren autonom untereinander sowie mit den zu produzierenden Produkten. Viele Technologien und Produkte sind bereits vorhanden – einige müssen „ertüchtigt“ werden – viele gilt es neu zu entwickeln.

Eine besondere Herausforderung wird die Absicherung des „Industrie 4.0“-Netzwerkes gegen unbefugte Eingriffe jeglicher Art sein. Die neuen Automatisierungskonzepte werden gekennzeichnet sein durch signifikant mehr Interaktionen, also durch eine deutlich stärkere autonome Steuerung der Produktionseinrichtungen und des Datenaustausches. Generell beginnt „Industrie 4.0“ erst, wenn die Komponente selbst weiß, welche Daten sie benötigt. Diese – bislang nicht verfügbaren – Methoden und Mechanismen gilt es zu entwickeln.

In der „Industrie 4.0“-Welt kommt der Software und der Kommunikationstechnik eine Schlüsselfunktion zu: Die Hardware, später nur noch ein Prozessinterface, wird insbesondere durch sich ständig wandelnde Software veredelt und kann völlig unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Die Kommunikation aller beteiligten Geräte, Anlagen und Softwarelösungen geschieht dabei über das Internet der Dinge. Hierzu werden Standards benötigt, innerhalb derer sich die Systeme adaptiv und lernfähig erweisen müssen. Gleiches betrifft die Sicherheit, Wartbarkeit und den Fernzugriff der Anlagen.

Weidmüller arbeitet daran, wie bereits verfügbare oder neue Produkte in die „Industrie 4.0“-Welt integriert werden können. Dabei gilt es, die Weidmüller Produkte hinsichtlich der Informations- und Kommunikationstechnologien zu ertüchtigen – andernfalls wären sie nicht „Industrie 4.0“ tauglich.

Rahman Jamal, Technology Director Europe, National Instruments

Rahman Jamal: Wie bereits erwähnt, sind aus unserer Sicht die eigentliche Basis für Industrie 4.0 die so genannten CPS. CPS sind sogar das tragende Element für Industrie 4.0 und unbestritten das Fundament für softwareintensive eingebettete und vernetzte Systeme von heute und morgen. Und hierin stecken auch der eigentliche Aufwand und die eigentliche Aufbauarbeit. Hier muss disziplinübergreifend vorgegangen werden, denn hier müssen viele kluge Köpfe mit unterschiedlicher technischer Vorbildung und aus unterschiedlichen Domänen zusammenarbeiten.

Dazu bedarf es eines solchen soliden plattformbasierten Ansatzes, der einerseits die zunehmende Komplexität abstrahiert und sich andererseits die modernsten kommerziellen Technologien zunutze macht. Zudem ist er modular und rekonfigurierbar und stellt vielfältige Ausführungsplattformen zur Verfügung. Dabei geht es vor allem auch darum, dass sich die Entwickler auf ihre eigentlichen Aufgaben konzentrieren können und nicht erst unterschiedliche Entwicklungsumgebungen erlernen müssen.

Wesentlich dafür ist der softwarezentrische Ansatz, bei dem die Integration des Gesamtsystems im Vordergrund steht. Bei National Instruments heißt dieser Ansatz „Graphical System Design“ und ermöglicht es dem Anwender, sich auf Innovationen, das heißt sein CPS zu konzentrieren, anstatt sich mit aufwendigen Systemdesignproblemen herumzuschlagen.

Eckard Eberle, CEO Industrial Automation Systems bei Siemens in Nürnberg

Eckard Eberle: Für ein dynamisches Produktionsnetzwerk benötigt ein Unternehmen ein Manufacturing Operations Management (MOM), das die Funktionen von MES und SCADA in sich vereint und die Durchgängigkeit zwischen PLM-Engineering-Werkzeugen sowie der Automatisierung herstellt. Mit einer durchgängigen Engineering-Werkzeugkette vom Produkt-Design bis zum Betrieb einer Produktionsanlage müssen alle Daten nur noch einmal eingegeben werden und stehen über den gesamten PLM-Prozess allen Werkzeugen konsistent zur Verfügung. Das erhöht die Produktivität und minimiert Fehlermöglichkeiten. Ein CPS kennt seine Fähigkeiten, kann sich selbst beschreiben und sich automatisch in eine Produktionsanlage integrieren. Wir sehen zukünftig einen weiter steigenden Bedarf an Rechen- und Kommunikationsleistung und werden dies bei der Weiterentwicklung der Simatic konsequent umsetzen.

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