How to Industrie 4.0

Auf jeden, der den Begriff verwendet, kommen wahrscheinlich zehn, die ihn nicht oder nicht ganz verstehen: Industrie 4.0 ist ein abstraktes Thema, unter dem sich viele Aspekte verstecken. Dieser Artikel liefert Ihnen vier konkrete Beispiele von Firmen, die es sich zum Ziel gesetzt haben, die vierte industrielle Revolution praktisch umsetzen.

Eine weitläufige Werkshalle. In der Ferne erblickt man als einzigen menschlichen Mitarbeiter einen Techniker, mit einem Tablet. Trotzdem herrscht reger Betrieb. Die Halle ist voll mit Robotern, die präzise, ohne Pause, jede Aufgabe erfüllen, die in der Fertigung anfällt. So stellen sich viele die Industrie der Zukunft vor. Doch so weit ist das gar nicht mehr von der Realität entfernt. Schon heute sind intelligente Maschinen Teil vieler Werkshallen. Was für den einen noch wie Science Fiction klingt, zählt für andere schon zum ganz normalen Arbeitsalltag.

Oft gehört, selten verstanden

Gehört hat den Begriff Industrie 4.0 vermutlich jeder schon einmal. Er bezieht sich auf die digitale Vernetzung von Fertigungsprozessen und kann grob in vier Teilbereiche untergliedert werden:
– die Kommunikation zwischen Maschinen, Geräten, Sensoren und Menschen
– die eigenständige, dezentrale Steuerung von Systemen
– das Erschaffen eines digitalen Abbilds von Produktionsprozessen und
– die physische und informative Unterstützung des Menschen.
Das klingt zwar sehr Innovativ, ist aber schwer zu greifen und aus dem Stand heraus ebenso schwer umzusetzen. Der Kerngedanke dahinter ist, Maschinen durch digitale Systeme und Netzwerke selbstständiger zu machen, um Prozessabläufe zu optimieren. Was genau das für eine Produktion heißt, hängt ganz von der jeweiligen Firma ab.

Das Projekt MetamoFab

In Scharnhausen bei Stuttgart forschen mehrere Firmen gemeinsam nach Lösungen, um in bestehenden Betrieben den Wandel hin zu intelligenten, vernetzen Fabriken zu ermöglichen. Da eine umfassende Umstellung die Produktion unterbrechen würde und hohe Investitionskosten nötig sind, ist die Umwandlung nur schrittweise möglich. Außerdem müssen alle beteiligten Akteure, inklusive Menschen, Maschinen, Werkstücken, IT- und Gebäudeinfrastruktur mit einbezogen werden. Zunächst gilt es jedoch zu untersuchen, welche Aspekte der Industrie 4.0 überhaupt für die jeweilige Fabrik relevant sind.

Die virtuelle Fabrik

Als Teilnehmer des MetamoFab Projekts arbeitet Festo an einem Weg, ein digitales Abbild ihrer Produktionsanlage zu erschaffen. Ermöglicht wird das durch ein Netzwerk aus Sensoren und Steuerungen, die die Betriebsdaten der Maschinen erfassen – zum Beispiel, ob eine Störung vorliegt, zu wenig Teile zur Verfügung stehen oder wie viel Energie verbraucht wird. Diese Daten werden dann einem übergeordneten System zur Verfügung gestellt, über das sie, grafisch aufbereitet, abgerufen werden können. So werden unter anderem frühzeitig Systemfehler aufgedeckt. Konkret werden im Forschungsprojekt die Energiedaten eines Produktionsbereichs untersucht, um daraus ein Energietransparenzsystem zu erstellen. Über das System können die Mitarbeiter des Werks die Verbrauchsdaten abrufen und werden dadurch für das Thema Energieeffizienz sensibilisiert. Zudem sollen über die Messung Unregelmäßigkeiten im Energieverbrauch – beispielsweise durch Verschleiß – überwacht werden. Durch die Abschaltung von Maschinen in produktionsfreien Zeiten, regelt sich die Fabrik selbstständig möglichst energieeffizient.

Nach eigenem Takt

Auch die Firma Siemens beteiligt sich an MetamoFab. Ihr Ziel ist die bessere Taktung von Aushärteöfen. Jeder einzelne Ofen braucht eine Große Menge Strom, eine gewisse Spitzenlast darf jedoch nicht überschritten werden. Siemens möchte die Laststeuerung dezentralisieren und so ein System schaffen, in dem sich die Öfen selbst aufeinander abstimmen, um die Laufzeit möglichst effizient zu takten. Die Mitarbeiter überwachen den Vorgang und helfen den Aushärteöfen, wenn sie keine eigene Lösung finden. Das System soll später auch auf andere Fabrikbereiche ausgeweitet werden.

Die Produktion von morgen schon Heute

In Graben-Neudorf geht man sogar noch einen Schritt weiter. Dort testet die Firma SEW Eurodrive neue Lösungen direkt unter Realbedingungen. Mit echten Kundenaufträgen. Das Credo in der Schaufensterfabrik lautet: Produktionszeit sparen. Deshalb übernehmen fahrerlose Logistikroboter den Warentransport innerhalb der Fabrik. Alle Fahrwege und Warenübergaben werden im Vorfeld am Computer simuliert, um Fehler bereits bei der Planung zu erkennen. Sollte sich trotzdem einmal einer der ungefähr einen Quadratmeter großen Roboter auf Kollisionskurs befinden, verringern die eingebauten Sicherheitssysteme die Geschwindigkeit oder stoppen das Gerät, bis der Weg wieder frei ist.

Bei der Montage setzt SEW auf fahrende Werkbanken. Diese mobilen Assistenzsysteme übernehmen den Transport innerhalb der Montageinseln und passen die Arbeitshöhe dem jeweiligen Bearbeitungsschritt an. Muss der Mitarbeiter zum Beispiel ein Bauteil in einen Motor einpressen, fährt die Werkbank automatisch zur Presse und richtet den Motor aus. Nach dem Vorgang geht es direkt weiter zum nächsten Schritt. So wird die Gesundheit des erfahrenen Mitarbeiters geschont, da schweres Heben wegfällt und der Assistent immer auf die richtige Ergonomie achtet.

Aus der Wolke, über das Netz, zur Maschine

Auch AZO Controls macht sich Gedanken zu Industrie 4.0. Die Firma vertreibt beispielsweise ein Siebsystem , dass Werkstoffdaten wie Feuchte oder den Taupunkt misst. Beim Siebvorgang nützen diese Daten wenig, im nächsten Produktionsschritt werden sie aber vielleicht benötigt. Aus einer Cloud kann die Folgemaschine alle gemessenen Daten der vorangegangenen Geräte über das Internet abrufen. „Datenschutz ist hierbei kein Problem“, meint Geschäftsführer Dieter Herzig. „Die meisten Clouddienste von seriösen Anbietern sind fast sicherer als die Daten in der Firma“. Trotzdem kann sich bisher nicht jeder mit solchen Gedanken anfreunden. „Viele Kunden sehen noch keinen Nutzen darin, sich mit Industrie 4.0 zu befassen. Für einen Zulieferer, um ein Beispiel zu nennen, mag es wenig Gewinnbringend erscheinen, seine Abläufe zu digitalisieren. Für die Gesamtproduktion wäre es aber von Vorteil.“

Ein Schritt in die Zukunft

„Grundsätzlich”, sagt Herzig, “rentiert es sich für jeden, sich mit Industrie 4.0 zu beschäftigen, der dafür Potential in seinem Unternehmen sieht. Davon abgesehen gibt es aber auch so immer Verbesserungspotential.“ Wie die Zukunft der Industrie tatsächlich aussehen wird, kann keiner genau sagen. Wer trotzdem eine grobe Ahnung haben will, kann sie jedoch mitbestimmen.