Die Fabrik denkt mit

Marginale Spalte

März 2013

 

In der Zukunft kommunizieren intelligente Produkte und Maschinen untereinander und mit ihrer Produktionsumgebung. Das Zauberwort heißt Industrie 4.0.

 
 

Die Vernetzung der digitalen mit der realen Welt ist in unserem Alltag längst Realität: Per Smartphone informieren wir uns in Echtzeit über die Verspätung der Bahn, am Computer verfolgen wir Postsendungen per Mausklick. Diese Art der Vernetzung von Gegenständen, Menschen und Informationssystemen bereitet uns auf das vor, was bereits heute als „Internet der Dinge“ in aller Munde ist.

Doch die zunehmende Vernetzung betrifft nicht nur unseren Alltag, die IT-Technologie soll auch die Industrie nachhaltig verändern. Diese „4. industrielle Revolution“ wird in der Zukunft Realität – darüber sind sich die Experten einig.

 

Erste Vorboten der Veränderung zeigen sich schon heute, zum Beispiel in der zunehmenden Automatisierung von Produktionsprozessen. Zu diesem Trend tritt bei der Industrie 4.0 noch die Entwicklung intelligenter Überwachungs- und Entscheidungssysteme hinzu. Entstehende Produkte kennen ihre Historie, ihren aktuellen Zustand, ihren Zielzustand sowie verschiedene Möglichkeiten, diesen zu erreichen.

Zudem sind sie mit den betriebswirtschaftlichen Prozessen innerhalb eines Unternehmens verknüpft. So wandeln sich Produkte vom passiven Gegenstand zum Akteur in der Produktion, der selbst „entscheiden“ kann, wie er produziert wird. Nicht nur die Produkte, auch die Maschinen kommunizieren in der Fabrik der Zukunft und überwachen sich selbst: Sie stellen eigenständig fest, ob ein Problem vorliegt, und entscheiden aufgrund selbstständiger Berechnung, wann ihre Wartung ansteht. Produktion und Logistik werden durch diese Veränderungen flexibler, da Informationen nicht mehr nur von einer zentralen Einheit verarbeitet werden.

Aktuell geht es vor allem darum, die informationstechnischen Voraussetzungen für die Industrie 4.0 zu schaffen. Dazu erproben Experten verschiedene Methoden, die zu fertigende Produkte „intelligent“ machen. Zwei mögliche Verfahren sind Quick-Response- (QR-)Codes und RFID-Chips. Diese Kommunikationswege sind nur ein Teil sogenannter Cyber-physischer Produktionssysteme (CPPS). CPPS bezeichnet einen Produktionsverbund, in dem intelligente Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel eigenständig Informationen austauschen und Aktionen auslösen.

Noch steht nicht fest, welche Softwarestandards für die CPPS genutzt werden. Die Kommunikation von Maschinen und Produkten untereinander erfordert völlig neue Kommunikationsprotokolle, da Daten mehr als nur transportiert werden müssen. Neue Protokolle müssen in der Lage sein, Maschinendaten maschinenlesbar zu beschreiben, sodass andere Maschinen und Systeme auf der Grundlage dieser Informationen agieren können. Nur durch derartige semantische Technologien wird die Interoperabilität der einzelnen Systeme gewährleistet.

Schon heute gibt es Experimente, in denen CPPS im Testbetrieb arbeiten. Um die Komplexität zu reduzieren, bauen die Forscher die Produktionsanlagen dabei modular auf. So können sie die Anlage Stück für Stück um einzelne Komponenten ergänzen und Fehler leichter lokalisieren und beheben. Besonders für Länder in Hochlohnregionen wird es für den zukünftigen wirtschaftlichen Erfolg entscheidend sein, dass sie nicht nur Teil der 4. industriellen Revolution sind, sondern sie mitgestalten.

Die vier industriellen Revolutionen

1. industrielle Revolution (Ende des 18. Jahrhunderts):

Einführung mechanischer Produktionsanlagen

2. industrielle Revolution (Anfang des 20. Jahrhunderts):

arbeitsteilige Massenproduktion von Gütern mithilfe elektrischer Energie

3. industrielle Revolution (seit Mitte der 1970er-Jahre):

Automatisierung von Produktionsprozessen mithilfe von Elektronik und Informationstechnik

4. industrielle Revolution:

Integration von Internettechnologien in Produktionsprozesse und Vernetzung