Industrie 4.0 – Smarte Produkte und Fabriken revolutionieren die Industrie

Durch den Einsatz neuer Technologien hat es die deutsche Industrie in der Vergangenheit geschafft, den Produktions- und Exportstandort zu sichern. Nun gilt es, das ‚Internet der Dinge’ für die vierte industrielle Revolution zu nutzen.

Von Tino M. Böhler
HANNOVER (sp/ks). Auch auf der Hannover Messe wurden Begriffe wie ‘Industrie 4.0′, ’4. Industrielle Revolution’ oder auch der Einsatz ‘Cyber Physischer Systeme’ (CPS) in der Produktion lebhaft diskutiert. In Politik, Wirtschaft und Industrie ist man sich einig, dass die nächste industrielle Revolution unmittelbar bevorsteht. Die Forschungsstrategien der Bundesregierung wurden bereits richtungweisend darauf abgestimmt, den Produktionsstandort Deutschland für die Zukunft noch schlagkräftiger zu machen. Doch was genau kann die Industriewelt derart verändern, dass man diese Entwicklungen in eine Reihe mit den großen industriellen Revolutionen stellt, die von der Erfindung der Dampfmaschine bis hin zum Einsatz von Computersystemen getrieben wurden? Klar ist, dass unsere Wirtschaft vor völlig neuen Herausforderungen in der industriellen Produktion steht.
Round Table auf der Hannover Messe

Prof. Wolfgang Wahlster, Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz

In einem von der Hannover Messe, dem ZVEI und dem VDMA organisierten Round Table diskutierten Experten und Visionäre wie Prof. Fritz Klocke, RWTH Aachen, Prof. Wolf-Dieter Lukas, Bundesministerium für Bildung und Forschung, Prof. Wolfgang Wahlster, Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, Dr. Manfred Wittenstein, Wittenstein AG, und Prof. Dieter Wegener, Chief Technology Officer des Siemens-Bereichs Industrial Solutions and Services, wo wir heute mit Industrie 4.0 stehen, was die auslösenden Technologien sind und welche Entwicklungen zu erwarten sind. PRODUKTION veröffentlicht an dieser Stelle die wichtigsten Key Messages dieses Experten-Round Tables.
Industrienation Deutschland

Prof. Wolf-Dieter Lukas, Abteilungsleiter Schlüsseltechnologien – Forschung für Innovationen im BMBF: „Deutschland ist die letzte echte Industrienation."

So äußerte sich Prof. Wolf-Dieter Lukas, Abteilungsleiter Schlüsseltechnologien – Forschung für Innovationen im BMBF, zum Industriestandort Deutschland wie folgt: „Deutschland ist die letzte echte Industrienation. Unsere Forschungslandschaft ist mit der Industrie hervorragend verzahnt. Wir müssen IT-Technologien anwenden, auf das, worin wir stark sind: die Produktionstechnik.“ KI-Experte Prof. Wolfgang Wahlster ergänzte und ging bei seiner Analyse noch ein paar Stufen tiefer: „Deutschland ist stark in Embedded-Lösungen, ein nächster Schritt ist die Vernetzung und Kommunikation über IP-Protokolle per Funk. Kleine Steuerelemente ersetzen riesige Steuerrechner. Der Feldbus wird abgelöst durch das IP-Protokoll.“ Begünstigt werde dieser Trend durch den Preisverfall bei Funksensoren, sie würden die notwendigen Infos übermitteln, um aktiv und autonom Prozesse in der Fertigung oder Logistik zu optimieren. Allerdings sei der notwendige Forschungsaufwand hoch und es müsse in erster Linie noch viel Überzeugungsarbeit geleistet werden.“
Interdisziplinäre Forschungsteams

Prof. Fritz Klocke vom Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen ebenfalls zum Thema Forschung: „Der Maschinenbau und die IT-Welt kommen sich näher (Bild: RWTH Aachen).

Prof. Fritz Klocke vom Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen ebenfalls zum Thema Forschung: „Der Maschinenbau und die IT-Welt kommen sich näher. Forschungsteams arbeiten zunehmend interdisziplinär. Fabrik 4.0 ermöglicht eine individualisierte Produktion ohne die Kosten der Massenproduktion zu übersteigen.“
Erste Praxisbeispiele
Dr.-Ing. Dieter Wegener, CTO Industrial Solutions and Services zur konkreten Situation bei Siemens: „Unsere Fertigungsstraßen im Karlsruher Werk fertigen bereits gemäß Fabrik 4.0. Ziel ist es, Seriengrößen von 100 Stück auf Losgröße eins herunterzubekommen. Wir wollen Verständnis wecken und beweisen, dass Fabrik 4.0. bereits Use-Case ist und damit auch Geld verdient werden kann.“ Auch Ex-VDMA-Chef Dr. Manfred Wittenstein, Wittenstein AG, ist mit seinem Unternehmen auf dem Weg Richtung Industrie 4.0: „Ich habe eine neue Demofabrik mitten in ein Ballungszentrum im Raum Fellbach gebaut und integriere hier Schritt für Schritt Komponenten der Fabrik 4.0.“ Eine Fabrik in einem Ballungsraum zu integrieren, sei eine große Herausforderung: man müsse mit wenig Platz auskommen, wolle keinen Schmutz produzieren und sparsam mit Energie und Ressourcen umgehen, um die Menschen möglichst wenig zu belasten. „Vieles von dem was wir gelernt haben, wird durch die Fabrik 4.0. in Frage gestellt. Wir Mittelständler in Deutschland meistern die Integration neuer Technologien üblicherweise schneller als anderswo.“ Für Industrie 4.0 sei die Ausgangslage in Deutschland hervorragend. „Wir sollten unsere Position verteidigen und damit einen Beitrag leisten, Probleme wie Ressourcen-, Energie- und Kapitalknappheit zu lösen.

Dr. Manfred Wittenstein, Wittenstein AG: „Vieles von dem was wir gelernt haben, wird durch die Fabrik 4.0. in Frage gestellt."

Kosten der Fabrik 4.0
“Zu den damit in Zusammenhang stehenden Kosten sagte Siemens-Mann Wegener: „Die IT-Kosten werden eine wesentliche Rolle spielen. Personalkosten dürften aber ähnlich wichtig sein.“ KI-Forscher Wahlster ergänzte: “Durch Fabrik 4.0. werden die Produktionskosten sinken, da wir offene IT-Standards nutzen können.“ Industrie-Manager Wittenstein brachte abschließend das für Industrie 4.0 entscheidende Thema ‚Kosten und Ausbildung’ auf den Punkt: “Es wird eine Wechselwirkung geben: zwar werden die IT-Kosten steigen, durch globale Logistik-Ketten und übergreifende Prozesse aber wird der Materialeinsatz sinken und die höheren IT-Kosten ausgleichen. Die Ausbildung muss sich verändern, wir müssen systemischer denken und die IT begreifen.“
Auch hier waren sich alle Diskussionspartner einig: Es wird keine Big Bang geben, sondern – wie Manfred Wittenstein ausführte – eine step-by-step-Integration der Komponenten von Industrie 4.0. Bis eines Tages Cyber-Physische Systeme – also verteilte, miteinander vernetzte intelligente Objekte, die eingebettete Systeme mit internetbasierten Funktechnologien vernetzen – Sensordaten aufnehmen, mit deren Hilfe sie Material-, Güter-, und Informationsflüsse regeln.

Dr.-Ing. Dieter Wegener, CTO Industrial Solutions and Services: "Wir wollen Verständnis wecken und beweisen, dass Fabrik 4.0. bereits Use-Case ist und damit auch Geld verdient werden kann.“

Produkte steuern dann ihren Fabrikationsprozess selbst und übernehmen ihre eigene Qualitätskontrolle. Starre Fabrikstraßen werden zu modularen und effizienten Systemen und schonen Ressourcen. In der neuen Industriewelt 4.0 wird der Mensch dann zusätzlich durch zahlreiche smarte Ausbildungs- und Assistenzsysteme unterstützt.