Software und Netztechnik schaffen die Fabrik der Zukunft

Informationstechnologie spielt mittlerweile eine elementare Rolle in der Fabrik. Sie steckt in der Maschinensteuerung und den übergeordneten Leitsystemen. Der Software-Anteil in den Anlagen wächst. Sensoren werden kostengünstiger und daher auch häufiger verwendet. Virtuelle Technologien helfen bei der Produktionsplanung. Kurz: Die Bereiche Maschinenbau, Automatisierung und IT wachsen zusammen.

Hinzu kommt: Endgeräte und Netzwerktechnologien aus der Bürowelt werden nun auch in großem Stil in Produktionsumgebungen genutzt. „iPads, Smartphones und Ethernet kommen mittlerweile flächendeckend zum Einsatz“, berichtet Olaf Sauer, der beim Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) für den Geschäftsbereich Automatisierung verantwortlich ist.

Wer diese Entwicklung weiter denkt, gelangt früher oder später zu dem Schlagwort Industrie 4.0. Dieser Begriff steht für eines der großen aktuellen Hype-Themen. Dabei ist bisher noch nicht abschließend geklärt, was sich dahinter eigentlich verbirgt.

So versteht zum Beispiel Professor Dieter Wegener einige Anwendungsszenarien aus der Digitalen Fabrik schon als Industrie 4.0. Demnach wäre das Konzept bereits in Teilen umgesetzt. „Industrie 4.0 muss nicht zwangsläufig zu Cyber-Physischen Systemen führen, die mit dem Internet vernetzt sind“, sagt Wegener, der als Vice President im Siemens-Sektor Industry für den Bereich Advanced Technologies & Standards zuständig ist.

Genau von solchen CPS – also Cyber-Physischen Systemen – spricht aber Professor Thomas Bauernhansl, wenn er seine Vision von Industrie 4.0 darlegt. Er ist Leiter des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und treibt als solcher das Thema in Deutschland voran.

Seiner Meinung nach werden die Maschinen künftig zu CPS, die mithilfe der eingebetteten Software Informationen untereinander austauschen. Die Bauteile führen die Informationen, wie sie verarbeitet werden sollen, auf ihrem Weg durch die Fertigungslinien selbst mit sich. „Jedes Objekt in der Fabrik kann mit einem anderen kommunizieren“, erklärt Bauernhansl.

Die in das Netzwerk eingebundenen CPS handeln zum Teil autonom, nach vorab definierten Zielen und in Abstimmung mit anderen Systemen. Sie erfassen ihre Umgebung und passen ihr Verhalten selbständig auch unvorhergesehenen Situationen an. „Die Fabrik der Zukunft organisiert sich selbst“, so Bauernhansl.

Experten wie Bauernhansl und Sauer sprechen im Zusammenhang mit Industrie 4.0 schon von der vierten industriellen Revolution. Wegener von Siemens glaubt eher an eine evolutionäre Entwicklung. „Man wird künftig sicher auch nicht alle Produkte mithilfe von Industrie-4.0-Technologie fertigen“, so Wegener.

Besonders für deutsche Unternehmen bedeute das Thema eine große Chance, glaubt Professor August-Wilhelm Scheer, Gründer des Software-Anbieters IDS Scheer und ehemaliger Präsident des IT-Branchenverbands Bitkom (Halle 3, Stand D51 und Halle 5, Stand C41). Viele Firmen hierzulande seien für Industrie 4.0 gut aufgestellt und könnten eine Führungsrolle übernehmen.

Der konkrete Nutzen für die Anwender lässt sich allerdings noch schwer abschätzen. Wenn Maschinen selbständig miteinander kommunizieren, werden Fabriken sicherlich flexibler agieren und schneller reagieren können – etwa auf kurzfristige Veränderungen in den Prozessen.

„Auf jeden Fall wird Industrie 4.0 zu mehr Datentransparenz führen“, meint Scheer. So würden etwa Maschinenhersteller mehr über die Nutzung ihrer Maschinen erfahren und könnten damit besser auf Fehler und Probleme reagieren.

Den Anwenderfirmen werden künftig mehr Daten aus den Produktionsabläufen zur Verfügung stehen, da es deutlich mehr Systeme gibt, welche die entsprechenden Informationen sammeln. Mit der passenden Analyse-Software lassen sich solche Daten auswerten, um zum Beispiel die Fertigungsprozesse zu optimieren.

Somit wird das andere Hype-Thema Big Data auch bei Industrie 4.0 eine wichtige Rolle spielen. Technologie wie etwa die In-Memory-Datenbank Hana von SAP (Halle 3, Stand B55) werden dann auch in den Fertigungsbetrieben verstärkt zum Einsatz kommen und die Prozesse im gesamten Unternehmen beeinflussen.

Das SAP-Beratungshaus Itelligence (Halle 3, Stand B52) hat Lösungen auf Basis von Hana entwickelt – zum Beispiel für die Automobilindustrie. Einsatzgebiete sind unter anderem die Ermittlung der Lieferabrufe und Auftragsbestandsvorschau sowie Reports für die Bedarfsvorschau. Die Lösung it.automotive on Hana sorgt dabei laut Anbieter für kurze Antwortzeiten bei komplexen Auswertungen – trotz zahlreicher gleichzeitiger Nutzeranfragen.

Als einer der Bausteine für die Digitale Fabrik sorgt Hana laut Itelligence in der Automobil- und Fertigungsindustrie sowie im Maschinen- und Anlagenbau für eine erheblich schnellere Entscheidungsfindung. Die intelligente Fabrik der Zukunft werde nach den Vorstellungen der Ingenieure entstehen und gesteuert. Produktion und Management ließen sich so ganz neu verzahnen.

Bisher ist Industrie 4.0 aber vor allem noch eine Vision. Bis zur Umsetzung in die Realität gibt es noch ein paar Hürden zu überwinden. Dazu zählt vor allem die fehlende Standardisierung.

Im gegenwärtigen Fabrikalltag verhindern proprietäre Schnittstellen und Datenformate den Informationsfluss zwischen den Systemen. Die Kommunikation zwischen den Geräten und Maschinen verschiedener Hersteller ist noch schwierig. Den Protagonisten der vierten industriellen Revolution – etwa den CPS und den sie unterstützenden IT-Systemen – fehlt es quasi an einer gemeinsamen Sprache. Fraunhofer-Experte Sauer verdeutlicht, wie wichtig es ist, diese Hürde einzureißen: „Ohne Standardisierung keine Industrie 4.0“

Kommunikationsschwierigkeiten hat aber nicht nur die Technik. Sauer vermisst sowohl bei Informatikern als auch bei Ingenieuren ein interdisziplinäres Denken. Auch diese beiden Gruppen sprechen nach Meinung vieler Experten noch unterschiedliche Sprachen. Ohne eine gemeinsame Kommunikationsbasis wird es aber kaum möglich sein, Produktions- und Informationstechnik miteinander zu verknüpfen – wie es für Industrie 4.0 nötig ist.

Somit gibt es für IT- und Maschinenexperten noch einige Arbeit zu erledigen, bis die Fabrik der Zukunft Wirklichkeit wird. Immerhin: Die Grundlagen sind bereits geschaffen.

Markus Strehlitz Journalist in Mannheim

Verlässliche Informationsgrundlagen sind für alle übergreifenden Prozesse wichtig und bekommen mit aktuellen Themen wie Big Data, Social Software und Industrie 4.0 eine neue Relevanz. Allerdings beschäftigen sich viele Unternehmen nur notgedrungen mit Stammdaten, wenn eine Systemmigration ansteht. Oft hat man sich mit der vorhandenen Qualität arrangiert und seine spezifischen Workarounds gefunden. Häufig kommen die Anforderungen an zuverlässige und verwendungsgeeignete Stammdaten aber auch von Geschäftspartnern oder durch Berichts- und Nachweispflichten.

Wolf Engelbach, Abteilungsleiter Informationsmanagement am Fraunhofer IAO wird daher auf dem Forum 3.2 zum Thema „Stammdatenmanagement und Informationsqualität: Vorgehen und Stolpersteine in Projekten“ sprechen.

Termin: 26. September, 13:30 bis 14:00 Uhr.

Auf dem Bitkom-Forum 5.4 wird Andreas Barth darüber informieren, welche Perspektiven Industrie 4.0 für mittelständische Unternehmen eröffnet. Barth ist Geschäftsführer von Dassault Systèmes Deutschland.

Termin: 24. September, 15:30 bis 16:00 Uhr