Die Smart Factory Kaiserslautern (KL) entwirft seit Jahren Visionen für die Produktion der Zukunft. Auf Industrie 4.0 in 2011 folgte 2019 das Update Production Level 4, das durch seine modularen Grundprinzipien die theoretische Grundlage für Gaia-X bilden wird. Die Vision von Production Level 4 ist eine resiliente Produktion. Das europäische Netzwerk Gaia-X soll dafür zukünftig eine sichere Dateninfrastruktur bieten.
Die Grundidee der ins Leben gerufenen europäischen sicheren Plattform Gaia-X ist, dass dort Fertigungsfähigkeiten (Skills) angeboten werden, die europaweit frei auf dem Markt zur Verfügung stehen und genutzt werden können: quasi Production-as-a-Service.
Theorie und Praxis im Netzwerk
„Wir wissen, dass Maschinen aus verschiedenen Gründen oft nicht arbeiten. Manche Maschinen sind sogar nur wenige Tage im Monat in Betrieb, vor allem bei Mittelständlern. Da setzen wir an“, erklärt Prof. Martin Ruskowski, Vorstandsvorsitzender der Smart Factory-KL, Leiter des DFKI Forschungsbereichs Innovative Fabriksysteme und des Lehrstuhls Werkzeugmaschinen und Steuerungen an der TU Kaiserslautern. „Es wäre viel sinnvoller, wenn eine stillstehende Maschine von jemand anderem genutzt werden könnte. Diese ‚Fremdnutzer‘ zahlen dann für den Gebrauch. So haben Maschinenbesitzer und ‚Fremdnutzer‘ etwas davon.“ Als Nachbarschaftshilfe ist die Idee vorstellbar, heißt es.
Shared Production oder Production-as-a-Service
Das Projekt Gaia-X greift diesen Gedanken der ‚geteilten Produktion‘ auf. Shared Production oder Production-as-a-Service soll europaweit möglich sein.
In der Vision sind im Gaia-X Netzwerk Maschinenmodule mit bestimmten Skills (Fertigungsfähigkeiten), wie etwa ein Werkstück zuschneiden oder Metall fräsen, europaweit verbunden und können miteinander kommunizieren. Die Skills werden angeboten und können abgerufen werden.
„Gaia-X muss eine sichere Dateninfrastruktur bieten“, sagt Ruskowski. „Deshalb wird im Unterschied zu bisher existierenden Clouds europäischer Datenschutz für Gaia-X gelten.“ So soll Datensouveränität sichergestellt sein, damit jedes Unternehmen immer Herr über seine Daten bleibt. Aber auch die Datendurchgängigkeit entlang der Lieferkette haben die Wissenschaftler im Blick.
Production Level 4 als Vorbild für das Gaia-X Ökosystem
Prof. Ruskowski und sein Team gelten als Vordenker der Produktion der Zukunft. Ihr 2019 veröffentlichtes Update von Industrie 4.0 heißt Production Level 4 und beschreibt die Vision der Fertigung. „Wir gehen darin von Skills, also Fertigungsfähigkeiten aus, die ein Produkt abrufen kann“, so Ruskowski. „Ein Produkt kennt demnach sich selbst und kommuniziert mit den angebotenen Skills und ruft diese zu seiner eigenen Fertigung ab. Im Prinzip spielt es dabei keine Rolle, ob das in einer Fabrikhalle geschieht oder europaweit.“ „Der Kerngedanke der Shared Production wird durch Gaia-X und die damit verbundenen neuen Möglichkeiten Schwung erhalten“, erklärt Ernst Stöckl-Pukall, Leiter Digitalisierung und Industrie 4.0 im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. „Gaia-X wird Europa zusammenbringen und seine Innovationsfähigkeiten bündeln. Deshalb freue ich mich, dass über die Smart Factory-KL auch Organisationen wie die Smart Factroy-EU mit Gaia-X verbunden sind.“
Die Rolle der Smart Factory-KL im Gaia-X Projekt
Nun hat die Technologieinitiative Smart Factory-KL dafür ein erstes konkretes Projekt gestartet: „Zuerst müssen wir unseren Demonstrator praktisch an das Gaia-X Netzwerk andocken“, erklärt Keran Sivalingam, Projektleiter von smartMA-X, wie das Teilprojekt heißt. „Wir möchten definieren, wie Maschinen mit ihren Skills überhaupt Teil des Gaia-X Netzwerkes werden können.“
Doch das sei erst der Anfang. Ein Blick in die Details zeigt die Komplexität der Aufgabe: Eine Fähigkeit (ein Skill) besteht aus vielen kleinen Teilen, so genannten Atomic Skills. Der Skill selbst ist also die Summe kleiner oder untergeordneter Skills, weshalb er wissenschaftlich korrekt Compound Skill genannt wird. So setzt sich beispielsweise der Compound Skill ‚Loch bohren‘ aus vielen Atomic Skills zusammen: Drehzahl, Bewegung zum Produkt, Bohrdruck oder Bohrwinkel. „Wir müssen nun erforschen und ausprobieren, welcher Grad an Abstraktion eines Skills notwendig und sinnvoll ist, um ihn im Gaia-X Netzwerk anzubieten. Sind Compound Skills zielführender oder Atomic Skills?“, fragt Sivalingam. „Vor allem müssen wir aber auch testen, was technisch überhaupt möglich und sinnvoll ist. Dazu gibt es bisher kaum Wissen.“
Neue Geschäftsmodelle mit Maschinendaten?
Eine weitere Aufgabe des Projekts smartMA-X ist laut des Teams die Arbeit mit Maschinendaten, die mit zunehmender Digitalisierung überall in großem Umfang generiert werden.
„Bisher arbeitet kaum jemand damit“, so Projektleiter Sivalingam. „Viele deutsche Mittelständler sitzen auf Daten, ohne zu wissen, welche praktischen Anwendungsmöglichkeiten es hierfür gibt.“
Schon 2014 hieß es: Daten sind das Gold des 21. Jahrhunderts. Der Bezug waren allerdings Personendaten. Aber die Aussage trifft auch auf Maschinendaten zu.
„Erst seit wir auf echte Maschinendaten zurückgreifen können, können wir überhaupt vernünftig im Bereich industrieller KI-Anwendungen forschen“, erläutert Sivalingam. „Deshalb bin ich sehr gespannt, welche Anwendungen oder Geschäftsmodelle wir in den nächsten Jahren unter Verwendung der maschinellen Daten aus unseren Forschungsarbeiten entwickeln.“
Fassbarer Smart-Maintenance-Use-Case für Gaia-X in 2021 geplant
Trotz Blick in die Zukunft plant Ruskowski den nächsten konkreten Schritt für 2021: „Im Moment fokussieren wir uns auf Smart Maintenance. Das setzen wir gerade in unserem Demonstrator mit unserem Partnerkreis um. Die Headline ist resiliente Produktion. Wie kann ich Module aus einem System herausnehmen, ohne dass die Produktion stoppt. Darauf zahlt auch Gaia-X ein, denn denkbar wäre, dass der ausfallende Skill irgendwo in Europa übernommen werden kann.“
Der Partnerkreis der Smart Factory-KL plant für 2021 einen fassbaren Smart-Maintenance-Use-Case zu präsentieren.
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