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Fabrikwelt im Umbruch: „Auch ein Brownfield Ansatz führt wirtschaftlich zum Erfolg“

Dr. Heiner Lang von Bosch Rexroth über die Fabrikwelt im Umbruch
„Auch ein Brownfield-Ansatz führt wirtschaftlich zum Erfolg“

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Wie die Fabrik der Zukunft aussieht und was diese Entwicklung für aktuelle Investitionsentscheidungen bedeutet, sagt Dr. Heiner Lang, Leiter der Geschäftseinheit Automation & Electrification bei Bosch Rexroth. ❧

Dietmar Kieser

Wer heute seinen bestehenden Shopfloor digital vernetzt und die Daten in einer Cloud verarbeiten und analysieren lässt, erfüllt zentrale Ausprägungen von Industrie 4.0. Wie sehr ähnelt dieses Szenario der smarten Fabrik im Sinne von Bosch Rexroth?

Die Digitalisierung jeder Komponente im Shopfloor ist der erste Schritt und notwendige Grundvoraussetzung für die smarte Fabrik. Die Maschinen und Komponenten lernen zunächst einmal zu sprechen und zu sagen, was sie gerade tun und wie es ihnen geht. Dabei stehen zu bleiben, wäre aber zu wenig. Sehen Sie, der Versandhändler Neckermann hatte zum Schluss auch seinen Katalog ins Internet gestellt und die Daten digital verarbeitet. Das ist inhaltlich aber nicht mit den Geschäftsprozessen bei Amazon vergleichbar. Industrie 4.0 ist kein Zustand, sondern eine ständige Entwicklung. Die Vernetzung wird zu immer neuen Möglichkeiten mit Mehrwert bei der flexiblen Fertigung führen, die wir uns heute vielleicht noch gar nicht in jedem Detail ausmalen können. Wir gehen deshalb bei der Entwicklung neuer Automatisierungslösungen davon aus, dass diese so offen und flexibel sein müssen, dass sie jede denkbare Weiterentwicklung möglich machen.

Wie sieht aus Ihrer Sicht die Fabrik der Zukunft aus?

In der Vergangenheit wurden Fabriken für bestimmte Fertigungsaufgaben errichtet: ein neues Automodell, das für ein Jahrzehnt in Serie gefertigt wird, Elektronik für eine ganze Smartphone-Generation, Lebensmittel in immer wieder ähnlichen Verpackungsarten in großer Stückzahl. Solche für lange Zeit im Voraus geplante Fertigung wird zunehmend der Vergangenheit angehören. Immer kürzere Lebenszyklen aller industriell hergestellten Produkte machen es notwendig, dass die Fabrik der Zukunft so flexibel ist, dass sich der Shopfloor jederzeit und mit minimalem Aufwand an neue Aufgaben anpassen kann. Der Boden, die Wände und das Dach werden die einzigen unveränderlichen Elemente sein. Alles andere, Maschinen, Anlagenlayout, Prozesse und Transportwege passen sich flexibel den jeweiligen Anforderungen an und die zu fertigenden Produkte geben ihre Bearbeitung selbst vor. Schaltschranklose Maschinen lassen sich mobil
zu den jeweils optimalen Fertigungslinien verschieben. Die Stromversorgung erfolgt über induktive Ladestationen im Boden. Alle Maschinen und Stationen kommunizieren drahtlos – vom Sensor bis zur IT.

Was kann diese smarte Fabrik besser als
eine heute bereits hochautomatisierte Produktion?

Reale Fertigung und virtuelle IT-Prozesse verschmelzen und verbessern die Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfung. Dadurch können Unternehmen viel schneller – und vor allem bezahlbar – individuelle Kundenwünsche umsetzen. Sie erschließen Wettbewerbsvorteile durch kurze Lieferzeiten für Produkte in kleinsten Losgrößen. Alle relevanten Informationen stehen in Echtzeit zur Verfügung und fließen in die kontinuierliche Verbesserung ein. Das Erfassen aller Produktionsschritte ermöglicht die Nachverfolgbarkeit aller Produkte und eine ständige Qualitätsüberwachung.

Welche Investitionen braucht es, um dieses Niveau zu erreichen?

Als erstes gilt es, ein Vorurteil zu widerlegen: Die Fabrik der Zukunft ist nicht zwingend ein teurer Neubau auf der grünen Wiese, in dem ausschließlich neueste Maschinen arbeiten. Unsere Erfahrungen zeigen vielmehr, dass auch ein „Brownfield-Ansatz“ wirtschaftlich zum Ergebnis führt. Dabei vernetzen wir bereits installierte, ältere Anlagen und Maschinen nachträglich, beispielsweise mit der Software-Lösung IoT Gateway. Ohnehin geht es viel weniger um Investitionen in Hardware, als vielmehr die Verlagerung von Funktionen in Software und die Verbindung von Automatisierung und IT.

Viele kämpfen bei der Digitalisierung ihrer Infrastruktur jedoch mit einem großen Manko: einer überalterten IT. Kann auf dieser Basis überhaupt digital aufgerüstet werden?

Gerade in der IT sind die Lebenszyklen extrem kurz. Hier mussten Anwender schon immer ständig investieren. Die Herausforderung besteht aus meiner Sicht vor allem darin, die vorhandenen IT-Strukturen so aufzurüsten, dass sie über offene Standards mit den verschiedenen Maschinen und Anlagen kommunizieren können.

Auf was sollte ein Investitionsentscheider beim Einstieg in die Transformation achten?

Unsere Erfahrung bei der Einführung von Industrie 4.0 in den eigenen Werken lautet: Nicht zu viel auf einmal. Lieber in kleinen Schritten Erfahrungen sammeln, Nutzwert überprüfen, die Mitarbeiter mitnehmen, überzeugen und dann die Erfolge ausrollen. Im Übrigen zeigen alle technischen Diskussionen, dass Industrie 4.0 auf zwei Grundpfeilern basieren wird: verteilte Intelligenz und offene Standards. Hier etabliert sich aktuell mit OPC UA und TSN ein Quasi-Standard für die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation.

Die tägliche Produktion von Metallteilen im siebenstelligen Bereich unterschiedlicher Güte an verschiedene Zulieferer oder direkt an OEMs ist sicherlich schwer bis auf Losgröße eins nachzuverfolgen. Wie digitalisiert man etwas, was schwer zu digitalisieren ist?

Ganz im Gegenteil: Die Digitalisierung ermöglicht ja erst das Erfassen enormer Datenmengen und ihre schnelle Auswertung. Damit erleichtert es die Fabrik der Zukunft, die Komplexität variantenreicher Fertigung und unterschiedlicher Losgrößen zu beherrschen. In einem ersten Schritt geht es darum, mit verteilter Intelligenz alle Produktions- und Betriebsdaten zu erfassen. Das ist mit geringem Aufwand auch bei installierten Maschinen möglich. Je nach IT-Struktur verarbeitet der Anwender diese Informationen lokal an der Maschine, on Edge an der Produktionslinie oder in der Cloud.

Durch Vernetzung in der Fabrik bleibt als kein Stein auf dem anderen?

Am Ende wird es genauso wie heute darum gehen, auf realen Maschinen reale Dinge zu produzieren. Eine Fabrik von 1970 sah natürlich anders aus als eine in den 1990ern, und die von 2018 wird anders sein als die von 2028. Wir erleben einen evolutionären Prozess, der ja schon vor vielen Jahren beispielsweise mit der Einführung der NC-Technik begonnen hat. Eine Tatsache bleibt über alle Entwicklungen bestehen: Nur wer rechtzeitig technische Entwicklungen für seine eigene Fertigung nutzt, bleibt wettbewerbsfähig.

Was bedeutet das für die heutige Automatisierungstechnik?

Verteilte Intelligenz, durchgängige Funktionalität und offene Standards wie Sercos oder OPC UA und TSN sind wichtige Eigenschaften. Wir sind überzeugt, dass nur Automatisierungslösungen, die diese Anforderungen erfüllen, zukunftsfähig sind.

Wie muss die kommende Automatisierungsarchitektur beschaffen sein?

Zukünftig wird Maschinensoftware vollkommen unabhängig von der jeweiligen Hardware sein. Hier lohnt sich ein Blick auf das Internet: Der PC ist nicht mehr der zentrale Zugang. Vielmehr nutzen die Konsumenten eine Vielzahl dezentral intelligenter Geräte aller Plattformen, um E-Mails zu bearbeiten, Texte zu lesen und zu schreiben oder Videos zu schauen. Übertragen auf die Automatisierung bedeutet das: Zukünftig werden einmal geschriebene Funktionen gleichermaßen auf allen Geräteplattformen laufen – vom Antrieb mit integrierter Steuerung über klassische Embedded-Systeme und PC-Steuerungen bis hin zu Servern an der Linie, on Edge, oder sogar in der Cloud. Anstelle umfangreicher Programme, die für eine spezielle Hardware geschrieben sind, tritt eine App-basierte Software-Architektur. Anwender rufen die Funktionen, die sie benötigen, „as a Service“ ab und kombinieren sie nach Bedarf mit anderen Apps.

Und welche Ansprüche werden an neue Antriebsgenerationen gestellt?

Anwender wollen auf dem gegebenen Platz in Fabriken die Produktivität steigern. Darum akzeptieren sie zunehmend weniger externe Schaltschränke. Mit schaltschrankloser Antriebstechnik und integrierten Mehrachssteuerungen von Rexroth benötigen Maschinen schon jetzt bis zu 30 Prozent weniger Aufstellfläche. Gleichzeitig ermöglichen sie damit auch zukünftige Konzepte, Maschinen flexibel in einer Fabrik immer wieder zu neuen Linien zusammenzustellen.

Wie kann Ihr Unternehmen bei all diesen Anforderungen unterstützen?

Bosch Rexroth ist Leitanwender für Industrie 4.0 in den eigenen und weiteren 270 Werken der Bosch-Gruppe. Alle neu entwickelten Produkte und Automatisierungslösungen setzen wir zunächst in den eigenen Fabriken ein und testen sie auf den Nutzwert für den Anwender. Dabei arbeiten wir auch eng mit Maschinenherstellern zusammen, um die Konnektivität zu überprüfen. So sammeln wir wertvolle Praxiserfahrungen, die noch vor Vermarktungsbeginn in die Projekte und Lösungen einfließen.

Seine digitale Referenzfabrik baut Bosch Rexroth derzeit am Standort Xian. Dabei werden Chinas Produkte schon jetzt immer besser. Schürt das nicht den Verteilungskampf im Maschinenbau?

Bosch Rexroth transformiert seit einigen Jahre alle Werke. So haben wir beispielsweise in unserem Werk für elektrische Antriebe und Steuerungen in Lohr bereits sehr viele Prozesse digitalisiert und mehrere tausend Geräte vernetzt. Im Werk Homburg haben wir Multiproduktlinien für die variantenreiche Montage eingeführt. Die vernetzte Fabrik in Xian wird für uns eine weitere wichtige Referenz, denn China ist weltweit der größte Markt für Fabrikautomation. Deutsche Maschinenbauer und Automatisierer verdanken ihr Wachstum in den vergangenen zwanzig Jahre zu einem großen Teil ihren Erfolgen mit aktueller Technik in China.

Wird auch die Einführung des superschnellen Mobilfunknetzes 5G ab 2019 dazu beitragen, dass die hiesigen Anwender innovativ weiter führend sein können?

Wie auch bei anderen Technologien haben diejenigen Unternehmen einen Vorsprung, die sich von Anfang an mit neuen Entwicklungen beschäftigen. 5G schafft mit einer verzehnfachten Bandbreite und deutlich verbesserter Stabilität die Anforderungen für eine durchgängig drahtlose Kommunikation innerhalb der Fabrik der Zukunft. Wir arbeiten hier mit einem führenden europäischen Anbieter für die entsprechende Netzwerktechnik, Nokia, zusammen und loten die Potenziale aus. 5G schafft eine Infrastruktur, die Maschinenhersteller und Anwender für zukünftige Datenmengen und Funktionen benötigen. Dabei denken wir aktuell an Bereiche wie Augmented Reality, autonome, fahrerlose Transportsysteme für den innerbetrieblichen Materialfluss sowie Cloud-basierte Anwendungen in der Fertigung.

Bei der digitalen Transformation geht es auch um einen Kulturwandel. Können Techniklieferanten wie Bosch Rexroth auch hier ihre Kunden unterstützen?

Der Kulturwandel ist sogar ein ganz entscheidender Faktor. Wir müssen es schaffen, den breiten Erfahrungsschatz unserer älteren Mitarbeiter mit dem leichten Zugang der jungen Generation zur digitalen Welt zusammenzubringen. Wo das gelingt, werden auf der einen Seite Vorbehalte und Ängste abgebaut, die aktuell in unserer Branche definitiv noch bestehen. Gleichzeitig behalten wir damit das Machbare und den Nutzwert immer fest im Blick. Bei Bosch und Bosch Rexroth leben wir diese neue Kultur mit großer Begeisterung. Ich denke schon, dass wir da eine Vorreiterrolle in der Branche einnehmen können.

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