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Die industrielle Produktion soll mit moderner Informations- und Kommunikationstechnik verzahnt werden. Technische Grundlage hierfür sind intelligente und digital vernetzte Systeme. Mit ihrer Hilfe soll eine weitestgehend selbstorganisierte Produktion möglich werden: Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkte kommunizieren und kooperieren in der Industrie 4.0 direkt miteinander. Soweit die Definition in wikipedia.

Doch was bedeutet dies nun in der Industrie? Wie kann ein KMU-Betrieb Schritt halten in einer sich ständig weiter entwickelnden Landschaft aus Anbietern, Versprechungen und (teilweise) übertriebenen Erwartungen? Da die Industrie 4.0 mit einigem Recht zu den disruptiven Entwicklungen wie beispielsweise auch der 3D-Druck gezählt werden darf, versucht dieser Beitrag abzugrenzen, was Industrie 4.0 ist und was es nicht ist.

Plötzlich war alles Industrie 4.0, selbst einfache Schraubenschlüssel. 1

Industrie 4.0 ist Digitale Transformation

Zu einem großen Teil geht es um die digitale Transformation. Dies beginnt bei der Erfassung von Betriebsdaten in großen Stil, auch „Big Data“ genannt. Doch dies alleine reicht nicht aus, aus den „Big Data“ müssen „Smart Data“ werden. Denn Daten nützen nichts ohne eine entsprechende Auswertung und Aufbereitung. Kein Mensch ist in der Lage im Millisekundentakt erzeugte Daten von hunderten und tausenden Sensoren zu verarbeiten und zu interpretieren 2.  „Denn Industrie 4.0 fußt auf Daten aus den Produktionsstätten, die ‚ungenutzt‘ bereit stehen, von denen heute aber noch nicht klar ist, welchen Nutzen sie mir morgen vielleicht bringen werden.3

Allgemein scheint sich die Industrie in manchen Bereichen schwer zu tun, das Thema voranzutreiben, wobei dies zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit ganz entscheidend beiträgt4. Während sich die Mehrheit der Entscheider in den Unternehmen bewusst sind, daß dieses Thema in Zukunft über Sein oder Nichtsein entscheidet, tragen viele Mitarbeiter den Veränderungsprozess noch nicht mit5. So kommt es dann wohl, daß der Digitalisierungsgrad der deutschen Wirtschaft gesamt bei nur 54% liegt – im verarbeitenden Gewerbe sogar nur bei 42%. Dies, obwohl das Bundeswirtschaftsministerium von Produktivitätssteigerungen bis zu 30% ausgeht6.

Im Endeffekt geht es darum, Kundenwünsche so gut und schnell als möglich zu erfüllen. Dazu ist es zukünftig notwendig auch Lieferanten und Partner in die eigene Industrie 4.0-Umgebung einzubinden. Nur über eine gemeinsame Datenbasis können Unternehmen schneller reagieren und Ihre Prozesse abstimmen7.

IIoT

Basis für die Erfassung von Maschinendaten – zumindest von Einheiten in einem existierenden Maschinenpark die noch nicht über eine Industrie 4.0 Schnittstelle8 verfügen – ist das IIot, das Industrial Internet of Things9. Ziel ist es, den bestehenden Maschinenpark mit der vorhandenen – oder einen neuen – IT-Landschaft zu verbinden10.

MES – Manufacturing Execution Systems

Ein wesentlicher Bestandteile der notwendigen IT-Infrastruktur sind die sogenannten Manufacturing Execution Systems, kurz MES[/note]MES12 auch Betriebsdaten z.B. für Predictive Maintenance und Predictive Production sammelt, auswertet und bereitstellt, können dies ERP-Systeme in der Regel nicht leisten.

Lasertechnologie

Auch die Lasertechnologie leistet mit mit Ihren disruptiven Ansätzen wichtige Beiträge zur Vorbereitung Ihrer Fertigung auf die Zukunft. So können Laser beispielsweise neue Werkstoffe oft besser schweißen als herkömmliche Verfahren. Auch die Nacharbeit von 3D-gedruckten Teilen wird durch die Lasertechnik erleichtert. Direkte Werkstückkennzeichnungen ermöglichen die Identifikation von Werkstücken schon als Rohmaterial bis hin zum fertigen Teil. Die selektive Materialbearbeitung ermöglicht eine grobe Vorfertigung von Teilen und die Finalisierung dann mittels flexibler Laserprozesse.

Cobots / Mobots

Cobots13 – also kollaborative Roboter – ermöglichen die Zusammenarbeit von Menschen und Robotern ohne gesonderte Schutzeinrichtungen. Der sonst übliche Schutzzaun kann also entfallen, die Integration von Robotern in Handhabungsprozesse wird damit revolutioniert. Die nächste Stufe dieser Cobots wird Mobil sein – sozusagen Mobots – die sich innerhalb der Smart Factory je nach Produktionsbedarf selbst neu positionieren und Handhabungs- und Fertigungsaufgaben übernehmen werden.

3D-Druck

Die additive Fertigung14, auch 3D-Druck genannt, ist in vielerlei Verfahren in jüngster Zeit auf dem Markt etabliert. Mittlerweile können nicht nur Kunststoffe sondern auch Metalle (Stähle, Aluminium, Titan und Sonderlegierungen) und Keramiken additiv hergestellt werden. Der Vorteil dieser Technik: Sie benötigen lediglich einen Datensatz und können dann ohne jegliches Werkzeug oder Spannmittel ein Teil fertigen. Diese Technik wird die industrielle Fertigung auch in Zukunft noch stark verändern, es gibt jedoch einiges zu beachten und womöglich ist man besser beraten, zunächst einen Dienstleister zu nutzen.

Smart Factory ist die Endstufe der Industrie 4.0

In der Endausbaustufe werden Fabriken sich selbst organisieren. Je nach Produktionsauslastung und je nach Auftragslage werden Maschinen, Roboter und die mechanische Infrastruktur sich selbst neu anordnen und konfigurieren, dies mit MES-Lösungen abstimmen und dadurch stets optimiert werden. Erste mobile Maschinenlösungen selbst für schweres Gerät wie Abkantpressen sind bereits auf dem Markt, weitere werden sicherlich hinzukommen.


 

Sie haben noch Fragen zur Industrie 4.0?



Fußnoten

  1. all-electronics.de
  2. Maschinenmarkt
  3. all-electronics.de
  4. Maschinenmarkt
  5. Maschinenmarkt
  6. Maschinenmarkt
  7. CIO
  8. Definition Industrie 4.0 Schnittstelle
  9. IIoT
  10. Maschinenmarkt
  11. . MES sind näher an den Maschinendaten als ERP-Systeme, können aber mit diesen nicht nur koexistieren sondern diese sogar sinnvoll ergänzen. Während MES11VDI 5600 Richtlinie
  12. Definition
  13. Definition