Maschinen, organisiert Euch selbst!

    In der Fabrik der Zukunft teilen die Werkstücke der Maschine mit,
    wie sie bearbeitet werden „wollen“.
    So können unter anderem kleine Stückzahlen und individualisierte Produkte
    effizient gefertigt werden.

Stuttgart/Berlin – Das Internet der Dinge und Dienste hat das Potenzial, alle Gegenstände der Welt zu vernetzen. Damit schafft es auch die Voraussetzung für die Fabrik der Zukunft, in der alle Maschinen und die von ihnen geschaffenen Produkte in enger Verbindung stehen. Das Schlagwort hierfür lautet „Industrie 4.0“.

Bisher: Versionen 1.0 bis 3.0
Dieser Name deutet darauf hin, dass es zuvor die Versionen 1.0, 2.0 und 3.0 gegeben haben muss. Ein kurzer Rückblick hilft beim Blick nach vorn: Industrie 1.0, das waren die Dampfmaschinen, die dem Menschen in unterschiedlichem Maße schwere körperliche Arbeiten abnahmen, etwa beim Transport oder in der Minenarbeit. Version 2.0 ist durch die Fließbandarbeit charakterisiert. Sie beschleunigt die Produktion durch Arbeitsteilung, lässt sie schneller, billiger und effizienter werden. Daher können Massenmärkte erschlossen werden. Klassisches Beispiel ist die Produktion des Modells T von Ford, zwischen 1908 und 1927 wurden in den USA 15 Millionen davon gebaut. Die Industrie der Versionsnummer 3.0 steht für Computer und die von ihnen gesteuerten Roboter und Maschinen, die eine weitgehende Automatisierung der Fertigung und daher reduzierte Stückkosten ermöglichen. Dies ist der heutige Stand.

Jetzt: Industrie 4.0
Die Industrie der Zukunft baut auf alledem auf, ist aber weitaus flexibler. Und sie organisiert sich zum Teil selbst: Werkstücke teilen der Maschine mit, wie sie wann bearbeitet werden „wollen“. Der gesellschaftliche Trend zur Individualisierung ist eine treibende Kraft dafür. Der Schmierstoff einer solchen Fabrik ist Information: Sie sagt den Maschinen und Robotern, wie sie sich für den jeweiligen Auftrag organisieren sollen.

Dieses Zusammenspiel von Maschinen, Software und Information wird als „cyber-physisches System“ bezeichnet. Der Verbund aus Programmen, mechanischen und elektronischen Teilen kommuniziert via Internet. Dies ermöglicht die ständige Koordinierung, auch zwischen weltweit verteilten Standorten und über Unternehmensgrenzen hinweg. Cyber-physische Systeme verknüpfen die reale und die virtuelle Welt.

„Chancen für die deutsche Industrie“
„Industrie 4.0 bietet viele Chancen für die deutsche Industrie – als Anbieter wie als Anwender – einschließlich der Chance, Produktion an Hochkostenstandorten zu halten. Denn wir erwarten eine erhebliche Produktivitätssteigerung durch Industrie 4.0“, sagt Bosch-Chef Dr. Volkmar Denner. Für diese Art der Produktion sind aber nicht nur Maschinen, sondern auch gut ausgebildete und kreative Experten nötig.

Sportschuh-Konfigurator
Ein Beispiel sind individuell gestaltete Turnschuhe. Eine Website bietet dem Kunden einen Konfigurator. Damit klickt der sich das Wunschmodell zusammen: Das Obermaterial in Grün, das Markenemblem in Dunkelrot, die Schnürsenkel in Gelb. Entspricht das Abbild im Browser dem Wunsch, gelangt der Auftrag per Mausklick ins Werk. Ein Roboter wählt die passenden Materialien und bringt sie zu den Maschinen. Die schneiden den Stoff und das Emblem und bauen den gewünschten, individuellen Schuh. Die Versandabteilung bringt ihn automatisch auf den Weg zum Kunden. Mails informieren ihn jederzeit über den Stand seines Auftrages. Und das Warensystem des Schuhherstellers weiß, wann es neue Bestellungen für seine Rohstoffe aussenden muss.

Kurz: Die flexiblen und informationsgetrieben „cyber-physischen“ Systeme schaffen die Echtzeitfähigkeit der Produktion. Nicht nur für preiswerte, individuelle Schuhe. Sondern auch für selbst designte T-Shirts, selbst zusammengestellte Müslis oder PCs.

Werkstück ‚kennt' seine Arbeitsschritte
Denner beschreibt ein anderes Beispiel: „Nehmen wir ein Gehäuse: In der Produktion der Zukunft bringt ein autonomes Transportsystem es von der Gehäusefertigung in die Montagehalle. Das Werkstück ‚kennt' seine Arbeitsschritte, steuert mit Hilfe des autonomen Transportsystems die nächste, freie Maschine an und teilt der Maschine mit, welches Enderzeugnis mit welchen Spezifikationen entstehen soll. Das wiederholt sich von Prozessschritt zu Prozessschritt – einschließlich der nachfolgenden Logistikkette. Voraussetzung sind offene und durchgängige Software- und Hardware-Architekturen. Dies erfordert ein Umdenken und Kooperation.“

Kommunikation der smarten Objekte
Ähnlich klingt es bei der deutschen Plattform Industrie 4.0: „Welches Waschmittel gehört in die Flasche? Wie muss der Rohling geschliffen werden? Wohin muss das Ersatzteil gesandt werden? Im Zeitalter der Industrie 4.0 geben die Produkte selbst die Antwort und informieren die Maschinen, was mit ihnen passieren soll. Kurz: Die Objekte werden intelligent. Sie tragen Barcodes oder RFID-Chips auf der Oberfläche, die die entsprechenden Informationen enthalten. Scanner und Computer lesen die Daten aus, übermitteln sie online weiter – und sorgen dafür, dass die Maschinen richtig agieren. Auf diese Weise kommunizieren die smarten Objekte miteinander. Es entsteht ein Internet der Dinge und Dienste. Die physikalische Welt und die virtuelle Welt verschmelzen zu cyber-physischen Systemen.“

Nach Ansicht von Bundesbildungsministerin Johanna Wanka kommt es auch auf Geschwindigkeit an: „Die Wirtschaft steht an der Schwelle zu einer vierten industriellen Revolution. Mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 haben wir die Chance, diesen Prozess erfolgreich mit zu gestalten und damit das hohe deutsche Wohlstandsniveau auch langfristig zu sichern. Forschung kann dazu beitragen, Produktionsprozesse neu zu organisieren und Strukturen zu verbessern. Aber genauso wichtig ist es, dass diese Ergebnisse auch schnell in den Alltag der Unternehmen einziehen.“

Internet
Fraunhofer-Studie:
http://bit.ly/1hq5kUU
Ein Schuh-Konfigurator:
http://bit.ly/KOLxDg
Individuelles Müsli:
http://bit.ly/1jI0iod
Bundesministerium für Bildung und Forschung zu Industrie 4.0:
http://bit.ly/1dAbPjl
Plattform Industrie 4.0:
http://bit.ly/1dTWYX4
Acatech zu Industrie 4.0:
http://bit.ly/1jrXtdb
5 gute Gründe für Industrie 4.0:
http://bit.ly/1d0pOPG
Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0:
http://bit.ly/1dAd9Tw