Wie das aussehen könnte, zeigt Kuka an einem einfachen Beispiel: dem Kaffeekochen. Von der Bestellung über das Zubereiten einer vom Nutzer individuell zusammengestellten Kaffeespezialität bis hin zu Servicetätigkeiten und der Ausgabe eines frisch eingeschenkten Bechers – alles geschieht hier automatisch und autonom koordiniert. Die Demonstrationsanlage besteht aus zwei Robotern des Typs KR Agilus sowie der Steuerung KRC Robotstar. Eine zentrale Steuerung des Systems ist nicht nötig. Die Kaffeebecher, die im Laufe des Prozesses befüllt werden, bewegen sich selbstständig durch die Anlage. Das funktioniert durch einen stetigen Datenaustausch zwischen den Anlagenkomponenten und dem Abgleichen ihrer Informationen via Cloud. Das heißt: Die benötigten Informationen werden nicht auf einem stationären Server vor Ort gespeichert und ausgetauscht, sondern in einer virtuellen Umgebung. Das spart dem Unternehmen in der realen Produktion Kosten und IT-Ressourcen. Und es ermöglicht, von überall auf der Welt auf die Daten zuzugreifen, um den Produktionsstand zu überwachen, die Verfügbarkeit von Kapazitäten abzurufen oder das Servicemanagement zu gestalten. Die für den Prozess des Kaffeekochens benötigten Informationen aus der Barista-4.0.-Anlage sind in einer Cloud gespeichert: der Füllstand des jeweiligen Bechers, Prozessgrößen wie die Kaffee- und Milchtemperatur, der Zustand der Maschine oder Verbrauchsdaten. Sie werden ständig aktualisiert und lassen sich jederzeit von überall abrufen. So wissen die Roboter genau, was als nächstes zu tun ist – und der Kunde, wann sein Kaffee fertig ist. Dieses Konzept lässt sich auf jeden beliebigen Herstellungsprozess übertragen. Mahlen und Brühen ist durch jede andere Station des industriellen Fertigungsprozesses ersetzbar, wie schweißen, kleben, gießen oder laserschneiden. Durch die Cloud-Lösung können Anwender zudem alle Abläufe mobil überwachen, um Materialflüsse zu prognostizieren und zu verbessern. Wartungstermine lassen sich frühzeitig planen. Eine E-Mail-Funktion erinnert daran.
IT und Mechatronik verschmelzen
Das Kaffeebeispiel zeigt, wie Hardware, Software und IT in der Industrie künftig immer enger zusammenwachsen und verschmelzen. Die Verfügbarkeit immer größerer Rechnerkapazitäten schafft neue Möglichkeiten und treibt die Digitalisierung voran. Cloud Computing und Big Data ermöglichen es, riesige Datensätze zu speichern, zu teilen und daraus logische Schlüsse zu ziehen. Übertragen auf die industrielle Fertigung heißt das: Roboter als flexibles Produktionselement werden künftig nicht nur einzelne Produktionsschritte übernehmen. Sie werden in der Lage sein, vielfältige Daten zu sammeln und mit Komponenten smarter Produktionsanlagen und IT-Systemen auszutauschen. Das gibt den Systemen die Fähigkeit, blitzschnell zu lernen. Das macht Produktionsabläufe effizienter und die Systeme sind in der Lage, schnell auf individuelle Kundenwünsche oder besondere Anforderungen zu reagieren. Durch Vernetzung in der Cloud lassen sich alle Komponenten solcher Anlagen zentral beobachten. Möglich machen dies einfach implementierbare, appbasierte Softwareerweiterungen oder cloudbasierte Funktionen. Diese reichen von Predictive Maintenance, der vorausschauenden Wartung, über Asset Management bis hin zu Condition Monitoring und effektiverer Produktionsplanung mit selbstverbessernden Maschinen. Bei einer Störung lässt sich z.B. die Fehlermeldung sofort mit allen Details in die Cloud schicken und automatisch ein Reparaturauftrag bei den zuständigen Servicetechnikern auslösen. Durch die umfangreichen Daten erhalten die Techniker sofort eine exakte Beschreibung des Fehlers. Alle Störungen und Ausfälle lassen sich in der Cloud in einer Wissensdatenbank ablegen. Techniker können so ohne aufwendige Recherchen zeitnah reagieren. Wird ein Ersatzteil benötigt, bestellen Anwender es mit einem Klick. Die Seriennummer jeder Komponente ist in der Cloud gespeichert und mit einem direkten Link zum zuständigen Onlineshop versehen. Das minimiert Ausfall- und Servicezeiten und spart Kosten. Softwareupdates sind ebenfalls einfach und schnell durchführbar. Eine Anzeige verweist auf den Update-Stand eines jeden Roboters und einer jeden Anlagenkomponente. Ein Klick reicht, um alles auf den aktuellen Stand zu bringen, denn die Software steht sofort zum Download und zur Installation zur Verfügung.
Softwareentwickler eröffnen neue Perspektive
Was mit solchen cloudbasierten Softwarekomponenten beginnt, mündet am Ende möglicherweise in komplette Plattformen, die die Produktionsprozesse flexibel steuern, autonom verbessern und an äußere Einflüsse anpassen – und das über die gesamte digitale Wertschöpfungskette hinweg. In Austin, Texas, arbeitet ein Team von Softwareentwicklern im Auftrag von Kuka an Lösungen, die die Perspektive des IT-Sektors auf die Kernkompetenzen des Unternehmens im Bereich Mechatronik übertragen. Damit verfolgt der Automatisierungshersteller beim Thema Industrie 4.0 einen ganzheitlichen Ansatz. Neben der zentralen IT-Plattform mit verschiedenen Softwarelösungen arbeitet er zusammen mit Partnern an der nötigen Middleware sowie an intelligenten Produkten und Maschinen.
Smart Factory zeigt, was möglich ist
Ein weiteres Beispiel für die Zukunft der industriellen Fertigung ist die Applikation Smart Factory. Hier hat der Kunde die Möglichkeit, sich eine individuell gestaltete Schutzhülle für sein Smartphone produzieren zu lassen – und durch Cloud Computing ist er in der Lage, den Prozess vollständig nachzuverfolgen. Das Prinzip ist ähnlich wie beim Coffee 4.0. Der Messebesucher gibt einen Auftrag über ein Tablet an die Anlage – in diesem Fall an den Swisslog Software Warehouse Manager WM 6. Der Leichtbauroboter LBR iiwa ist auf einer autonom navigierenden und omnidirektional fahrbaren Plattform montiert und steuert sich mithilfe der Informationen, die er vom System und den anderen Komponenten der Anlage erhält, selbstständig durch die Produktionsumgebung. Die für die Schutzhülle notwendigen Bauteile führt ihm u.a. der Swisslog CycloneCarrier zu. Er ist ebenfalls in der Lage, die Daten aus der Cloud abzurufen. Das Lagersystem überreicht dem Roboter die richtige Hülle, der gibt sie an einen Laserdrucker weiter. Nach dem Druckvorgang entnimmt der Leichtbauroboter das individuell gestaltete Produkt. Der Warehouse Manager gibt die Info direkt an den Messebesucher weiter. Ein Kleinroboter vom Typ KR Agilus checkt stichprobenartig die Qualität der erzeugten Smartphonehüllen. Der Kunde sieht auf einer riesigen LED-Wand die Smart Factory mit all ihren vernetzten Geräten digital nachgebildet und beschafft sich mit wenigen Klicks die für ihn relevanten Informationen in Echtzeit. Was hier exemplarisch gezeigt wird, wird in der Fabrik der Zukunft bald Alltag sein. Durch die Cloud-Vernetzung sieht der Kunde auf einen Blick alle Komponenten seiner Anlage und ist in der Lage, sämtliche relevanten Produktionsdaten und Prozessgrößen abzurufen. Der sichere Umgang mit großen Datenmengen spielt dabei eine grundlegende Rolle, ebenso wie einheitliche Standards an den Schnittstellen der Systeme. Anwendbar ist dieses Prinzip nicht nur bei neuen Produkten und Lösungen. Roboter, Zellen und Anlagen, die bereits im Einsatz sind, lassen sich ebenfalls auf diese Weise miteinander verbinden.
