Um zukunftsfähig zu bleiben, müssen Industrieunternehmen ihre Produktivität steigern, effizienter arbeiten und ihre Flexibilität erhöhen. Eine dafür erforderliche ressourcenschonendere Produktion, flexible Großserienfertigung (\’Mass Customization\‘) und die optimierte Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse erfordert den Einsatz neuartiger industrieller Hard- und Software. Das sind zentrale Punkte, an denen die Vision der Industrie 4.0 ansetzt. Danach steht der Branche nach der Mechanisierung, Elektrifizierung und Automatisierung nun eine umfassende Vernetzung dezentraler Produktionstechnik durch eingebettete Steuerungen bevor. In der Industrie 4.0 werden Produkte, Transportmittel oder Werkzeuge zu \’Cyber-Physischen Systemen\‘ (CPS), also zu miteinander vernetzten, intelligenten Objekten, die über eingebettete Systeme mit internetbasierten Technologien miteinander kommunizieren. So verbindet sich die virtuelle Welt mit den Objekten der realen Welt. Durch die Entwicklung neuartiger Überwachungs- und autonomer Entscheidungsprozesse in der Produktion werden so entsprechend der Vision Wertschöpfungsnetzwerke in nicht-hierarchischen Strukturen gesteuert und optimiert. Diese Art der Fertigung verspricht gravierende Vorteile. Zum einen führt die vertikale Integration von Prozessen und Produktionssystemen in Unternehmen beispielsweise zu einer engeren Verbindung von Enterprise-Resource-Planning- (ERP) und Produktionssystemen und somit zu einer ganzheitlichen Unternehmensführung. Zum anderen gewährleistet die horizontale Integration globaler Wertschöpfungsnetzwerke eine durchgängige Transparenz, die flexible Reaktionen auf Marktveränderungen oder Störungen erlaubt und damit zu einer Optimierung aller Wertschöpfungsstufen führt. Das ganze Potenzial dieser Integration kann gehoben werden, wenn eine reibungslose Datendurchgängigkeit über sämtliche Stufen des Produktionsprozesses gewährleistet ist – vom Produktdesign über die Produktionsplanung, das Produktionsengineering und die Produktion selbst bis hin zu Services. Die Technologie für das Verschmelzen von virtueller und realer Fertigungswelt existiert in Ansätzen bereits und ist bei den sogenannten \’Early Adopters\‘ im Einsatz. Planung, Simulation und Optimierung aller Schritte des Produktentwicklungs- und Produktionsprozesses erfolgen in der Industrie 4.0-Welt in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung, bevor die erste Maschine anläuft. Nicht nur das Produkt selbst wird dabei am Computer entwickelt, sondern auch dessen Produktion. Produktivitätsgewinne und kürzere Markteinführungszeiten sind die Folge. Was heute schon möglich ist, zeigt z.B. das Elektronikwerk Amberg, in dem Siemens unter anderem speicherprogrammierbare Steuerungen herstellt. Produkte und Prozesse wechseln in der Fertigung dieser Controller oft innerhalb von Minuten – eine enorme Herausforderung für die Automatisierung. In Amberg sind große Teile der Produktion digitalisiert und können selbst in der laufenden Produktion simuliert und optimiert werden. Beim Produktionsprozess sorgt ein Manufacturing Execution System (MES) für höchste Effizienz und Flexibilität. Die einzelnen Produkte werden automatisiert erfasst und die zugehörigen, im zentralen System hinterlegten Daten geladen. So weiß die Steuerung stets, wo sich jedes Produkt befindet und ob es alle Qualitätsprüfungen bestanden hat. Anderenfalls greift die Steuerung ein und lotst das Teil zu einem Reparaturplatz. Der dortige Facharbeiter erhält automatisch die nötigen Informationen. Auf dem weiteren Weg zur Industrie 4.0 müssen zweifellos noch zahlreiche Fragen geklärt werden. Das gilt etwa in Bezug auf vielfach noch fehlende internationale Standards und Normen. Geschaffen werden müssen auch neue Sicherheitskonzepte, denn alle Industrien haben ein vitales Interesse an der Absicherung ihrer Wertschöpfungsnetzwerke. Und auch Hard- und Software müssen weiterentwickelt werden. Skeptiker der Industrie 4.0 monieren, dass diese zu menschenleeren Fabriken, zur Entpersonalisierung der Produktion und damit zu negativen gesellschaftlichen Folgen führen werde. Doch das Gegenteil ist der Fall: Die Bedeutung des Menschen wird zunehmen. Im kreativen Bereich der Fertigung – etwa beim Produkt- und Produktionsdesign – bleibt die menschliche Intelligenz ohnehin unverzichtbar. Und auf operativer Ebene werden Arbeitnehmer weiter eine zentrale Rolle ausfüllen – dann jedoch vor allem als kreative Planer, Steuerer und Überwacher statt als ausführende Organe manueller Tätigkeiten. Die Technologien für die Industrie 4.0 entstehen in den kommenden Jahren sukzessive. Bei der \’Vierten Industriellen Revolution\‘ wird es sich also nicht um einen disruptiven Technologiebruch, sondern um einen evolutionären Prozess in vielen Schritten handeln.
Industrial IT Forum:
Mehr zum Thema Industrie 4.0 finden Sie im Themenpark Industrial IT auf der Hannover Messe (8.-12. April 2013, Halle 8). In Vorträgen, auf Podiumsdiskussionen und bei der allabendlichen Industrie 4.0-Lounge diskutieren Vertreter von Industrie und Wissenschaft zudem über die Zukunft der Produktion.
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