Prof. Dr-Ing. Engelbert Westkämper
E.W.
Industrie 4.0 – als Strategie der Vernetzung realer Objekte und virtueller Prozesse in der Produktion vor vier Jahren erstmals formuliert, durchzog das Konzept im letzten Jahr als roter Faden die Berichterstattung im Bereich Maschinenbau auf Springer Professional. Wir wagen einen Ausblick auf die Herausforderungen im soeben angebrochenen Jahr 2016.
Der Maschinenbau kennt temporäre Innovationsschübe und nutzt diese meist für Innovationen, wenn Kunden danach fragen. Als Industriesektor mit hoher Problemlösungskompetenz hat er immer wieder bewiesen, dass seine technische Kreativität von den Kunden akzeptiert wird, wenn damit Leistungs- und Qualitätsverbesserungen erzielt wurden.
Jetzt geht es überall um das Thema „Industrie 4.0“, von dem Experten so etwas wie eine technische Revolution erwarten. Dabei sind die Gedanken nicht neu. Schon seit langer Zeit werden vermehrt Sensoren zur Beobachtung und Messung von Prozessgrößen eingesetzt und in die Steuerungen integriert. Bedenken gegen eine umfassende Integration von Sensoren in Maschinen rühren vor allem aus der Skepsis, ob auch mit digitaler Multisensorik derart umfassende Informationen gewonnen werden können, mit denen sich mögliche konstruktive Schwächen der Maschinen kompensieren lassen. Fehlende Steifigkeit oder thermische Deformationen durch ein sensorisches Konzept zu verbessern, ist zwar denkbar, aber die dafür notwendigen Modelle sind häufig nicht zuverlässig genug, um den Anforderungen der Praxis zu genügen.
Die Visionen einer Industrie 4.0 gehen über die Integration von Sensoren in Maschinensteuerungen jedoch weit hinaus. Sie postulieren eine konsequente Begleitung und Verknüpfung von Produkten und Informationen in den Prozessketten, die jederzeit und an jedem Ort verfügbar gemacht werden können. Beobachten lassen sich nicht nur Prozesse, sondern auch die Umgebung. Die Forschung spricht von sogenannten Umgebungsmodellen, die permanent aus verschiedensten Quellen aktualisiert werden. Ferner sollen die Informationen in spezifischen, ereignisgetriebenen IT-Anwendungen direkt verarbeitet und über das Internet kommuniziert werden.
Nadelöhr Datenverarbeitung
Sofern Menschen die Empfänger sind, sollen die Informationen in einer Form visualisiert werden, die den taktilen Wahrnehmungsbereichen der Menschen entsprechen. Sie sollen genutzt werden, um maschinelle Kooperationen zum Beispiel von Robotern zu ermöglichen. Nicht die Techniken der Erfassung von prozessnahen Umgebungsdaten durch viele Sensoren, sondern die Datenanalytik und die Verarbeitung der Massendaten in den Management-, Leit- und Steuerungssystemen – möglichst in Echtzeit – sind die Schwachstellen. Vieles bleibt noch visionär und wird auch in den nächsten Jahren noch nicht umgesetzt werden können.
Breitband-Technik muss die Fläche abdecken
Dennoch, Industrie 4.0 ist eine große Chance auch für den Maschinenbau, aus dem die Hersteller und Nutzer große Vorteile im Wettbewerb ziehen können. Es bringt die Internet-Welt mit ihren Funktionen in der Kommunikation und im Transfer von Daten und Informationen in die industrielle Produktion und verknüpft Partner zu virtuellen Netzwerken. Föderative Prinzipien der Datenverarbeitung erlauben schnelleres Suchen relevanter Informationen und schnelle Reaktionen auf Situationen. Wenn es denn gelänge, die Breitband-Technik zumindest in Deutschland flächendeckend zu realisieren, könnten die Vertriebs- und Beschaffungswege verkürzt werden und im Service wären online Dienste ausbaubar.
Spezifisches Internet für die Industrie
Noch sind allerdings die Sicherheits- und Schutzsysteme löchrig und die Zuverlässigkeit der heute im Mobilfunk gebräuchlichen Wireless-Technik dürfte für die automatisierte Fertigung wohl kaum ausreichen. Der Maschinenbau braucht ein spezifisches industrielles Internet, um neues Wachstum aus einer engeren Kundenbindung und zusätzlichen Dienstleistungen entlang der Wertschöpfungskette zu ziehen.