Industrieelektronik Mit Köpfchen produzieren

Sie intelligente Fabrik ist das Herz der vierten industriellen Revolution: In der bereits im Vorjahr stark propagierten Industrie 4.0 sind Produktions- und Betriebsstätten so vernetzt, dass sich alle Abläufe zentral koordinieren lassen und sich im Idealfall sogar automatisch selbst steuern. Von 100 befragten Unternehmen in Deutschland plant rund die Hälfte die Einrichtung einer solchen zukunftsträchtigen Fertigung, ein Fünftel setzt sich mit dem Thema auseinander, und wie erwähnt hat jeder fünfte Betrieb das Konzept bislang in mindestens einer Produktionsstätte bereits umgesetzt. Zweifellos ist das Konzept der vernetzten Fabrik für Unternehmen mit einer auf viele Standorte verteilten Wertschöpfungskette besonders attraktiv. Doch auch kleinere Betriebe können beispielsweise durch die Verarbeitung von Echtzeitinformationen zu Auftragseingängen und Lagerbeständen bei Zulieferern ihre Produktionsprozesse beschleunigen und flexibler gestalten. Die Erfahrungen der Unternehmen, die bereits auf die Smart Factory setzen, sind auch für kleinere Betriebe ermutigend. So ist die Umsetzung des Konzepts oft deutlich günstiger als zunächst erwartet. In über 40 Prozent der Betriebe beliefen sich die Investitionen auf weniger als eine Million Euro. Der Zeitaufwand freilich ist erheblich, er wird von den meisten Unternehmen mit Smart-Factory-Erfahrung als höchste Hürde gesehen. Außerdem muss in den allermeisten Fällen auf externes Know-how zurückgegriffen werden.

Viele Vorteile

Auf die Frage nach den größten erreichten Vorteilen wurde an erster Stelle die Qualitätssteigerung genannt – Siemens zum Beispiel erzielt in seinem Elektronikwerk Amberg (EWA) eine Quote von 99,9988 Prozent, also nur 12 Fehler pro eine Million gefertigter Produkte. An zweiter und dritter Stelle der Vorteile folgen die höhere Flexibilität und die gesteigerte Produktivität. Das unterscheidet sich indessen zum Teil deutlich von den Erwartungen, die neben der Flexibilität auch von einer Umsatzsteigerung ausgehen. Im erwähnten Vorzeigewerk produziert Siemens jährlich 12 Millionen elektronische Steuerungen mit der wohl weltweit niedrigsten Fehlerquote, wobei nur ein Viertel der Arbeit von Menschen erledigt wird. Das EWA beweist, dass auch vermeintlich teure Standorte wettbewerbsfähig sind.

Zentrale Herausforderung bei jeder Umstellung ist die Gewährleistung der Datensicherheit. Datendiebstahl und Industriespionage werden gemeinhin als die Hauptrisiken der Industrie 4.0 gesehen, die wie alle vernetzten Systeme zwangsläufig angreifbarer sind. Als Gegenmaßnahmen gelten die Weiterbildung von Belegschaft und IT-Personal sowie Investitionen in neue, sichere Software. Neben dem Datenschutz besteht ein zentrales Problem darin, bei der Vernetzung von klassischer Industrie und Informationstechnologie allgemeingültige Standards zu schaffen. Es geht darum, sich industrieweit kostengünstig und effizient auf ein bis zwei Standards zu einigen. Dafür gibt es eine ganze Reihe von Ansätzen. In Hannover waren zudem wegweisende IT-Werkzeuge zu sehen, die dieser Vision den Weg ebnen. Zum Beispiel eine Softwareplattform, auf der Anwendungen für vernetzte Produkte und dazugehörende Dienstleistungen betrieben werden können. Das könnte darauf hindeuten, dass zum Produktlebenszyklus-Management künftig nicht mehr nur herkömmliche Produktdaten gehören, sondern zunehmend auch Daten, die die vernetzte Welt des Internets der Dinge ausmachen. Ein weiteres zentrales Element von Industrie 4.0 ist die Verschmelzung von virtueller und realer Industriewelt. Dabei spielt wiederum die Möglichkeit realistischer Simulation künftiger Produkte und Dienstleistungen eine entscheidende Rolle.

Industrie 4.0 by Design

Haupttreiber der Produktion ist eine ganzheitliche Ressourceneffizienz. Sie basiert auf flexiblen und hoch qualifizierten Mitarbeitern, die intelligente automatisierte Prozesse bedienen. Cyber-Physical Systems (CPS) werden die weltweite Produktion bestimmen. Sie haben eine Identität, und sie kommunizieren miteinander und mit der Umgebung. Sie konfigurieren sich selbst und speichern Informationen. Am Ende organisieren sie sich dezentral selbst. Die dafür notwendige hohe IT-Effizienz wird mit service-orientierten IT-Infrastrukturen erreicht. Nachhaltigkeit ist das Ziel, das nur mit einer neuen Informations- und Kommunikationstechnik erreicht werden kann
Industrie 4.0 by Design ist dann erreicht, wenn alle Entwicklungen entsprechend der Referenzarchitektur vorgenommen werden. Das bedeutet, dass beispielsweise Anlagenbauer in Service-Architekturen denken, also in „Design-Schichten“, die gekapselt werden können. Die verschiedenen Lebenszyklen von Mechanik (20 bis 50 Jahre), Elektronik (5 bis 10 Jahre) und Software (2 bis 5 Jahre) werden dabei berücksichtigt. Allgemein zugängliche Lösungsmuster werden es vielen Akteuren erlauben, Industrie-4.0-Systeme zu entwerfen, zu realisieren und zu betreiben.