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Aus Bausteinen ein Gesamtkonzept schaffen

Kein Big Bang bei Industrie 4.0

Andreas Pauls übernahm Anfang 2011, gemeinsam mit Klaus Strack, die Geschäftsführung der SAP Business Unit Deutschland der itelligence AG und war für das operative Geschäft für die Produktbereiche Software-Lizenzen, Software-Maintenance, Consulting und Application Management zuständig. 2004 wechselte Andreas Pauls von SSA Global (ehem. Baan Deutschland GmbH) zur itelligence AG, wo er als Geschäftsleitung Vertrieb Deutschland/Österreich den Neukunden- und Bestandskundenvertrieb verantwortete. Andreas Pauls studierte Maschinenbau an der Ruhr-Universität Bochum und promovierte 1992 am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen zum Doktor-Ingenieur.
Die Einführung von Industrie 4.0 erfolgt nicht als Big Bang, sondern schrittweise. Dafür müssen die einzelnen Bausteine und Facetten von Industrie 4.0 zu einem intelligenten Gesamtkonzept verknüpft werden.

Die Einführung von Industrie 4.0 wird nicht auf einen Schlag in Form eines Big Bangs erfolgen, sondern kontinuierlich und in kleinen Schritten. Der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) stellt in einer Studie fest, dass die Realisierung "in einem volkswirtschaftlich bedeutenden Umfang" nicht vor dem Jahr 2025 erfolgen wird. Das ist Spekulation.

Schlummerndes Potenzial heben

Zu welchem Zeitpunkt Industrie 4.0 sich durchsetzen wird, lässt sich aus meiner Sicht nicht exakt vorhersagen, zumal heute noch kein vollständiges Szenario existiert, das alle Facetten des Themas vereint. Darüber hinaus ergeben sich aus der Vernetzung von Maschinensteuerungen, IT-Systemen und Sensorik auch in puncto IT-Sicherheit noch Fragen, die es zu klären gilt.

Aktuelle Industrie-4.0-Projekte haben in der Regel Prototypcharakter und beschäftigen sich meist mit Einzelbausteinen: Fertigung auf Losgröße 1, vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) oder Augmented Reality mit Datenbrille bei Prozessen im Lager. Ich bin aber überzeugt, dass jede dieser Initiativen ein besseres und tieferes Verständnis für Industrie 4.0 schafft wie auch für die Potenziale, die darin schlummern.

Fertigung bis auf Losgröße 1

Immer mehr Kunden, ob im B2C- oder im B2B-Bereich, wünschen Produkte, die exakt ihren Vorstellungen entsprechen. Für die Fertigungsunternehmen bedeutet das, dass sie genau ein Produkt mit einer individuellen Konfiguration (= Losgröße 1) herstellen müssen - und zwar zu Kosten wie bei der Serienfertigung. Das ist möglich, wenn die einzelnen Werkstücke mit Smart Tags ausgestattet sind, die Daten über den Ablauf der Produktion in Form von Parametern enthalten, aus denen für die Maschine ersichtlich ist, wie sie zu bearbeiten sind.

Die Basis für ein solches Smart-Factory-Szenario bildet die vollständige vertikale Integration zwischen den betriebswirtschaftlichen Abläufen im ERP-System und den fertigungsbezogenen Daten und Prozessen. Die Verknüpfung der Maschinen mit der ERP-Ebene und der ununterbrochene Datentransfer erfolgt über ein Manufacturing Execution System (MES). Die produktionsnahen Systeme werden über gängige Kommunikationsschnittstellen wie OPC UA, OPC DA oder OLE DB an das MES angebunden. Kommen ERP- und MES-Software dabei aus der Hand eines einzigen Herstellers wie SAP, sorgt das für eine technische Harmonisierung und das nahtlose Zusammenspiel der Anwendungen.

Ersatzteile on demand fertigen

Auch Ersatzteile werden in der Smart Factory erst dann gefertigt, wenn die Maschine beim Kunden die entsprechenden Informationen, etwa das Laufzeitende eines Bauteils, automatisch an den Hersteller übermittelt. Anhand dieser Daten wird das Ersatzteil quasi "on demand" gefertigt und das Originalteil ersetzt, bevor ein Defekt auftritt. Sensoren messen hierzu laufend den Zustand der Bauteile. Diese Signaldaten werden via Maschine-zu-Maschine-(M2M)-Kommunikation an den Hersteller gesendet, dort in Echtzeit verarbeitet, über einen Algorithmus sinnvoll miteinander korreliert und analysiert, und das Ergebnis wird sofort in das ERP-System übertragen. Ist ein kritischer Schwellenwert erreicht, legt die ERP-Software einen Instandhaltungs- oder Serviceauftrag an, der die Wartung veranlassen wird. Dank der Predictive Maintenance kann der Hersteller nun neue, individualisierte Serviceangebote entwickeln, der Kunde profitiert von geringeren Maschinenstillstandszeiten und einer erhöhten Produktivität in der Fertigung.

Datenbrille beschleunigt Scanvorgänge

Auch der Einsatz von "Wearable Devices" wie der Datenbrille in der Fertigung, Logistik oder der Instandhaltung birgt aus meiner Sicht viel Potenzial: Im Vergleich zur Erfassung mit mobilen Geräten können Barcode-Scans mit einer Datenbrille deutlich einfacher und schneller durchgeführt werden. Nimmt zum Beispiel ein Mitarbeiter im Lager einen Artikel in die Hand, wird der Barcode sofort über die Brille eingelesen und in Echtzeit übertragen. Bei einer hohen Stückzahl, wie sie etwa in der Paketlogistik vorkommt, lassen sich damit übers Jahr gesehen erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen erzielen.

Industrie 4.0: Wirtschaft und Wissenschaft kooperieren

Zu Industrie 4.0 zählt nicht nur die Smart Factory, sondern aus meiner Sicht auch ein elektromobiler Wirtschaftsverkehr, der auf einem IT-gestützten, energie-intelligenten Fuhrparkmanagement basiert und vorwiegend Strom aus regenerativen Energiequellen nutzt. Ein entsprechendes Projekt wird zurzeit in Ostwestfalen-Lippe realisiert. Besonders interessant finde ich, dass diese Initiative wie viele weitere durch die Kooperation von Wirtschaft und Wissenschaft entstand. Gemeinsam werden neue Technologien erforscht, auf deren Grundlage dann konkrete Anwendungen entwickelt und zur Marktreife gebracht werden.

Zu nennen wäre in diesem Zusammenhang auch das Technologienetzwerk "Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe", kurz "it's OWL", ein Verbund von 174 Unternehmen und Hochschulen in 46 Forschungsprojekten. Nicht zuletzt betreiben Universitäten, etwa das Innovation Campus der RWTH Aachen, experimentelle Forschung zu vielen Teilaspekten von Industrie 4.0. Es liegt an uns, die Fäden der einzelnen Initiativen aufzugreifen und in Zukunft intelligent zu einem Gesamtkonzept zu verknüpfen.