Industrie 4.0 Die Zukunft richtig anpacken

Industrie 4.0: FU legt voläufige Umsetzungsempfehlungen vor.
Industrie 4.0: FU legt voläufige Umsetzungsempfehlungen vor.

Im Rahmen der Diskussion über die High-Tech-Strategie der Bundesregierung hat der im Januar 2012 eingesetzte Arbeitskreis »Industrie 4.0« die bestehenden Ansätze aus dem Blickwinkel der I+K-Technologien weitergeführt. Als Ergebnis liegen nun »Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0« vor.

Getrieben wird die vierte industrielle Revolution vom Internet der Dinge und Dienste. Dabei sind autonome Embedded-Systeme drahtlos untereinander und mit dem Internet vernetzt. In der produzierenden Industrie entstehen sogenannte Cyber Physical Production Systems, kurz CPPS, u.a. mit intelligenten Maschinen und Lagersystemen, die Informationen selbstständig untereinander austauschen und sich gegenseitig steuern. Durch diese CPPS entstehen Smart Factories, das »Kernelement der Industrie 4.0«. In diesem Szenario lassen sich Produkte immer und zu jeder Zeit nachverfolgen: Wo befindet sich das Produkt gerade, welche Fertigungsschritte sind bereits erfolgt und welche möglichen Wege gibt es bis zur Fertigstellung. Die Produkte sind zugleich horizontal über Wertschöpfungsnetzwerke und vertikal mit betriebswirtschaftlichen Prozessen im Unternehmen vernetzt. So lässt sich die gesamte Wertschöpfungskette des Bauteils von der Entwicklung bis hin zur Auslieferung nachvollziehen. Bis es jedoch soweit ist, gilt es noch einiges zu tun.

Aus diesem Grund initiierte die Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft (FU) Ende 2011 einen Arbeitskreis, der seit Januar 2012 weiterführende strategische Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 erarbeitete. Im Oktober 2012 legte der Arbeitskreis unter dem Vorsitz von Dr. Siegfried Dais von der Robert Bosch GmbH und Prof. Henning Kagermann von acatech den 72 Seiten starken Abschlussbericht vor.

Empfehlung: duale Strategie

Damit Deutschland der Wandel der Produktion hin zur Industrie 4.0 (Tabelle) gelingt, empfehlen die Experten aus der Forschungsunion eine duale Strategie. Zum einen soll Deutschland sich weltweit zum Leitanbieter für intelligente Produktionstechnologien ent-wickeln, zum anderen sollen neue Leitmärkte für CPPS gestaltet und bedient werden. Die Leitanbieterschaft wird vor allem aus Sicht der Ausrüsterindustrie betrachtet, da sie CPPS zugleich ent-wickelt und in der eigenen Produktion einsetzt. Für sie gilt es, die in anderen Anwendungsbereichen gewonnene Erfahrung auf die Produktion umzumünzen und so die CPPS weiterzuentwickeln. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Behandlung des hohen Datenvolumens: Um das Datenaufkommen und den sicheren Datenaustausch zu gewährleisten, muss zuerst eine hochleistungsfähige Infrastruktur aufgebaut werden. Zentrale Punkte dabei sind Datensicherheit und der Know-how-Schutz.

Um neue Leitmärkte zu gestalten, muss das Denken über Firmengrenzen hinweg erfolgen. So sieht die Forschungsunion sowohl eine enge Vernetzung von an verschiedenen Standorten angesiedelten Teilen eines Unternehmens als auch eine Vernetzung über die Firmengrenzen hinaus, also mit anderen Unternehmen, als unersetzlich an. Voraussetzung dafür ist jedoch eine logische Durchgängigkeit verschiedener Lebenszyklen, z.B. in Bezug auf Produkt, Produktprogramm und die zugehörigen Produktionssysteme. Bei der Realisierung spielen wieder CPPSe eine zentrale Rolle. Als kennzeichnende Merkmale für die duale Strategie wurde definiert:

  • Horizontale Integration: Aufbau von Wertschöpfungsketten und Wertschöpfungsnetzwerken über Firmengrenzen hinweg.
  • Vertikale Integration: Aufbau und Realisierung von flexiblen und rekonfigurierbaren Produktionssystemen innerhalb eines Unternehmens.
  • Digitale Durchgängigkeit des Engineering über den gesamten Lebenszyklus des Produkts und des zugehörigen Produktionssystems.
  Gestern
(Industrie 1.0 und 2.0)
 Heute
(Industrie 3.0)
Morgen
(Industrie 4.0)
 SupersystemeAnalog-Kommunikation:
- Heimatmärkte
- Großrechner
Internet und Intranet:
- Exportmärkte
- PCs
Internet der Dinge:
- Lokalisierte Märkte
- Mobile & Cloud Computing
 SystemNeo-Taylorismus:
- Vorratsfertigung
- Verrichtungsorientierung
- Meister-Organisation
Lean Production:
- JiT-Produktion
- Prozessorientierung
- Team-Organisation
Smart Factory:
- Individualproduktion
- Elastische Produktion
- Augmented Operators
 SubsystemMechanisierung:
- Konventionelle Maschinen
- Arbeitspläne
- Zeichenbretter
- Handräder
Automatisierung:
- CNC-Maschinen
- ERP/MES
- 3D-CAD/CAD-CAM
- Bedienpulte
Virtualisierung:
- Social Machines
- Virtual Production
- Smart Products
- Mobile Devices
Die industriellen Revolutionen im Überblick. (Quelle: Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0)