Industrie 4.0 Was macht eine Revolution revolutionär?

Durch schnellere, engere und individuellere Kommunikation in Betriebsstrukturen, eine bessere Integration der Menschen und die Kombination computertechnischer und physikalischer Aspekte, werden sich Design-, Arbeits- und Produktionsumgebungen drastisch verändern. Eine Einschätzung zur Industrie 4.0.

Die Entwicklung in Richtung Industrie 4.0 ist nach Ansicht des Heitec-Experten Arnold Herp behaftet mit den unterschiedlichsten Erwartungen und Interessen – auch gegenläufiger, seien es die Befürchtungen zum Datenmissbrauch oder Widerstände gegen die Vereinnahmung des Menschen als »Element« im Cyberspace. Der beabsichtigte Paradigmenwechsel muss diese Hürden überwinden und braucht außerdem Zeit, da erst die Voraussetzungen dafür geschaffen werden müssen. Erste Anzeichen des neuen »Zeitalters« sind zunehmende Portabilität und vermehrte Verbreitung von Codecs, NUIS (Natural User Interfaces) oder RFID, um nur einige zu nennen. Dennoch: Eine größere Auswahl miteinander kompatibler Bestandteile muss vorhanden sein, um richtigen Mehrwert zu generieren und den angestrebten Wechsel zu realisieren. Erst wenn das Fundament passt, kann die prognostizierte industrielle Revolution darauf aufbauend stattfinden und Automatisierung individueller, effizienter und kostengünstiger gestaltet werden.

Das traditionelle Modell der Automatisierungspyramide sieht eine klare Abgrenzung der organisatorischen Ebenen mit Zuordnung der unterstützenden IT-Systeme von der Fertigung bis zur Unternehmensführung vor. Dies wird sich drastisch ändern: Hierarchische Strukturen werden kooperativen weichen, die Automatisierungs-Pyramide löst sich auf. MES-Funktionalität wird dezentralisiert, und die auf der Leit-/Bedienebene teilweise auf SCADA gezogene speicherprogrammierbare Steuerung wird zunehmend durch (Industrie-)PCs und Embedded-Systeme ersetzt. Sensoren und Aktoren erhalten eine immer performantere eigene Intelligenz, wodurch die SPS weniger leistungsfähig sein muss. MES-Funktionalität wird in steigendem Maß von ERP-Systemen abgedeckt. Von der Sensoren-/Aktoren-Ebene bis hinauf zu ERP entsteht eine Vielzahl von Funktionsblöcken, die auf unterschiedlichste Weise miteinander kommunizieren und Dienste bereitstellen, die von anderen Blöcken adressiert werden können und so Systeme bilden.

Man muss sich vor Augen führen, dass sich daraus neue Herausforderungen ergeben, wie z.B. die notwendige Standardisierung der Kommunikationsprotokolle, die zeitliche Synchronisation zwischen den Komponenten in der geforderten Echtzeit, die Visualisierung dieser größeren Heterogenität und insgesamt eine stark wachsende Komplexität, die bewältigt werden muss. Jede Menge technologischer Hürden sind zu überwinden: Neben dem steigenden Bedarf an Übertragungskapazität mit immer mehr Daten und mehr Teilnehmern in immer kürzerer Zeit und der Kombination der existierenden, teils höchst unterschiedlichen Infrastruktur ist es häufig das Fehlen einer gemeinsamen Zeitbasis mit definierter Passgenauigkeit für die unterschiedlichen Abläufe. Oder auch mangelnde zeitliche Genauigkeit zugunsten höherer Flexibilität. Neue Hardware und Embedded-Software mit neuen Kommunikationsschnittstellen müssen entwickelt werden – ein bereichsübergreifender Ansatz ist gefragt.
Mit unseren Dienstleistungen in den Bereichen Automatisierung, Produktionstechnik, Elektronik und Software und der Erfahrung aus den verschiedenen Märkten sind wir prädestiniert, diesen Wechsel für Kunden schneller einzuleiten. Wie erwähnt, mit dem Ziel: die zunehmende Komplexität der Aufgaben und Technologien, den steigenden Kostendruck im Engineering, immer kürzere Produkteinführungszeiten, volatilere Märkte und den Bedarf an kurzen Wartungs- und Inbetriebnahmezeiten zu bewältigen.

Einige Beispiele: Im Geschäftsgebiet Elektronik werden beispielsweise Embedded-Systeme mit Board-Design, Firmware und Anwendungssoftware inkl. Visualisierung durch moderne GUI-Tools entwickelt. Moderne kundenspezifische Bedieneroberflächen mit Touch-Technologie für Maschinen und Anlagen sowie Kommunikationslösungen von der SCADA/SPS-Ebene zu SAP erleichtern Bedienung und Verwaltung.

Die Entwicklung echtzeitfähiger kinematischer Modelle von mehrachsigen Robotern, Antrieben und Sensoren als echtzeitfähige Komponenten spielt eine immer wichtigere Rolle. Als (Software-)Komponenten der virtuellen Inbetriebnahme beschleunigen sie signifikant den Produktionsanlauf bei höherer Softwarequalität. Objekte und Sensoren mit eigener Intelligenz, mobile Kommunikation und eingebettete Systeme erlauben neue Paradigmen der dezentralen Steuerung und Ad-hoc-Gestaltung von Prozessen.