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Donnerstag, 21. März 2019

Produktion

Leinen los für Industrie 4.0

Von Kathleen Spilok | 16. Oktober 2015 | Ausgabe 42

Schlaue Fabriken und schlaue Produkte können ohne weiteres im Mittelstand Einzug halten. Den Beweis liefern drei Forschungsprojekte, die das BMBF mit Wirtschaft und Wissenschaft vor drei Jahren auf den Weg brachte. Ergebnisse und Pilotanwendungen präsentierten die Forschungspartner auf der Veranstaltung „Schaufenster Industrie 4.0“ Ende September in Stuttgart.

Spilok BU
Foto: Wittenstein

Schluss mit Zettelwirtschaft: Im Projekt Cypros (Bild) haben die Forschungspartner untersucht, wie sich Produktion und Logistik mithilfe von cyberphysischen Systemen optimieren lassen.

Wer geglaubt hat, dass Industrie 4.0 eine leere Formel bleibt, hat sich geirrt. Es gibt nun die ersten handfesten Ergebnisse aus den knapp 23 Mio. € teuren Leuchtturmprojekten, die das Bundesforschungsministerium (BMBF) gefördert hat. Ende September hatte das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO zur Abschlussveranstaltung alle Forschungspartner eingeladen, über ihre Modelle und praxistauglichen Anwendungen zu berichten.

Stolz und Erstaunen war den Entwicklern aus der Wissenschaft, den Unternehmen und der IT-Wirtschaft ins Gesicht geschrieben. Sie haben es geschafft, Industrie 4.0 ins Hier und Jetzt zu katapultieren – bis an die Werkbänke.

Es gab eingängige Antworten auf die Frage: Was ist Industrie 4.0 – ein Produkt, ein Prozess? „Zwischenzeitlich wissen wir, es ist eine Aufforderung, innovativ zu sein unter Einbeziehung von Informations- und Kommunikationstechnik“, so Gunther Reinhart, Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TU München. Tatsächlich stehen jetzt Prototypen im Praxistest und marktfähige Produkte dürften nicht lange auf sich warten lassen. Außerdem bieten die Demonstrationszentren der RWTH in Aachen und der TU München in Augsburg jede Menge Anschauungsbeispiele – Ergebnisse aus der ersten Projektetappe, für Unternehmen etwa, die sich ans Thema herantasten wollen. Ihr einheitliches Ziel: Zeigen, was mit heutiger Technologie geht.

Was geht, zeigten die Projektentwicklungen mit den BMBF-typischen Kunstnamen CyProS, KapaflexCy und ProSense zur Echtzeitfabrik und zur Echtzeitarbeitsplanung. „Früher dachten wir noch, Industrie 4.0 sei Künstliche-Intelligenz-Esoterik“, sagte ein Teilnehmer. „Früher“ ist drei Jahre her, als die Projekte starteten. Heute präsentiert man Anwendungen und nennt sie CPS – das Stichwort, das allen 38 Forschungspartnern ständig auf den Lippen lag. Gemeint sind cyberphysische Systeme, so etwas wie die Schraubenschlüssel der Zukunft. Damit ist gemeint, dass Produkte, Anlagen und Abläufe, die im Produktionsprozess eine Rolle spielen, digitalisiert und vernetzt sind. Sie sind in der Lage, miteinander zu kommunizieren und Auskunft über ihren aktuellen Zustand zu geben. Optimale Bedingungen, unter denen mehr Flexibilität in der Produktion möglich wird.

Das prominenteste Projekt ist KapaflexCy, das von allen nur Schichtdoodle genannt wird. Eine Einsatzplanungsapp, erprobt in der Produktion des Automobilzulieferers Borg Warner in Ludwigsburg. Die Mitarbeiter können per Smartphone selbst entscheiden, ob sie sich zu einer angefragten Schicht melden wollen. Damit kann das Unternehmen im Handumdrehen auf kurzfristige Kundenanfragen reagieren.

Für das Schichtdoodle stünden die Firmen bereits Schlange, sagte einer der Entwickler von SAP. Krankenhäuser und alle, die mit Arbeitszeitflexibilisierung zu tun haben, könnten davon profitieren. Geplant ist, das Schichtdoodle im Frühjahr 2016 als kommerzielle Software auf den Markt zu bringen.

CyProS ist mit 20 Projektpartnern und einem Volumen von 11,1 Mio. €, das größte der drei Pionierprojekte. Mit 14 Anwendungsfällen für Industrie 4.0 zeigen die Partner, was im Firmenalltag machbar ist. Zum Beispiel im Modellunternehmen Wittenstein in Fellbach. Hier ist Schluss mit der Zettelwirtschaft bei der Produktionsplanung. Stattdessen hängen elektronische Plantafeln in der Mitte der Halle. „Wir wissen jetzt mit einer Auflösung von 15 Minuten, wo welcher Auftrag ist“, sagt Jochen Schlick, der das Zukunftsfeld CPS bei der Wittenstein AG leitet.

Eine neue Intralogistiklösung lässt den Versorgungszug mit Tablet durch die Produktion fahren und bedarfsgerecht frisches Material liefern. Das spart die Hälfte der Fahrten. Barcodes an den Maschinen oder am Boden geben Auskunft über den nächsten Bearbeitungsschritt, die Dringlichkeit oder über Störungen. „Statt RFID haben wir Papierelemente an die Maschinen und auf den Hallenboden geklebt, weil das innerhalb von zehn Minuten gemacht war“, erläutert Schlick. Technisch sei es nicht der letzte Schrei, meint er. Jedoch ein pragmatischer erster Schritt. Denn: Leuchttürme seien schön. „Aber wir brauchen auch ein paar Straßenlaternen, um die Kurve im Betrieb zu bekommen“, mahnt der Stratege.

Eine lernende Fabrik steht auf dem Campus der RWTH Aachen. In ProSense haben sich die Forscher darum gekümmert, die Daten in der Demofabrik so gut aufzulösen, dass sie ein Echtzeitabbild ergeben. Die Demofabrik produziert Kettcar für Freizeitparks und den Prototypen eines Elektroautos. Daten aus einer realen Produktion so zu erzeugen, dass sie vollständig und auswertbar sind, war der erste Schritt. „Wir haben quasi einen digitalen Schatten angefertigt“, erklärt Günther Schuh, Direktor des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH Aachen.

Die Grundlage dafür ist die passende Sensorik, denn Sensoren sind die Augen und Ohren für Industrie-4.0-Anwendungen. Danach kommt die Beherrschbarkeit der Prozesse. Entscheidungssimulationen etwa beantworten dem Mitarbeiter im Betrieb Fragen wie: Wie muss ich den Prozess planen, was tue ich bei Engpässen oder Störungen, wo ist das Material, das ich für meinen Auftrag brauche? „Der Nachteil eines Hochlohnlandes wäre allein mit diesem Vorteil locker zu kompensieren, weil das so viel mehr Effizienz im Ressourceneinsatz bringt“, schwärmte Schuh in seinem Vortag.

Wie geht’s weiter? Während das BMBF bis Ende 2016 aus 14 weiteren Projekten derselben Maßnahme Ergebnisse erwartet, nahmen die Forschungsinstitute und die Unternehmen die nächsten Ziele ins Visier: „Wir werden unsere Geschäftsmodelle auf den Prüfstand stellen müssen und ganz andere Ansätze fahren, als wir es in der Industrie heute tun“, sagte Wittenstein-Gesellschafter Manfred Wittenstein. Neue Kooperationspartner und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten zu suchen, das seien die Herausforderungen. Und: „Digitalisierung muss als strategische Aufgabe im Unternehmen verankert werden“, betonte er. Aus einem anderen Blickwinkel schaute Gunther Reinhart in die Zukunft. „Für Unternehmen wäre es ein Gewinn, heute schon zu wissen, welche Ersatzteile mein Kunde morgen braucht“, so seine Idee. Für den Leiter des Fraunhofer IAO, Wilhelm Bauer, steht fest: „Digitalkompetenzen an allerster Stelle.“ Er wünschte sich eine Qualifizierungsoffensive für Deutschland, „denn die Entwickler, Ingenieure, Software- und Datenspezialisten von Industrie 4.0 werden dringend gebraucht.“