Der Begriff Industrie 4.0 ist noch gar nicht so alt. Erst 2011 wurde er auf der Industrie-Messe in Hannover aus der Taufe gehoben. Um die Dimension der damit implizierten 4. industriellen Revolution in etwa zu erahnen, ist es ganz hilfreich, sich die drei zu vergegenwärtigen, die wir bereits erlebt und die unsere Lebens- und Arbeitswelt so entscheidend geprägt haben.

Von der 1. bis zur 3. industriellen Revolution

Die 1. industrielle Revolution veränderte die bis dahin agrarische geprägte Welt durch die Mechanisierung der Produktion mittels Wasser- und Dampfkraft. Vor allem die neue Nutzung fossiler Energieträger zur Herstellung von Waren ermöglichte ungeahnte Produktivitätsfortschritte und verbesserte die Lebensumstände von Millionen Menschen.

Die 2. industrielle Revolution ist gekennzeichnet von der Optimierung der industriellen Produktion und die weiter fortschreitende Arbeitsteilung. Ihr Symbol ist das Fließband und der Achtstundentag, zwei Seiten einer Medaille, die von ihrem Erfinder Henry Ford immer zusammen gedacht wurde. Weitere Merkmale der 2. industriellen Revolution: Der großflächige Einsatz der Elektrizität und der Aufstieg der chemischen Industrie.

Die 3. industrielle Revolution ist bereits ein Kind unserer Zeit. Ihr Symbol ist der Computer. Die  Digitalisierung vieler Arbeitsprozesse und der Kommunikation hat die industrielle Produktion weiter beschleunigt und die globale Arbeitsteilung forciert.

Was macht die 4. industrielle Revolution aus?

Die vierte industrielle Revolution steht erst in den Anfängen. Es zeichnet sich allerdings ab, welche Bereiche der industriellen Produktion diese Entwicklung tangieren wird. Durch die massive Verbreitung des Internet wachsen reale und virtuelle Welt zu einem Internet der Dinge zusammen. Die Kennzeichen der künftigen Form der Industrieproduktion bestehen aus einer starken Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten Produktion, die direkte Integration von Kundenwünschen sowie Geschäftspartnern in Geschäftsprozesse und die Verkopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen, die in hybriden Produkten mündet. Die folgenden Anwendungsszenarien zeigen beispielhaft, wie Industrie 4.0 in der Fabrik von Morgen gelebt werden kann.

Die resiliente Fabrik

In Zeiten der Industrie 4.0 muss eine Produktionslinie nicht auf ein Produkt festgelegt sein. Die Unterstützung durch IT-Prozesse macht es möglich, die Bearbeitungsstationen flexibel an einen sich verändernden Produktmix anzupassen – und Kapazitäten optimal auszulasten.

Marktplatz für Technologiedaten

Die Vernetzung der Produktionsstätten eines oder mehrerer Unternehmen bietet das Potenzial, Wissen schnell und unkompliziert auszutauschen. Ein Beispiel: Auf einer Lasermaschine sollen Kundenteile aus beigestellten Blechtafeln produziert werden. Die auf der Maschine verfügbaren Technologiedaten liefern keine brauchbare Qualität. Für eine klassische Schneiddatenoptimierung steht weder Material noch Zeit zur Verfügung. Durch Zugriff auf internes und externes Technologie-Know-how kann der Auftrag trotzdem in der erwarteten Qualität termingerecht abgewickelt werden.

Intelligentes Instandhaltungsmanagement

Die indirekten Kosten ungeplanter Maschinenstillstände können die direkten Kosten einer Wartung oder Reparatur beträchtlich übersteigen. Mit vorausschauenden Instandhaltungskonzepten lassen sich für die Folgekosten ungeplanter Stillstände deutlich reduzieren.

Vernetzte Produktion

Der von Verbrauchern gewünschte Trend hin zu einer größeren Individualisierung von Produkten führt zu komplexen Produktionsabläufen. Dem können die Unternehmen nur Herr werden, indem sie die Maschinen durch IT-gestützte Prozesse flexibler machen.

Selbstorgansierende adaptive Logistik

Das Bild kennt inzwischen jeder: Roboter kurven durch die Großraumlager bei Amazon und beliefern die Packer wie von Geisterhand gesteuert. Ähnliches wird auch in der Industrie angestrebt. Sobald ein Kunde ein Produkt mit seinen individuellen Spezifikationen bestellt, organisiert sich die moderne Fabrik selbsttätig um. Lieferanten werden aktiviert und zeitoptimal eingetaktet. All das wird möglich, weil die steuernden Informationen nicht mehr in der Maschine sondern direkt am Material vorliegen und von der Produktionseinheit ausgelesen werden.

Kundenintegriertes Engineering

Immer weitreichendere Kundenanforderungen an Termintreue und späte Änderungen machen ein grundsätzliches Umdenken im Zusammenspiel der klassischen Produktionsaufgaben mit dem Kunden und der Lieferkette notwendig. Durch eine Integration des Kunden in die planendenTätigkeiten des beauftragten Unternehmens entstehen eine neue Transparenz und eine synchronisierte Produktion.

Nachhaltigkeit durch Up-Cycling

Bisher wurden teure Rohstoffe, die einen immer größeren Teil der Produktkosten ausmachen, höchstens recycelt. In der Industrie 4.0 gehen die Unternehmen einen Schritt weiter. Das Produkt wird gar nicht mehr komplett verkauft, sondern nur die zeitweise Nutzung vermarktet. Nach Ende des Produktzyklus geht die Ware zurück in den Kreislauf und wird neu verwertet. Dies wird durch direkt im Produkt abgespeicherte Informationen über die Herstellung und die dabei verwendeten Rohstoffe möglich. Durch die umfassende Informationsbereitstellung wird anstelle eines Reyclings sogar ein Up-Cycling durchführbar.

Die vernetzte Fabrik

Die vierte industrielle Revolution zeigt sich aber nicht nur am Transportband in der Werkshalle, sondern verändert auch die Welt vor den Fabriktoren. Die gesamte Produktionslogik wandelt sich. Intelligente Maschinen und Produkte, Lagersysteme und Betriebsmittel werden konsequent mittels IT-Systeme verzahnt – entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Logistik über Produktion und Marketing bis zum Service.

Ein Beispiel: Ein Bauteil im Auto ist künftig so ausgestattet, dass es kontinuierlich Daten über seinen Zustand sammelt und mitteilen kann, wenn ein Austausch nötig wird – und das, bevor es zum Ausfall kommt. Das Produkt sendet selbstständig eine Mitteilung an den Hersteller, dass Ersatz gefertigt werden muss. Die Bestellung enthält neben genauen Angaben zum Fahrzeugtypen auch die Information, wohin das Bauteil anschließend versandt werden muss. In der Fabrik wird der Auftrag bearbeitet, die Maschinen konfigurieren sich selbst so, dass das passende Teil gefertigt wird und schicken es schließlich auf die Reise an den richtigen Zielort. Der Termin in der Werkstatt ist dann bereits vereinbart – auch darum hat sich das Auto gekümmert.

Fazit

Das Konzept der Industrie 4.0 ist die komplexe Antwort auf eine immer komplexere Welt.

Diese wird geprägt

• von einer verstärkten Individualisierung der Kundenwünsche
• einer immer umfassenderen Vernetzung durch hochleistungsfähige Kommunikationssysteme
• einem effizienteren Umgang mit endlichen Ressourcen

Das Ergebnis besteht in der intelligenten Fabrik, in der Planung, Logistik, Produktion und Vermarktung zu einem komplexen, intelligenten Prozess verschmelzen. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für die Unternehmen, vor allem aber auch für die Verbraucher.

Künftig werden wir Ihnen hier in diesem Bereich der iks Website immer wieder Projektbeispiele aus unserem Alltag vorstellen und Ihnen spannende und anspruchsvolle Aufgaben und Mitarbeiter vorstellen.

Die moderne Produktion eines PKW läuft – zumindest in großen Teilen – vollautomatisiert ab. Bedenkt man die Modellvielfalt und Anforderungen an Karosserien und Funktionselementen, so wird schnell klar, dass diese hohen Ansprüche selbstverständlich auch für die Anlagen gelten, die in den Produktionswerken der Automobilhersteller stehen. Für Teile solcher Anlagen ist unser Kunde, die DÜRR SYSTEMS GmbH ein gefragter Lieferant bei sämtlichen renommierten Automobilherstellern – weltweit. Unser Mann Holger S. ist bei der Firma Dürr in der verantwortungsvollen Position der Projektleitung für Einheiten in Produktionsstraßen, die mit Robotern die Versiegelung der Karosserie vornehmen. Wir geben Ihnen hier einen kleinen Einblick in seine tägliche Arbeit.

KURZINTERVIEW mit iks Experte Holger S.

Was sind Ihre Aufgaben bei DÜRR?

Meine Hauptaufgabe ist die Projektleitung für einzelne Zellen einer Produktionsstraße für PKW. Vereinfacht gesagt geht es darum eine solche zu realisieren. Das beinhaltet den kompletten Prozess, von der Auftragseröffnung mit Stücklisten, Lastenheft und Bestellungen, geht über das Verfolgen des Projektablaufes und den Testaufbau in Bietigheim bis zur Einbindung in die tatsächliche Produktionsstraße im Werk. In Zeiten der Globalisierung stehen diese natürlich auch häufig in Fernost oder Indien.

Was sind die Herausforderungen Ihrer Arbeit und wie lösen Sie sie?

Es ist grundsätzlich sehr viel Abstimmung mit Kunden, Kollegen und Zulieferern nötig. Eine Vielfalt von Aufgaben im Projektablauf müssen gelöst werden, was eine systematische Arbeitsweise erfordert. Vor allem Anfangs macht es der schnelle Wechsel zwischen parallel laufenden Projekten schwer den Überblick zu behalten. Hier gilt es, stets den Überblick auch über technische Kleinigkeiten zu behalten und die einzelnen Anforderungen der unterschiedlichen Projekte nicht zu verwechseln.

Wie lange dauert Ihr Projekt?

Die Projektdauer hängt von dessen Größe ab. Von ein paar Monaten bis zu ca. 2 Jahre. Je nachdem, ob es sich um eine einzelne Sealingzelle oder um die Ausstattung eines neu zu erstellenden Werkes mit einer ganzen Linie handelt.

Die Automatisierungstechnik ist einer der Dreh- und Angelpunkte der sogenannten Industrie 4.0. Hier geben wir Ihnen einen Einblick in die Arbeit von iks Mitarbeiter Andres Z. in Wiesbaden.

Ob vollautomatische Fertigung von Produkten, Befüllung von Behältern und Flaschen oder die Versendung von Briefen und Paketen, nahezu nichts wird in den Bereichen Industrie und Logistik noch rein „von Hand“ gemacht. Nun gilt es diese Prozesse ständig zu optimieren, schneller, günstiger und sicherer zu machen. Hier kommen die Produkte unseres Kunden VITRONIC ins Spiel: Es geht darum „produkt-, paket- und kundenbezogene Daten automatisch zu erfassen. Das schließt das Identifizieren von Adressen, Barcodes, 2D-Codes und kundenspezifischen Codes genauso ein wie das online Volumenvermessen und Verwiegen einer Sendung.“
Es gibt zahlreiche weitere Verwendungsfelder in der Industrie für die Bildverarbeitungssysteme von Vitronic, etwa Lesen & Verifizieren, Inspizieren & Qualität prüfen, Erkennen & Greifen von Maschinen Messen & Wiegen und vieles mehr.

Sein Projekt beschreibt iks Mitarbeiter Adres Z. wie folgt:

„Meine Aufgaben sind in erster Linie selbstständiges Planen, Konstruieren und Erstellen von kompletten Konstruktions- und Produktunterlagen moderner Bildverarbeitungssysteme.
VITRONIC Bildverarbeitungssysteme kommen in der Industrie, Logistik und Verkehrstechnik zur Anwendung. Zur Zeit arbeite ich im Bereich Industrie, hier speziell in der Sparte VIROwsi (3D-Prüfungen von Löt- und Schweißnähten) und  VINSPEChealthcare (Prüf-, Identifikations- und Inspektionsaufgaben in der Pharmaindustrie).“

Neben Industrie und Logistik werden die Lösungen von Vitronic in der Verkehrstechnik eingesetzt, hierzu gehören z.B. Verkehrsüberwachung (Abschnittskontrolle, Geschwindigkeitsmessung, Rotlichtüberwachung) oder Maut und Fahrzeugidentifikation.