Potenzial für den Mittelstand

Industrie 4.0 - Die nächste Revolution?

Was ist mit Industrie 4.0 genau gemeint?

Industrie 4.0 steht für den Einzug des Internets und der Daten und Dienste in die Fabrik. Menschen, Maschinen und Ressourcen sollen miteinander kommunizieren. Das jeweilige Produkt soll, gefüttert mit Informationen über sich selbst, seinen eigenen Fertigungsprozess optimieren können.

Dazu werden Maschinen, Werkstücke, Transportmittel und Produkte mit eingebetteten Systemen ausgerüstet, sprich winzigen Rechnern, sowie Sensoren und Aktoren. Sie tragen beispielsweise Barcodes oder RFID-Chips auf der Oberfläche, die die entsprechenden Informationen enthalten. Diese sind miteinander und zum Teil mit dem Internet vernetzt und können so selbständig Informationen austauschen. Scanner und Computer lesen die Daten aus, übermitteln sie online weiter - und sorgen dafür, dass die Maschinen richtig agieren. Die Objekte können damit quasi selbst Entscheidungen treffen und sich selbst steuern.

Für diese "Verschmelzung" der physischen mit der virtuellen Welt hat sich der Begriff des "cyber-physischen Systems" etabliert. Ein cyber-physisches System ist also eine Art von Verbund von informatischen und softwaretechnischen Komponenten zusammen mit mechanischen und elektronischen Teilen. Über eine Dateninfrastruktur wie das Internet kommunizieren die verschiedenen Komponenten einer Fertigung miteinander und tauschen Informationen über Kapazitäten, Abläufe und optimierbare Prozesse aus.

Bauteile eines Autos können beispielsweise als cyber-physisches System ausgestattet werden, so dass sie kontinuierlich Daten über ihren Zustand sammeln und mitteilen können, sobald ein Austausch nötig wird. Das Produkt agiert selbstständig und autonom und sendet eine Message an den Hersteller, dass im Bedarfsfall ein Ersatz bereitgestellt werden muss.

Was bedeutet das für die Produktion?

Mit cyber-physischen Systemen wird "Plug and Produce" möglich: Anlagen und Werkzeuge können innerhalb kürzester Zeit an wechselnde Produkt- oder Produktionswünsche angepasst werden. Wie ein unsichtbares Nervennetz durchzieht die intelligente Automatisierungstechnik die gesamte Produktionsanlage. Der Mensch ist dabei nicht außen vor, sondern Teil der Kommunikationskette.

"In der intelligenten Fabrik, der smart Factory, kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen wie in einem sozialen Netzwerk", sagte Henning Kagermann, Präsident von Acatech, der nationalen Wissenschaftsakademie Deutschlands, in einem Interview mit der Tageszeitung ‚Die Welt‘. "Am Ende produzieren diese Fabriken nicht nur flexibler, effizienter und ressourcenschonender als bisherige Standorte, sondern auch intelligente Produkte."

Das ermöglicht eine bis dato noch nie gekannte Individualisierung der Produktion ("One Piece Flow"): Schuhe und Handys, Pumpen und Zahnräder lassen sich genau in der Ausführung produzieren, die der Kunde gerne hätte. Fernsehgeräte-Hersteller bieten Dutzende von Farbvarianten an, deren Konfiguration in der Produktionselektronik schon enthalten ist. Automobilzulieferer haben schon heute die Herstellung von Einspritzdüsen für Dieselmotoren so umgestellt, dass die Produktion erst dann beginnt, wenn irgendwo auf der Welt eine elektronische Bestellung dafür aufgegeben wurde.

Die Smart Factory kann selbst Einzelstücke - Losgröße 1 - rentabel produzieren. In solchen Produktionsverfahren mit sehr kleiner Losgröße dominiert der dreidimensionele Druck, kleine Stückzahlen lassen sich damit prima produzieren. Die britische Luftwaffe druckt mit 3D-Druckern beispielsweise Ersatzteilbleche für Flugzeuge.