Industrie 4.0 - Fertigung und IT wachsen zusammen

Die Fabrikhalle ist fast menschenleer. Fahrroboter steuern wie von Geisterhand Fertigungsanlagen und Abfüllstationen an, um Rohlinge, Halb- oder Fertigprodukte anzuliefern oder abzuholen. Die zu erledigenden Arbeitsschritte lenken allerdings nicht die entsprechend vorprogrammierten Maschinen, sondern das Werkstück, das zu bearbeiten ist, organisiert selbst die Abläufe. Rohlinge, Fabrikate und Produkte sind "intelligent".

Der Kunde kann in einem solchen Szenario den Produktionsstand seines Auftrags jederzeit online abrufen und kontrollieren. Produktionsdaten werden automatisch auf die Tablets oder Smartphones der Mitarbeiter einschließlich der LKW-Fahrer übermittelt, damit diese entsprechend disponieren können. Natürlich "denkt" auch die Maschine mit, gleicht den Auftrag mit dem noch vorhandenen Material ab und ordert je nach Bedarf über das jeweilige Transportsystem Nachschub. In der Buchhaltung wird der Auftrag schließlich automatisch fakturiert.

Industrie 4.0: Definitionen:

• Eingebettete Systeme (ES): Eingebettete Systeme (ES) sind Kombinationen aus Kleinstcomputern und Software, die, eingebettet in Systeme (Geräte), diese kontrollieren, steuern und regeln. Beispiele: Herzschrittmacher, implantierte Biosensoren, Mikrowellen, ABS, Handys, Navigationssysteme.

• Cyber-Physical System (CPS): Ein Cyber-Physical System (CPS) ist ein Verbund von mechanischen und elektronischen Komponenten, die über ein Netz miteinander kommunizieren und sich koordinieren. Bei diesen Komponenten handelt es sich in der Regel um eingebettete Systeme, die an einer bestimmten Stelle im Verbund wirken.

• Internet der Dinge: Beim Internet der Dinge werden Gegenstände jedweder Art durch Programmierbarkeit, Speichervermögen und Sensoren intelligent, kommunikations- und steigerungsfähig. Grundlage ist die Radio Frequency Identification (RFID).

• Internet der Dienste: Während das Internet die infrastrukturelle Grundfunktion der Übertragung bietet, ermöglicht das Internet der Dienste Online-Anwendungen, die mit eigenen IP-Adressen in einem Netzwerk funktionieren. Die neuen Dienstangebote werden mit Web 2.0 bezeichnet. Mit ihnen können technische, soziale, wissensbasierte und freundschaftliche Beziehungen zwischen Benutzern aufgebaut werden. Darum tragen sie auch die Bezeichnung Social Media.

Embedded Systems (ES) machen Produkte intelligent

Industrie 4.0 ermöglicht die vertikale Integration von technischen und kaufmännischen Aufgaben und Prozessen. Tritt aber einmal ein Problem auf, beispielsweise der Ausfall eines Fertigungsroboters, ergeht Meldung an das Werkstück, das sich nun eine andere Fertigungsstation sucht - soweit eine verfügbar ist. Auch das geschieht vollautomatisch. Ist das Fertigungsmodul nicht "ansprechbar", prüft das "intelligente" Produkt, ob gegebenenfalls der übernächste Produktionsschritt vorgezogen werden könnte.

Diese Abläufe zu organisieren und zu steuern war und ist heute noch Sache der Fertigungsplanung - mit einer gewissen manuellen Komponente der Mitarbeiter. Im 4.0-Zeitalter prüft und entscheidet der eingebettete Mikroprozessor. Er klärt mittels M2M-Kommunikation (Maschine-zu-Maschine) in Sekundenschnelle die Situation und trifft seine Entscheidungen. Das sich bisher passiv verhaltende Material nimmt nun eine aktive Rolle ein.

Der Begriff "intelligente Produkte" erklärt sich durch einen erbsengroßen Mikroprozessor, der sich im oder am Produkt befindet. Hierfür hat sich der Begriff "einge-bettete Systeme" (ES) eingebürgert. Dieser Chip kann als eine Art Fingerabdruck im Produkt verbleiben, so dass es lokalisierbar beziehungsweise identifizierbar bleibt. Im Haushalt findet man solche ES beispielsweise an Erfassungsgeräten für Heizkosten, die nicht mehr abgelesen werden müssen, weil sie den Verbrauch funkgesteuert direkt an den Betreiber melden.