Der Begriff Industrie 4.0 beschäftigt die Produktionswelt – daraus entstehen derzeit zahlreiche neue Ideen, neue Prozesse und neue Geschäftsmodelle. Schon jetzt wird deutlich, dass der Weg zur Industrie 4.0 genausowenig einem vorgefertigten Schema folgt, wie die Realität in den produzierenden Unternehmen heute.

Bild: Industrie Informatik GmbH

Bei aller Individualität auf dem Weg zur Industrie 4.0 bildet die Vernetzung von Komponenten die grundlegende Basis. Diese kann im gesamten Lebenszyklus eines Produktes stattfinden, der sich vom Engineering-Prozess, über die Produktion bis hin zur Nutzung des Erzeugnisses erstrecken kann oder Teilbereiche davon abdeckt. Für die Produktion ergeben sich daraus eine Reihe von Handlungsfeldern:

Ohne Integration keine Vernetzung

Die Integration steht vor der Vernetzung. Diese sollte sowohl entlang der Wertschöpfungskette als auch innerhalb des Produzenten über Soft- und Hardware-Hierarchien hinweg erfolgen. Manufacturing Execution-Systeme können hierfür auf den Grobplanungsdaten eines übergeordneten ERP aufbauen. Um die generierten Informationen bestmöglich nutzen zu können, sollten sie lückenlos und bedarfsgerecht retourniert werden. Produktionsnahe Webservices können hier eine wichtige Rolle übernehmen. Auf der anderen Seite braucht es eine lücken- und fehlerlose Kommunikation mit der Maschinenebene, die sich etwa mithilfe von Standards wie OPC-UA effizient umsetzen lassen.

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Die Henne-Ei-Frage

Im Umgang mit Daten auf der Shop Floor-Ebene kommt nicht selten die Henne-Ei-Frage auf: Betreibe ich Industrie 4.0, um Daten zu erhalten oder benötige ich sie, um derartige Maßnahmen in die Tat umsetzen zu können? Beides ist richtig, da ein breites Spektrum an Daten von Produktions-, über Maschinen-, Personen- und Prozess-, bis hin zu Produktdaten verschiedene Ursprünge und Einsatzgebiete hat. Daraus ergeben sich Möglichkeiten, die sich anhand des voll automatisierten Produktionsprozesses einer Radfelge veranschaulichen lassen: Den Beginn macht ein Fertigungsauftrag inklusive Vorgabewerte aus dem ERP, der an das MES übergeben wird. Der im ersten Arbeitsgang entstandene Rohling wird nach einer Prüfung mit Röntgengerät in Form und Größe erkannt, einem Felgentyp zugeordnet und mit einer Seriennummer versehen. Die Felge wird anschließend automatisch einem Produktionsauftrag zugeordnet und die Einstelldaten an den Arbeitsplatz übergeben. In der Folge werden, bezogen auf die Seriennummer der Felge, Ist-Prozessdaten zu jedem Arbeitsplatz gespeichert und an die weiteren Arbeitsplätze weitergegeben. Dort können sie sich auch auf die Einstelldaten der Maschinen auswirken.

In diesem automatisierten Ablauf bilden Daten die Basis für weitere Arbeitsschritte, werden jedoch aus diesen Bearbeitungsprozessen heraus generiert. Der Produzent kann seine Arbeitsplätze anhand der Seriennummer an den Anforderungen des aktuellen Produktes ausrichten – vorausgesetzt die Maschinenumrüstung kommt mit. Durch die automatisierte Weitergabe von Prozessdaten als Basis für weitere Einstelldaten, entsteht zudem schon im Produktionsprozess ein gewisser Grad an Qualitätssicherung. Qualität muss somit nicht mehr länger im Nachhinein hergestellt werden, da sie in die Fertigung integriert und abgesichert wird.

Benutzerinteraktion

Aus automatisierten Abläufen wie diesen folgt, dass sich Produktionsmitarbeiter nicht mehr um manuelle Aufgaben wie Rüsten und Einstellwerte kümmern müssen, händische Rückmeldungen können entfallen. Dementsprechend wichtig ist es, Ergebnisse und Kennzahlen aus diesen Prozessen kontextorientiert und übersichtlich darzustellen und für weitere Benutzerinteraktionen aufzubereiten. Dem Mitarbeiter müssen die richtigen Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung stehen. Den Spagat zwischen den enormen Datenmengen in einem Produktionsbetrieb und deren maßgeschneiderter Aufbereitung gilt es zu bewältigen. Am Ende entsteht im Idealfall ein situationsabhängiger, intuitiver und daher erwartungsgerechter Dialog mit den Anwendern.

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Stetige Verbesserung

Dieser Anwenderdialog bietet die Möglichkeit, die eigenen Prozesse und Abläufe zu optimieren. Ein Beispiel liefert die Produktionsplanung. Im dynamischen Fertigungsumfeld hilft das Wissen ungemein, ob eine Planung belastbar ist. Eine Feinplanungsanwendung könnte hierzu Daten in Echtzeit liefern und berücksichtigen, um die nötige Flexibilität sicherzustellen. Planer müssen kurzfristig auf Informationen zugreifen und diese anpassen können, um etwa Rüstzeiten zu optimieren und Durchlaufzeiten zu verringern. Mit Blick auf den Industrie 4.0-Trend wird oft über eine dezentrale, sich selbst steuernde Planung gesprochen. Dieses Prinzip mag in Zukunft in Teilen umgesetzt werden, über ganze Unternehmen hinweg ist es derzeit nur schwer vorstellbar.

Dipl.-Ing. Bernhard Falkner, Geschäftsführer Industrie Informatik. Bild: Industrie Informatik GmbH

Weg vom Produkt, hin zum Service

Neben technischen Aufgaben bildet eine klare Strategie die Grundlage für den Weg zur Industrie 4.0. Ein Ansatz stellt dabei den Kunden und dessen nachvollziehbaren Nutzen in den Mittelpunkt: Produzierende Unternehmen liefern ihren Abnehmern nicht mehr länger ein Produkt, sondern den Service und den Nutzen, der damit verbunden ist. Der Käufer des Erzeugnisses ist so nicht mehr für Wartung, Service und Betriebsmittel verantwortlich. Der Mehrwert soll entstehen, wenn die Anwender – die so frei gewordenen Ressourcen – in wertschöpfendere Aufgaben investieren kann. Aus dieser Philosophie heraus entwickeln sich derzeit zahlreiche neue Prozesse und Geschäftsmodelle. So gesehen, nimmt der Trend zur Industrie 4.0, die Rolle eines gemeinsamen Ideentreibers ein, der bereits mit den verfügbaren technologischen Mitteln neue Möglichkeiten eröffnet.

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