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Fertigungsleitsysteme und Industrie 4.0

Produktionsmonitoring für dezentrale Systeme

Nach der mechanisch, elektrisch und elektronisch gesteuerten Produktion hat die vierte industrielle Revolution begonnen: Die 'Industrie 4.0' soll die Fabrik zur Smart Factory machen, indem Teile und Maschinen via Internet miteinander kommunizieren. Für Produzenten besteht dabei eine Herausforderung darin, durch 'Big-Data'-Verarbeitung in Echtzeit die Datenwelten der Industrie von morgen für die Produktionsoptimierung nutzbar zu machen – von der Sensorebene bis zur manuellen Prozesskontrolle.

Bild: Audi AG

Erst kam das Morsen, dann das Telefonieren, dann folgten Internet und E-Mail. Heute können Menschen via Smartphone drahtlos von jedem Punkt der Erde miteinander kommunizieren und auf zentralen Plattformen wie Facebook, Twitter und Youtube in Echtzeit Texte, Bilder und Filme austauschen. Ähnlich verhält es sich mit der Entwicklung der Fertigung. Vom dampfbetriebenen Webstuhl über elektrische Fließbänder und chipgesteuerte Fabriken kündigt sich heute der Anfang einer vierten industriellen Revolution, der ‚Industrie 4.0‘ an. Noch stellt sich die Entwicklung eher als allmähliche Evolution denn als Revolution dar, doch die Bewegung nimmt Fahrt auf. Der digitalen Weiterentwicklung der Fabrik zur sogenannten Smart Factory sollte sich kein Unternehmen verschließen, wenn es langfristig wettbewerbsfähig bleiben will. Eine Vorreiterrolle könnte dabei die bereits heute hoch automatisierte Automobilindustrie mit ihren engmaschigen Lieferantennetzwerken spielen.

Schrittmacher für Produktion und Wertschöpfung

Der Begriff Industrie 4.0 wird als Oberbegriff für die Digitalisierung sowohl der Werkhalle als auch des industriellen Wirtschaftens genutzt. Im Umfeld dieser Entwicklung entstehen sowohl neue Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse als auch neue Möglichkeiten zur Optimierung von Produkten und ihrer Fertigung. Intelligente, dezentral vernetzte Maschinen können dabei ebenso eine Rolle spielen wie die Prozessunterstützung durch Software. Bei der Wertschöpfung zeichnet sich die Revolution vor allem im Service ab: Bereits verkaufte Produkte kommunizieren weiter mit ihrem Hersteller und melden Störungen, Wartungen oder Nutzerverhalten. Die zukünftigen Möglichkeiten sind vielfältig: Das Auto mit defekter Kupplung, das selbstständig die nächste Werkstatt ansteuert, in welcher der Kunde vom Service-Team bereits erwartet wird; die Waschmaschine, die selbstständig den Wartungsservice ruft; die Großkantinen-Kaffeemaschine, für die der Aufsteller jeden Monat eine tassengenaue Abrechnung schicken kann.

Frank Riemensperger von Accenture Deutschland drückt es so aus: „In der Industrie 4.0 geht es nicht mehr allein darum, Maschinen zu verkaufen.“ Verkauft werden könne vielmehr eine immer bessere Nutzung von Maschinen. Für die Fertigung heißt dies: Menschen, Teile und Maschinen stehen in der Smart Factory miteinander in Kontakt. Zudem kommunizieren intelligente Teile und Maschinen durch eingebettete IT-Systeme untereinander sowie mit dem Internet. So kann beispielsweise ein Fertigungsteil an die Kontrollsysteme melden, dass es falsch montiert wurde. Auf Basis der in diesen Systemen entstehenden Datenwelten können sich für Software-Lösungen wie Manufacturing Execution-Systeme (MES) neue Aufgabenfelder erschließen. Die Systeme gestatten dem Anwender unter anderem, auf einheitlichen Oberflächen erforderliche Größen wie Planvorgaben, Beschaffung, Störungen oder Personalkapazitäten in Echtzeit darzustellen und zu steuern.

Die Fabrik im IT-System: Spiegelbild der Produktion

Technologischer Kern der ’smarten‘ Fabrik sind sogenannte Cyber-Physical Systems (CPS). Der Begriff beschreibt die Verbindung von virtueller Datenwelt und physischen Produktionsanlagen. Anlagentechnik und IT-Welt können so in Echtzeit miteinander agieren. Dabei entsteht sozusagen als ‚Nebenprodukt‘ ein umfassendes Informationsbild der Fertigung. Die passende Infrastruktur und Software vorausgesetzt, können Betreiber damit über ein ‚Cyber-Spiegelbild‘ der Werkhalle Abläufe virtuell analysieren und in der realen Welt optimieren. In Echtzeit können auf diese Weise neben dem Zustand der Produktion auch die erforderlichen Leistungsparameter dargestellt werden. Anlagenbetreiber können damit unmittelbar reagieren, wenn die Fertigung die Erfordernisse der Planung nicht erfüllt. Auf diese Weise steht Unternehmen ein Werkzeug zur Verfügung, um sowohl ihre Produktion als auch den Einsatz der Betriebsmittel signifikant und dauerhaft zu verbessern.


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