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RFID und Lager

Identifikation 4.0

Industrie 4.0 ist ein Zukunftskonzept, das die umfassende Digitalisierung der Unternehmensprozesse in Produktion, Materialfluss und Logistik umfasst. Diese digitale Transformation muss eine globale Reichweite verfolgen, entsprechend der zunehmenden Segmentierung von Fertigungsschritten und deren Verteilung auf verschiedene Produktionsstätten. Ein Ziel ist es, die Flexibilität der Fertigung so zu steigern, dass bei Bedarf die Losgröße Eins erreicht wird und der Kunde ein individuell konfiguriertes Produkt erhält.



Bild: AMD-D e.V.

Industrie 4.0 ist eine Initiative mit massiver Beteiligung von Politik, Wissenschaft und Industrie. Diese vierte industrielle Revolution hat zum Ziel, Fertigungssteuerung und Materialfluss umfassender denn je zu digitalisieren und zu dezentralisieren. Die gewaltigen Anstrengungen dahinter haben zu einer weltweiten Aufmerksamkeit geführt und Deutschland hat die Chance, in diesem komplexen Themenfeld seine besonderen Stärken zur Wirkung zu bringen, nämlich erfolgreich komplizierte Fertigungsprozesse ebenso wie komplizierte Unternehmenssoftwaresysteme zu realisieren. In der Industrie 4.0 sollen viele Fertigungsschritte nicht mehr hierarchisch gesteuert werden; die Objekte, die sich entlang der Materialfluss- und Fertigungslinien bewegen, sollen sich auch selbst steuern. Dafür werden sie digitalisiert und erhalten zum Beispiel eigene Datenspeicher, um Teile von Produktionsprogrammen oder logistische Informationen mit sich zu führen. Dafür wird der Begriff ‚Cyber Physical Systems (CPS)‘ verwendet – oder auch ‚intelligente Objekte‘.

Weltweit führend

Das Industrie 4.0-Konzept ist weltweit führend. Zu beachten ist allerdings das Industrial Internet Consortium (IIC) in USA, zu dem auch viele deutsche Unternehmen, die bei Industrie 4.0 engagiert sind, enge Kontakte pflegen. Dort steht jedoch die IT-Perspektive im Vordergrund, hier dagegen eher die Fertigungsorganisation. Das Unternehmen Bosch arbeitet an einem Show Case für das IIC. Es ist zu begrüßen, dass hier über den Atlantik hinweg ein reger Austausch betrieben wird, denn am Ende müssen die internationalen und unternehmensübergreifenden Prozesse harmonieren.

Cyber Physical Systems versus Cloud

Einhergehend mit Industrie 4.0 wird über Cloud Computing und Big Data diskutiert. Cloud bedeutet, dass die IT-Systeme von Unternehmen nicht mehr im eigenen Rechenzentrum laufen, sondern auf Servicerechnern, die irgendwo in der Welt stehen können, so auch im Colorado Valley. Einschränkungen zu dieser Dislozierung entstehen eigentlich nur daraus, dass Unternehmen ihre Systeme und Daten in einem bestimmten Rechtsraum halten wollen, um den Datenschutz sicherzustellen. Cloud-Computing ist auch die Basis für ‚Software as a Service‘. Wie umfassend das Cloud-Computing bereits stattfindet, zeigt sich daran, dass das Software-Unternehmen SAP bereits einen signifikanten Teil seines Umsatzes mit vermieteter Software erzielt. ‚Big Data‘ ist ein Komplement zur Cloud.

In dem Maße, in dem die Digitalisierung der Industrie sowie der Konsumentenbereiche zunimmt, wachsen die zu speichernden Datenmengen gigantisch an. Dementsprechend muss das Volumen der Datenspeicher wachsen. Die dafür notwendigen Datenbanksysteme liegen immer öfter in der Cloud. Gleichzeitig findet eine gegenläufige Entwicklung statt, nämlich die dezentrale Aufrüstung der Komponenten in Produktionsablauf und Materialfluss zu Cyber Physical Systems. Davon betroffen sind:

  • Produktionsmaschinen,
  • Prozesssteuerungssysteme und
  • die Objekte selbst, die sich entlang der Prozesse bewegen.
  • RAMI4.0: Das Referenzarchitekturmodell

    RAMI4.0 wurde im Ergebnisbericht der Plattform I4.0 im April 2015 veröffentlicht. Es strukturiert die Systemwelt in sechs horizontale Ebenen, die eine plausible hierarchische Struktur darstellen. In der Tabelle auf der rechten Seite unten sind signifikante Stichworte zu diesen Ebenen aufgeführt. In Spalte 4 wird der Bezug zu den Begriffen ‚reale‘ und ‚virtuelle Welt‘ sowie zu AutoID hergestellt. In der Tabelle wird sichtbar, wie evolutionär die formale Systemdarstellung in Industrie 4.0 auf bestehenden Sachverhalten aufsetzt, insbesondere bezüglich des Internet der Dinge.



    RAMI4.0: Das Referenzarchitekturmodell für Industrie 4.0-Anwendungen.
    Bild: Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0, Hrsg. Bitkom. VDMA, ZWEI, April 2015

    Die Evolution der AutoID-Systeme

    Der Barcode tauchte in den 1970er Jahren in den Märkten auf. Er ist der Urahn der automatischen Identifikationstechnologien und heute immer noch aktuell. Um die Jahrtausendwende gewann RFID eine signifikante Aufmerksamkeit in Handel und Industrie. Damals sagten die Experten voraus, dass RFID den Barcode bald ablösen würde. Das ist nicht so gekommen. Heute stehen die AutoID-Technologien gleichberechtigt nebeneinander. Die Auswahl erfolgt passend zu den jeweiligen Anwendungsanforderungen auch im Rahmen von Industrie 4.0. Die Digitalisierung der Objekte gemäß Industrie 4.0 macht aber bei der Identifikation nicht halt. Von zunehmender Bedeutung ist es, den Ort der Objekte – besonders von Fahrzeugen und Transportbehältern – in Echtzeit festzustellen. Dafür werden Real-time Locating Systems (RTLS) eingesetzt. Das kann bei Lastwagen im Überlandverkehr mit GPS gelöst werden, zwischen Lagerhallen und innerhalb von Hallen sind spezielle RFID-Systeme geeignet oder Technologien wie Zirpenfrequenz-Spreizung, Wlan und Bluetooth (Beacons).

    Weiterhin sind die Zustände der Objekte für die Logistik von Bedeutung. Dafür werden vermehrt Sensoren eingesetzt, die Paramater wie Temperatur, Feuchtigkeit und Erschütterungen digital erfassen und ereignisorientiert oder gesammelt am Ziel eines Transportes in die führenden Software-Systeme einspeisen. Auch innerhalb der AutoID-Welt kann man also eine evolutionäre Weiterentwicklung hin zu einem breiten Funktionsspektrum verfolgen. Das alles gehört in der I4.0-Welt zu den cyberphysischen Systemen. Die mit dieser Entwicklung aufkommende Explosion der Daten über die ‚reale Welt‘ verlangt nach leistungsfähigeren und standardisierten Kommunikationsmechanismen in der I4.0-Ebene 3. Hier ist OPC UA (OPC Unified Architecture) als ein Ansatz für die Realisierung eines Communication Layers zu nennen. Der Industrieverband AIM, Teil des weltweiten Netzwerkes der AutoID-Experten und -Unternehmen, kooperiert mit der OPC Foundation, um OPC UA standardmäßig für alle AutoID-Technologien nutzbar zu machen. Beide Organisationen gemeinsam haben dafür die OPC AutoID Companion Specification verfasst und auf der Hannover Messe Industrie in 2015 erstmals veröffentlicht.

    Nächste Schritte für Anwender

    Unternehmen, die die Herausforderungen des Industrie 4.0-Konzeptes annehmen, haben also die Option, sich evolutionär in diese Welt hineinzubewegen. Software-Systeme und Produkte für die Aufrüstung hin zu CPS werden am Markt in großer Bandbreite angeboten. Jedoch ist die Aufbereitung der IT-Welt nur die eine Hälfte des Weges, die andere Hälfte betrifft die Prozesse und deren Fortentwicklung dahin, dass die Digitalisierung gemäß Industrie 4.0 tatsächlich erreicht werden kann. Die digitale Transformation ist nur mit der parallelen Entwicklung von IT-Technik und Unternehmensprozessen zu bewältigen.



    Kontext von Industrie 4.0 (RAMI4.0) und Internet der Dinge.
    Bild: AMD-D e.V.
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