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Entwicklungsprognose

Trends für die Fabrik der Zukunft

Wohin entwickeln sich die Fabriken in den nächsten Jahren? Philipp Wallner von MathWorks wagt die Prognose, das fünf Faktoren darunter sein werden, die individuelles Fertigen und Ressourceneffizienz in Einklang bringen.

 (Bild: MathWorks GmbH)

(Bild: MathWorks GmbH)

Fabriken sollen profitabler, nachhaltiger und zukunftsfähiger werden. Einige der derzeitigen Trends, liefern gute Anhaltspunkte, in welche Richtung diese Entwicklung gehen kann. Dabei spielen sowohl der Wunsch der Verbraucher nach individuellen Produkten als auch das Bewusstsein für einen schonenderen Umgang mit Ressourcen und der Umwelt eine wichtige Rolle. Auf den ersten Blick mag dieser Anspruch nach mehr Personalisierung bei gleichzeitiger Verbesserung des Verbrauchs von Energie, Wasser und anderen Ressourcen widersprüchlich und unvereinbar erscheinen. Philipp Wallner, Industry Manager – Industrial Automation & Machinery, MathWorks, zeigt fünf Möglichkeiten, wie dieser Spagat trotzdem gelingen kann.

1. Cobots und KI

Seit einigen Jahren diskutiert die Automatisierungsindustrie die Vision einer Produktion in Losgröße 1: Wie können Produktionsanlagen Einzelstücke fertigen, ohne lange umzurüsten oder ineffizient zu werden? Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Produktionslinien flexibel sein – aufgebaut aus mehreren mechatronischen Modulen, die leicht umgestaltet werden können, mit immer mehr Robotern oder Cobots, also kollaborativen Robotern. Zusätzlich sollte eine KI eingebunden sein, die Maschinen für das nächste herzustellende Produkt parametrisiert und einstellt.

2. Virtuelle Inbetriebnahme

Da die Komplexität von Software immer weiter zunimmt und es immer mehr modularisierte Softwarekomponenten gibt, werden Tests auf der physischen Maschine schwieriger und zeitaufwendiger. Virtuelle Inbetriebnahme von Software hilft, Fehler im Code zu finden. Außerdem kann auf Grundlage von Simulationsmodellen validiert werden, ob die Anforderungen erfüllt werden, bevor die physische Produktionsanlage in Betrieb ist

3. Standards für vernetzte Maschinen

Auch wenn Maschinen und Module im Werk umgestellt werden, muss die Vernetzung sichergestellt sein. Standardisierte Protokolle wie OPC UA TSN werden eine Schlüsselrolle dabei spielen, dass Geräte verschiedener Hersteller zusammenarbeiten. Kabel werden verschwinden und durch drahtlose Protokolle wie 5G und seine Nachfolger ersetzt. Aber Maschinen werden nicht nur miteinander verbunden, sondern auch mit Cloud-Systemen, in denen Rechenleistung flexibel zur Verfügung steht, um Algorithmen auf Business- und Engineering-Daten anzuwenden.

4. Edge Computing

Die steigende Rechenleistung von Industriesteuerungen und Edge-Computern sowie der Einsatz von Cloud-Systemen ebnen den Weg für neue Softwarefunktionalität in Produktionssystemen. KI-basierte Algorithmen könnten dynamisch den Durchsatz der gesamten Produktionslinie optimieren und den Verbrauch von Energie und anderen Ressourcen reduzieren. Die vorausschauende Wartung wird nicht nur Daten von einer Maschine oder einem Standort berücksichtigen, sondern auch die von mehreren Fabriken und Geräten verschiedener Hersteller. Je nach Anforderung werden die Algorithmen sowohl auf Nicht-Echtzeitplattformen als auch auf Echtzeitsystemen wie SPSen eingesetzt, wie Beckhoff kürzlich auf der Hannover Messe in Deutschland gezeigt hat.

5. Mehr Möglichkeiten für gut ausgebildete Ingenieure

Den größten Einfluss werden jedoch die Menschen haben, die in den Fabriken arbeiten. Neue Anwendungen erlauben künftig nicht nur Data Scientists, sondern immer mehr Ingenieuren und Wissenschaftlern die Arbeit an KI-Anwendungen. Die Ingenieure müssen Modelle implementieren, mit großen Datensätzen umgehen und die Entwicklungswerkzeuge bedienen können, um die oben genannte Technik in die Anwendung bringen zu können. Deshalb müssen Unternehmen, die Industrieanlagen bauen und betreiben, ihre Stellenausschreibungen ändern und Ingenieure mit einem ganz anderen Profil als bisher einstellen. Für eine Zukunft, in der Industrie 4.0 nur der Anfang ist.


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