Industrie 4.0 – Informationstechnologie verschmilzt mit Produktion

Verfolgt man den Hype rund um »Industrie 4.0« entsteht der Eindruck, die industrielle Fertigung der Zukunft bewegt sich in Richtung Science-Fiction. Vollautomatisierte Produktion, intelligente Objekte, Werkstücke die ihren Weg durch die Produktionshallen selbst kennen und Datenbrillen sind nur einige gängige Schlagworte. Big Data, Cloud, Mobile Computing und das Internet der Dinge legen neben Quantensprüngen in der Sensorik den Grundstein zur sogenannten vierten industriellen (R)Evolution. Die Fabrik der Zukunft ist quasi eine Kommunikationsfabrik: Cyber-Physical Systems (CPS), wie Embedded Systems, Sensoren, Aktoren, mobile Endgeräte, Betriebsmittel, Produktionsanlagen und Logistiksysteme sind miteinander – über das Internet der Dinge – verbunden, tauschen Daten in und außerhalb der Werkshalle aus.

 

(R)Evolution Industrie 4.0

Informations- und Kommunikationstechnologie sowie das Internet haben das Potenzial, die Industrie in ein neues Zeitalter zu führen. Dieses ist vergleichbar mit den drei großen industriellen Revolutionen, die den Weg in die moderne Industriegesellschaft geebnet haben: die Erfindung der Dampfmaschine im 18. Jahrhundert, die Einführung der Fließbandarbeit zu Beginn des 20. Jahrhunderts sowie der Einsatz von Elektronik und IT zur Automatisierung in der Produktion in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Aus der anstehenden vierten industriellen Revolution wird die »Industrie 4.0« – wo nun Unternehmen zukünftig ihre Produktionsanalgen, Produkte und logistischen Systeme als „Cyber-Physical Systems (CPS)“ weltweit vernetzen – hervorgehen. Ermöglicht wird diese Vernetzung durch die flächendeckende Verfügbarkeit der technischen Infrastruktur in Form industriell einsetzbarer (Funk-) Internetverbindungen. Die Migration von der heutigen Industrie 3.0 zur Industrie 4.0 wird wahrscheinlich nicht als Revolution sondern vielmehr schrittweise als Evolution stattfinden.

Smart Factory

Das Internet der Dinge und Dienste wird in den unterschiedlichsten Bedarfsfeldern des Lebens Einzug halten. Ein wesentlicher Baustein der »Industrie 4.0« ist die intelligente Fabrik (Smart Factory). Diese beherrscht Komplexität, ist weniger störanfällig und steigert die Effizienz in der Produktion. In der Smart Factory kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen so selbstverständlich wie in einem sozialen Netzwerk. Intelligente Produkte (Smart Products) verfügen über das Wissen ihres Fertigungsprozesses und künftigen Einsatzes. Sie unterstützen aktiv den Fertigungsprozess („wann wurde ich gefertigt, mit welchen Parametern auf welchen Maschinen muss ich bearbeitet werden, wohin soll ich ausgeliefert werden etc.“). Smart Products erklären sich durch Embedded Systems (beispielsweise Mikroprozessoren) welche sich im oder am Produkt befinden. Im Zeitalter »Industrie 4.0« prüft nun ein „eingebetteter“ Mikroprozessor die Situation und trifft seine Entscheidungen.

 

Das sich bis dato passiv verhaltende Produkt nimmt jetzt eine aktive Rolle ein. Um zweckorientiert zusammenzuwirken, erhalten „Dinge“ eine „persönliche“ Internetadresse (IP-Adresse), die für die Interaktion auf Basis von Internet-Protokollen erforderlich ist. Mit ihren Schnittstellen zu Smart Mobility, Smart Logistics und dem Smart Grid (effizientes Energiemanagement) ist die intelligente Fabrik ein wesentlicher Bestandteil zukünftiger intelligenter Infrastrukturen

 

Glossar

CYBER-PHYSICAL SYSTEMS (CPS): CPS umfassen eingebettete Systeme, Produktions-, Logistik-, Engineering-, Koordinations- und Managementprozesse sowie Internetdienste, die mittels Sensoren unmittelbar physikalische Daten erfassen und mittels Aktoren auf physikalische Vorgänge einwirken, mittels digitaler Netze untereinander verbunden sind, weltweit verfügbare Daten und Dienste nutzen und über multimodale Mensch-Maschine-Schnittstellen verfügen. Cyber-Physical Systems sind offene soziotechnische Systeme und ermöglichen eine Reihe von neuartigen Funktionen, Diensten und Eigenschaften.

CYBER-PHYSICAL PRODUCTION SYSTEMS (CPPS): Anwendung von Cyber-Physical Systems in der produzierenden Industrie und somit die Befähigung zur durchgängigen Betrachtung von Produkt, Produktionsmittel und Produktionssystem unter Berücksichtigung sich ändernder und geänderter Prozesse.

EMBEDDED SYSTEM: Ein eingebettetes System ist ein „Computersystem, das in Geräten, Anlagen und Maschinen eingebettet ist und spezielle Anwendungen abarbeitet.

INTERNET DER DINGE (Internet of Things): Computer werden zunehmend in alle Bereiche des Lebens integriert. Auch Produkte, die zuvor nicht mit Elektronik in Verbindung gebracht wurden, können elektrifiziert werden und dadurch einen höheren Nutzen bieten. Über die Vernetzung dieser Einheiten sind die Systeme in der Lage untereinander über das Internet zu kommunizieren und das Internet der Dinge entsteht.