vdma nachrichten 03 | 13 · ist das konzept einer plattform industrie 4.0 mit einer von den...

forschung & innovation

Fokus Technik: Kommunikation für die Automatisierung

www.vdma.org

VDMA Nachrichten

Industrie 4.0: Revolution, Zukunfts-thema oder Hype?

netzwerk & termine

VDMA-Hauptvorstandssitzung: Selbstbewusst ins Wahljahr 2013

forschung & innovation

Fokus Technik: Online-Qualitäts-erfassung in der Fleischverarbeitung

03 | 13

im blickpunkt Æ seite 14

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3vdma-Nachrichten märz 2013vdma-Nachrichten märz 2013 3

editorial

Industrie 4.0 – Revolution, Zukunftsthema oder nur ein Hype?

Liebe Mitglieder und Leser,

das Zusammenwachsen von realer und virtueller Welt schreitet immer schneller voran. Das, was in anderen Lebensbereichen schon gelebt wird, ist nun in der Produktion unter dem Begriff „Industrie 4.0“ angekommen.

Industrie 4.0 stellt eine Chance dar, die Herausforderungen der Zukunft erfolgreich zu meistern. Es geht darum, in die Lage versetzt zu werden, individualisierte Produkte in der Losgröße eins zu Konditionen einer Serienfertigung produzieren zu können. Die Produktion soll hochflexibel, hochproduktiv, ressourcenschonend und urban verträglich werden. Durch die Möglichkeit, virtuelle Ad-hoc-Organisationen zu bilden, sollen Wertschöpfungsprozesse bedarfsgerecht in Echtzeit optimiert werden können. Damit profitieren auch die Mitarbeiter, indem sie durch intelli-gente Assistenzsysteme unterstützt werden. Hierbei soll auch berück-sichtigt werden, dass die bestehenden Infrastrukturen schrittweise nachgerüstet werden können.

Wie sieht die Umsetzung aus? Wesentlich für Industrie 4.0 ist die Abkehr von der zentralen Steuerung hin zu der dezentralen Selbstorganisation. Dies spiegelt sich in aktiven, autonomen, selbst organisierenden Produk-tionseinheiten und intelligenten Produkten wieder. Grundlage hierfür ist die Fähigkeit der Komponenten, miteinander zu kommunizieren und Informationen auszutauschen. In Zukunft folgt die Produktion dem Takt des Menschen, der nicht mehr an starre Anwesenheitszeiten gebunden ist, sondern flexibel eingesetzt wird.

Diese Vision von Industrie 4.0 wurde gemeinsam von Industrie, Wissen-schaft und Verbänden erarbeitet. Jetzt geht es darum, diese Vision auch Wirklichkeit werden zu lassen. Hier besteht nun die Chance, proaktiv Industrie 4.0 gemeinsam zu gestalten und Wettbewerbsvorteile zu schaffen.

Ihr

Dr. Manfred Wittenstein Vorsitzender des Vorstands der Wittenstein AG

„Wie Antoine de Saint-Exupéry es ausdrückte: Die Zukunft soll man nicht voraussehen wollen, sondern möglich machen.“Dr. Manfred Wittenstein Vorsitzender des Vorstands der Wittenstein AG

Foto: Wittenstein AG

, kali9/ iStockphoto (Titelbild)

Weil wir wissen, was Maschinen- und Anlagenbauer bewegt!

Unsere Branchenkompetenz für Ihren Markterfolg Seit jeher begleitet die Commerzbank intensiv die Entwicklung im Maschinen- und Anlagenbau, einem Herzstück deutscher Wirtschaftskraft. Daher kennen wir Ihre aktuellen Herausforder-ungen – die Erschließung neuer Märkte wie beispielsweise China oder Indien, die Verbesserung der Energie effizienz sowie die Verknappung und Verteuerung von Rohstoffen.

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14 vdma-Nachrichten märz 2013

Bosch: Das Internet der Dinge auf dem Weg in die Fabrikj seite 18

Festo: Basistechnologien für innovative Konzeptej seite 20

Trumpf: „Eine große Chance“j seite 22

Beckhoff: Aufbruch zu neuen Ufern j seite 24

Weitere Beiträge von: IG Metall, Forschungsunion, Fraunhofer IPAj seite 26 – 31

industrie 4.0

Das Interesse an Industrie 4.0 wächst stetig. Ist es die Voran-kündigung einer kommenden Revolution, sind es die spannenden neuen technologischen Möglichkeiten, motiviert die Aussicht auf 200 Millionen Euro an Fördergeldern oder ist Industrie 4.0 einfach nur ein typischer IT-Hype?

Industrie 4.0: Revolution, Zukunftsthema oder Hype?

im blickpunkt

15vdma-Nachrichten märz 2013

industrie 4.0

j Industrie 4.0 als Synonym für die vierte industrielle Revolution ist ein ver-gleichsweise junges Thema. Als vor etwa zwei Jahren die Vision von Industrie 4.0 erstmals in die Öffentlichkeit getragen wurde, gab es darauf zunächst kaum Re-aktionen. Inzwischen ist Industrie 4.0 in der breiten öffentlichen Diskussion an-gekommen und wird zunehmend in den Medien oder in Veranstaltungen aufge-griffen. Oft werden dabei Begrifflichkei-ten genutzt, zu denen noch kein einheit-liches Verständnis besteht.

Fakt ist, dass in den vergangenen zwanzig Jahren das Internet die Welt er-

obert und über die Kommunikations-technologie die weltweite Vernetzung vorangetrieben hat. Dies zeigt sich be-sonders in den Entwicklungen der mobi-len Kommunikation, die nahezu jedem ermöglicht, sich mit dem Internet oder anderen intelligenten Geräten zu vernet-zen. Die Nutzung dieser neuen Möglich-keiten kann auch in der Produktion zu umwälzenden Veränderungen führen. Über die Vernetzung der virtuellen IT-Welt mit der realen Produktionswelt können neuartige Systeme entwickelt werden, die Daten ihrer Umwelt erfas-sen, mobil miteinander kommunizieren

und quasi in Echtzeit darauf reagieren. Internetbasierte IT-Dienste können ge-nutzt werden, um Fabriken grenzüber-schreitend zu verknüpfen und völlig neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Handlungsempfehlungen erarbeitetDie folgenden Beiträge sollen einen Ein-blick darüber vermitteln, wo der Maschi-nen- und Anlagenbau heute techno-logisch steht, wie sich innovative Mitgliedsfirmen des VDMA diesem The-ma stellen und welche Rolle der Mensch in Industrie 4.0 einnehmen wird. Die Au-toren haben sich aktiv im Arbeits-

Fotos: Monty Rakusen / G

etty, VDM

Aim blickpunkt

j


im blickpunkt industrie 4.0

Verbände als Vermittler: Die Geschäftsstelle Industrie 4.0 wird von VDMA, Bitkom und ZVEI finanziert und von einem industriellen Lenkungskreis unterstützt.

Quelle: Struktur „Plattform Industrie 4.0“

geschäftsstelle industrie 4.0

Rainer Glatz

Leiter der Abteilung Informatik; Geschäftsführer der Fachverbände Elektrische Automation und Software sowie der Arbeitsgemeinschaft Produkt- und Know-how-Schutz; Leiter der Geschäftsstelle Industrie 4.0

Jörn Lehmann

Projektmanager bei der VDMA-Gesell-schaft für Forschung und Innovation mbH; seit Mitte 2012 Mitarbeit beim Zukunftsprojekt Industrie 4.0; zukünftig Referent der Geschäftsstelle Industrie 4.0 von VDMA, ZVEI und Bitkom

steckbriefekreis „Industrie 4.0“ der Forschungsuni-on im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V. engagiert, die Hand-lungsempfehlungen zur Umsetzung des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 der Bun-desregierung erarbeitet.

Um nach Abschluss der Aktivitäten der Forschungsunion die Umsetzung von Industrie 4.0 weiterzuführen, wurde sei-tens der Industrie eine stärkere Füh-rungsrolle der Verbände als Vermittler und Multiplikatoren angeregt. Hieraus ist das Konzept einer Plattform Industrie 4.0 mit einer von den Verbänden VDMA, Bitkom und ZVEI finanzierten Geschäfts-stelle entstanden. Diese Geschäftsstelle wird vom VDMA geleitet sowie von ei-nem industriellen Lenkungskreis unter-stützt und soll die Vernetzung der verschiedenen Akteure maßgeblich vor-antreiben und koordinieren. Zudem soll die Geschäftsstelle die folgenden Aufga-ben abdecken:

j Zentrale Anlaufstelle für interessier-te Unternehmen

j Aufbau und Pflege eines gemeinsa-men Informationsportals

j Unterstützung und Betreuung von Arbeitsgruppen

j Vernetzung mit anderen Aktivitäten und Plattformen

j Öffentlichkeitsarbeit

Geschäftsstelle Industrie 4.0 auf HMIEin erster wichtiger Termin ist die Han-nover Messe vom 8. bis 12. April 2013. Hier präsentiert sich die Geschäftsstelle erstmals der Öffentlichkeit und steht für Fragen auf dem Forum Industrial IT in der Halle 8 zur Verfügung. Im Forum ist Industrie 4.0 in diesem Jahr das Schwer-punktthema mit einer Vielzahl von Vorträgen und Diskussionsrunden. Den Auftakt bildet die High-Level-Podiums-diskussion „Industrie 4.0 – was ist zur

Umsetzung der Vision zu tun?“ am 8. Ap-ril von 15:30 Uhr bis 17:00 Uhr.

Eine im VDMA Anfang des Jahres durchgeführte Tendenzumfrage zur „Pers pektive von Industrie 4.0“ hat die Wichtigkeit des Themas für die Investiti-onsgüterindustrie und den Bedarf an umfassender und zielgerichteter Infor-mation bestätigt. So befassen sich bereits über 50 Prozent der VDMA-Mitgliedsfir-men aktiv mit Industrie 4.0. Hierbei wer-den als große Herausforderungen die Themen Standardisierung, Arbeitsorga-nisation und verfügbare Produkte gese-hen. Zur Unterstützung der Umsetzung von Industrie 4.0 wünschen sich die Un-ternehmen zielgerichtete Erfahrungs-austauschseminare und regelmäßige Newsletter neben der aktiven Mitarbeit in Arbeitsgruppen. W

kontaktRainer Glatz VDMA Software Telefon +49 69 6603-1627 [email protected] Jörn Lehmann VDMA-Gesellschaft für Forschung und Innovation mbH (VFI) Telefon +49 69 6603-1495 jö[email protected]

linkwww.forschungsunion.de

Plattform Industrie 4.0

LenkungMonitoringAußen- vertretung

VorständeIndustrieller Lenkungskreis (LK) maximal 17 MitgliederW 12 IndustrievertreterW daraus ein SprecherW 1 Vertreter Wissenschaftl. BeiratW 3 VerbandsvertreterW Gäste: AG-Leiter nach Einladung

Wissenschaftlicher Beirat (WB)organisiert sich selbst, entsendet 1 Sprecher in LK

Fachcommunity

AG 1 AG 2 AG n

weitere Verbände u.a. BDI, VDI, IGM…

Geschäftsstelle (GS)4,5 Mitarbeiter (Leiter, Mitarbeiter, Assistenz, je 1,5 aus ZSG, VFI und BITKOM)Organisation – Koordination – Information

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Besuchen Sie unsauf derHannover Messe08.–12. April 2013Halle 9, Stand D 35siemens.de/hannovermesse


im blickpunktim blickpunkt

Foto: George Paul / iStockphoto

j In den vergangenen zwanzig Jahren hat das Internet die Welt erobert. Die Auswirkung auf unser tägliches Leben, die sich schnell ändernden Marktbedin-gungen und die dynamische Anpassung unserer sozialen Strukturen beginnen wir gerade erst zu verstehen, da bahnt sich schon die nächste Revolution an: das Internet der Dinge. Zusätzlich werden jetzt alle Dinge, Geräte, Maschinen und Sensoren in das Internet integriert und darüber selbst zu Akteuren. Es entsteht eine nahtlose Verschmelzung der virtu-ellen und der physikalischen Welt.

neue dienste und Geschäftsmodelle Die Bosch Software Innovations GmbH aus Immenstaad entwickelt als Wegbe-gleiter in diesem Umfeld neue Dienste und Geschäftsmodelle. So wurde bei-spielsweise 2011 in Singapur eine Infra-struktur für Elektrofahrzeuge aufgebaut,

Durch die Kooperation von IT und Maschinenbau entstehen neue Geschäftsmodelle. Unterneh-men kooperieren mit Marktteilnehmern, mit denen sie bis heute in keiner Beziehung standen.

bosch

Das Internet der Dinge auf dem Weg in die Fabrik

Vernetzung: Das Internet der Dinge eröffnet in der Produktion und Logistik ganz neue Möglichkeiten.

„Ziel ist es, Maschinenfehler schon vor ihrem Auftreten zu prognostizieren und somit Kos-ten zu sparen.“

Dr. Stefan Ferber Bosch Software Innovations

Foto

: Bos

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in der Unternehmen, Ladestationen, Fahrzeug, Abrechnungs- und Reservie-rungsdienste miteinander verknüpft sind. Fahrer finden dadurch schnell und einfach freie Ladestationen und Anbieter werden bei der Anbindung ihrer Dienst-leistungen unterstützt.

Die Internet-der-Dinge-Technologie eröffnet auch in der Produktion und fer-tigungsnahen Logistik ganz neue Mög-lichkeiten. Acatech, die deutsche Akade-mie der Technikwissenschaften, hat in einer Studie unter dem Titel „Industrie 4.0“ die Chancen und den Handlungsbe-darf für die deutsche Wirtschaft und Wissenschaft beleuchtet.

Für die Produktion bedeutet die Ver-netzung der Dinge vor allem mehr Flexi-bilität und Agilität: Durch den Datenaus-tausch zwischen Maschinen, Produkten, Werkstücken und Systemen kann die Fa-briksteuerung flexibel an sich ändernde

Foto: ABB

Foto: Sick

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Foto: Benjamin H

aas / Fotolia

Foto: KraussMaff ei

industrie 4.0



autorVorname, name Firma, Ort

infowww.vdma-webbox.tv

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Anforderungen angepasst werden. So können Unternehmen, abhängig von der aktuellen Auftragssituation, die Produk-tionsprozesse rekonfigurieren, um vor-handene Kapazitäten und Ressourcen optimal zu verteilen. Selbst kleinste Stückzahlen können auf diese Weise bei höchster Produktivität stark individuali-siert werden.

Vorausschauende InstandhaltungWas für viele noch wie Zukunftsmusik klingt, findet heute schon in Ansätzen statt: Durch die vorausschauende In-standhaltung (Predictive Maintenance) kann zeitnah Nutzen erzeugt werden, indem die Warenwirtschaftssysteme, Maschinendatenbanken und Personal-planung besser verknüpft werden. Bosch Software Innovations arbeitet an einer Lösung, um Daten und Prozesse so zu integrieren, dass Maschinenfehler schon vor ihrem Auftreten prognostiziert und Instandhaltungen infolgedessen vor-ausschauend geplant werden können. Ziel ist es, teure Stillstände zu vermeiden und Wartungs- und Reparaturkosten durch eine bessere Planbarkeit zu opti-mieren.

Die Vernetzung über das Internet spielt auch dabei eine zentrale Rolle: Mit-hilfe von Sensoren werden zur Laufzeit Zustandsdaten von Maschinenkompo-nenten erfasst, die über das Internet an die Software übermittelt werden. Diese

nutzt Techniken des Regel- und Prozess-managements, um die Daten zu analy-sieren und so präzise Vorhersagen über mögliche Ausfallzeitpunkte zu treffen.

Über ein Service-Portal werden die gewonnenen Ergebnisse zentral über-wacht und Folgemaßnahmen organi-siert. In Kombination mit Informationen aus Warenwirtschafts- oder anderen Drittsystemen können so Dienste zur Fernwartung angeboten und Einsätze

Bosch Software Innovations GmbH, ImmenstaadDie Bosch Software Innovations GmbH, seit 2008 das Software- und Systemhaus der Bosch-Gruppe, konzipiert, entwickelt und betreibt weltweit innovative Software- und Systemlösungen im Bereich des Internets der Dinge und Dienste. Mitarbeiter (weltweit): knapp 550

linkwww.bosch-si.de

profil

autorDr. Stefan Ferber Director for Communities & Partner Networks in the Internet of Things and Services bei der Bosch Software Innovations GmbH, Immenstaad

von Technikern vor Ort geplant werden. So kann das Internet der Dinge zu einem wichtigen Teil einer Fabrik werden. W

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industrie 4.0


im blickpunkt

Die evolutionäre Veränderung der Automatisierungspyramide wird dabei so aussehen, dass sich Funktionen aus

den höheren Ebenen nach un-ten verlagern. Das bedeutet, dass Komponenten die Fähig-keit erhalten, Aufträge der überlagerten Steuerungsebe-ne auszuführen. Durch diese digitale Veredelung werden zunehmend intelligente Pro-dukte entstehen, die den Pro-duktionsprozess dank erhöh-ter Funktionalität – von der autarken Energieversorgung

bis hin zu Condition Monitoring – aktiv unterstützen können. Komponenten ver-netzen sich dann auf intelligente Art und Weise selbst, konfigurieren sich mit ei-nem Minimalaufwand und werden so den unterschiedlichen Anforderungen an Fertigungsaufträge auf selbststeuern-de Weise gerecht.

Diese intelligenten Komponenten sind in sich abgeschlossene, autonom funktionierende mechatronische Bau-gruppen. Funktionsintegration ist in die-sem Kontext für die Festo AG & Co. KG eines der zentralen Merkmale künftiger Produk tionssysteme, die Erhöhung der Funktionalität eines Gerätes oder einer Komponente bei gleichzeitiger Beibehal-tung beziehungsweise Verkleinerung des Bauraums. Dazu muss entsprechen-de Rechenleistung, auch „Intelligenz“, in die Komponente integriert oder „einge-bettet“ werden.

embedded Systems in MiniaturDie technologische Herausforderung ist dabei die miniaturisierte Realisierung von leistungsfähigen Embedded Sys-tems. Eine durchgehende Abbildung des Systemverhaltens ist nur mit mechatro-nischen Entwurfsmethoden realisierbar. Dazu gehört auch, dass Verhaltensmo-

Intelligente Komponenten bilden die Grundlage zukünftiger Produktionssysteme. Für den Anbie-ter von Automatisierungstechnik Festo spielen Basistechnologien eine fundamentale Rolle.

j Dezentrale Anlagenintelligenz, hohe Wandlungsfähigkeit, einfache Planung und Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen – in der Vision von der Produktion der Zu-kunft ist Vernetzung allge-genwärtig. Die zentrale Fab-riksteuerung wird sich evolu-tionär weiterentwickeln und zugleich werden die Mög-lichkeiten der dezentralen Selbstorganisation zuneh-mend eingesetzt. Es gilt, Mi-niaturisierungs- und Inte-grationslösungen, also die Feinwerktechnik und die Mikrosystem-technik, weiterzuentwickeln, damit im Produktionskontext reale und virtuelle Welt weiter zusammenwachsen können. Aber auch die Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen ist eine Kern-fragestellung, die im Kontext von Indust-rie 4.0 erforscht werden muss.

Foto

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Produktion der Zukunft: Die Vernetzung in dieser adaptiven Produktionsanlage in der Automobilfertigung ist allgegenwärtig.

„Funktions-integration ist für uns eines der zentralen Merkmale künftiger Produktions-systeme.“

Prof. Dr. Peter Post Festo

festo

Basistechnologien für innovative Konzepte



im blickpunkt

Foto: Festo

delle intelligenter Komponen-ten zur Verfügung stehen, die sich ins Gesamtmodell integrie-ren lassen. Für eine branchenüber-greifende Umsetzung sind entsprechen-de Standards essenziell.

Die (R)evolutionNeben klassischen Produktionskonzep-ten, die weiterhin ihre Daseinsberechti-gung behalten werden, zeichnen sich damit disruptive Entwicklungen in der Produktionstechnik ab. Wesentliche Neuerungen wie die ausgeprägte Adap-tivität von Komponenten und Sys temen verlangen entsprechende Funktionen von der Automatisierungstechnik. Die Merkmale einer bedarfsori-entierten, anpassungs- und widerstandsfähigen, wan-delbaren Fabrik, die – Stich-wort Resilienz – zum Beispiel auf Markt- oder Konjunktur-schwankungen flexibel re-agiert, stellen sich dabei wie folgt dar:

j Automatische Anpassung der Pro-duktionslinie an Auftragsbestand

j Kundenspezifische Produktion j Kleine Losgröße, One-Piece-Flow,

individuelle Produkte j Wiederverwendung von Anlagen -

teilen für neue Produkte j Automatische Inbetriebnahme und

Rekonfiguration j Kompensation ausgefallener Produk-

tionseinheiten j Kapazitätsanpassung durch Vergrö-

ßern oder Verkleinern der Anlage j Ausbalancierung der Auslastung in

einem Produktionsnetzwerk

Plug-&-Produce-FähigkeitDiese Forderungen lassen sich mit einer modularen Produktionslinie erfüllen, de-ren Einzelstationen leicht getauscht oder unterschiedlich angeordnet werden können. Diese Eigenschaft wird als Plug- &-Produce-Fähigkeit bezeichnet. Die wichtigste Herausforderung besteht dar-in, ein ebenfalls adaptives Softwarekon-zept zu realisieren, das den kompletten Produktlebenszyklus unterstützt. Neben

Lösungen aus der Natur für die Produktion der Zukunft

zeigt Festo auf der Hannover Messe 2013, Halle 15, Stand D07.

Planung und Inbetriebnah-me muss auch der laufende Be-trieb mit einem virtuellen Abbild unterstützt werden, das jederzeit die Op-timierung der Kapazität ermöglicht.

Integration über Systemgrenzen hinwegUm in der Fertigung und im ganzen Wertschöpfungsprozess einen Nutzen zu erzeugen und auf schwankende Nach-frage reagieren zu können, ist eine starke

Vernetzung in Betrieben und über die Betriebsgrenzen hin-aus ein Ansatz, der einen Aus-tausch von Kapazitäten oder Produktionsmo dulen an Partnerfirmen ermöglicht. Auch unternehmensüber-greifend lassen sich Produkti-

onslinien zusammenstellen. Somit er-geben sich Ansätze für völlig neue Ge-schäftsmodelle, die es im Kontext der wandlungsfähigen, resilienten Fabrik zu betrachten gilt – unter Einbeziehung der Anforderungen der Anlagenbetreiber und der Kosten-/Nutzenabschätzung.

Mensch und Technik wandern zusammenDer Roboter im Zeitalter der Industrie 4.0 kooperiert aktiv mit dem Menschen. Er legt mit seiner intelligenten Sensorik hu-manoides Ausweichverhalten an den Tag. Er nimmt seine Umwelt wahr und weiß auch, komplexe Situationen einzu-schätzen. Damit stellt er keine Gefahr mehr für den Menschen dar und unter-stützt Mitarbeiter bei ihren manuellen Tätigkeiten im Sinne eines industriellen Assistenzsystems. Der preisgekrönte bio-nische Handling-Assistent oder die Exo-Hand, beide von Festo, sind heute schon Vorreiter dieser Entwicklung.

Die Technik wird intelligenter und adaptiver und ist zunehmend in der Lage, sich auf veränderliche Randbedin-gungen und Eingriffe des Menschen je-derzeit einzustellen. Es wird nicht überall

autorenProf. Dr. Peter Post Leiter Forschung und Programmstrategie bei der Festo AG & Co. KG, Esslingen Bernd Kärcher Leiter Forschung Mechatronik-Komponenten bei der Festo AG & Co. KG, Esslingen

vollautomatisierte Prozesse geben, stattdessen veränderliche Prozesse. Hier ist die Möglichkeit des Menschen gefragt, direkt mit der Technik zu kommunizieren. Das heißt, Technik muss den Menschen verstehen, der Mensch muss die Technik verstehen und das auf eine intuitive Art und Weise. Da-für bedarf es einer gemeinsamen Spra-che. Das ist nichts anderes als Standardi-sierung, eine Frage, die sich auch bei Cyber Physical Systems (CPS) stellt. W

Festo AG & co. kG, esslingen Als technologiegetriebenes Unterneh-men im Bereich der Automatisierungs-technik setzt Festo auf die Entwick-lung neuer Technologien für innova-tive Produkte und Lösungen. Pneuma-tische und elektrische Antriebstechnik von Festo steht für Innovation in der Industrie- und Prozessautomatisie-rung. Umsatz: 2,1 Milliarden Euro, Mitarbeiter weltweit: 15 500, Niederlassungen: 250

linkwww.festo.com

profil

„Die Technik wird intelli-genter und adaptiver.“

Bernd Kärcher Festo

im blickpunktindustrie 4.0


im blickpunkt

j Um wettbewerbsfähig zu bleiben, setzen viele Kunden der Trumpf GmbH + Co. KG auf modernste Technik sowie effiziente und produktive Fertigungspro-zesse. Daher investiert das Ditzinger Un-ternehmen seit Jahren mit einer über-durchschnittlichen Entwicklungsquote in neue Produkte und Forschungsprojek-te. Im Geschäftsjahr 2011/12 lag sie bei 8,3 Prozent. „Die Steuerungsentwicklung trägt wesentlich zur Wettbewerbsdiffe-renzierung hinsichtlich Produktivität, Qualität und Verfügbarkeit bei“, so Klaus

Trumpf investiert in Industrie 4.0, damit Produktionsprozesse noch effizienter, flexibler und kostengünstiger werden. DerMensch wird dabei nicht überflüssig, seine Rolle ändert sich.

trumpf

„eine große chance“

Foto

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Bedienpanel: Industrie 4.0 ist erst durch die Weiterentwicklung der Steuerungstechnik möglich.

Bauer, Leiter Entwicklung Basistechnolo-gie bei der Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. Aus diesem Grund er-kennt Trumpf die Chancen der vierten industriellen Revolution und engagiert sich bei Aktivitäten rund um das Thema Industrie 4.0.

Die Produktion der ZukunftEin Kernelement von Industrie 4.0 ist die sogenannte Smart Factory, die das Inter-net der Dinge und Dienste in die Welt der Fertigung bringt und so physische und virtuelle Elemente verbindet. Diese soge-nannten Cyber Physical Systems (CPS) bestehen aus sich selbst konfigurieren-den Produktionsressourcen und den dazugehörigen Planungs- und Steue-rungssystemen. Über virtuelle Produk-tionssysteme können Fertigungsabläufe optimal geplant und Betriebs- und Produktzustände mithilfe von Echtzeit-abbildern der Produktion überwacht werden. Die Planung, Kontrolle und der Eingriff in den Produktionsprozess kann dabei von jedem Ort der Welt über das Internet erfolgen.

Die Maschinen sind als Social Machi-nes intelligent vernetzt und reagieren flexibel, eigenständig und situationsab-hängig. Sie gleichen so Belastungen aus und kompensieren Ausfälle. Gleichzeitig kommunizieren sie mit Systemen von Zulieferern und Kunden und reagieren auf mögliche Abweichungen sofort, um das Gesamtoptimum zu erreichen. Das Smart Product, das durch die Fertigung läuft, kommuniziert ebenfalls beispiels-weise über einen integrierten Chip mit seinem Umfeld. So kann der Rohling, der seinen Status und seine Historie selbst kennt, die Maschine anweisen, wie er be-arbeitet werden muss. Zudem ist der Sta-tus des entstehenden Produkts jederzeit und von überall einsehbar.

Auf den ersten Blick scheint eine so vernetzte Produktion den Menschen zu ersetzen. Doch die Mitarbeiter bekom-men eine wichtige Rolle. Sie entwickeln sich vom reinen Maschinenbediener hin zum Steuernden und Regulierenden von miteinander vernetzten Produktionsele-menten. Sie überwachen und steuern die

„Die Steuerungs-entwicklung muss zur Wettbewerbs-differenzierung bei tragen.“Klaus Bauer Trumpf Werkzeugmaschinen



im blickpunkt

Fertigungsprozesse dezentral mithilfe von neuartigen IT-ba-sierten Assistenzsystemen. Hierbei werden verstärkt mobile Geräte zum Einsatz kommen.

Standards in der entwicklungNoch ist die Smart Factory eine Zukunftsvision, obwohl einige Elemente bereits in der Praxis eingeführt sind. Trumpf bietet beispielsweise schon seit Jahren eine cloudbasierte Teleprä-senzplattform, zu der sich Kundenmaschinen vernetzen kön-nen. Doch um Industrie 4.0 im großen Stil realisieren zu kön-nen, fehlen Standards für Schnittstellen, Infrastruktur, Informationsträger und IT-Sicherheit. Insbesondere in der Ver-netzung zwischen unterschiedlichen Firmen innerhalb der Wertschöpfungskette muss die Datensicherheit gewährleistet sein. Je mehr Kommunikationsverbindungen es zwischen Ma-schinen, Unternehmen oder dem World Wide Web gibt, desto zahlreicher sind die Angriffsmöglichkeiten. Daher müssen alle Beteiligten der Smart Factory verbindliche Standards an IT-Si-cherheit erfüllen. „Die funktionierende Security ist eine we-sentliche Grundlage, ohne die eine erfolgreiche Umsetzung der Vision Industrie 4.0 nicht möglich sein wird“, bestätigt Bauer.

Sind alle Voraussetzungen erfüllt, bietet Industrie 4.0 eine große Chance für den deutschen Maschinenbau. Trumpf unter-stützt diese Entwicklung und investiert auch zukünftig in die notwendigen Technologien, mit denen die Produktionsprozes-se effizienter, flexibler und kostengünstiger werden. W

autorinevelyn konrad Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei der Trumpf GmbH + Co. KG, Ditzingen

Trumpf GmbH + co. kG, ditzingenDas Technologieunternehmen umfasst die Geschäftsfelder Werkzeugmaschinen, Lasertechnik, Elektronik und Medizin-technik. Seine Produkte und Leistungen aus der Fertigungs-technik kommen in nahezu jeder Branche zum Einsatz. Trumpf ist Technologie- und Marktführer bei Werkzeug-maschinen für die flexible Blechbearbeitung und bei indus triellen Lasern. Mit rund 60 Tochtergesellschaften und Niederlassungen ist die Gruppe weltweit vertreten. Umsatz (2011/12): 2,33 Milliarden Euro, Mitarbeiter: 9 600

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j Die Vision, Initiative und Promotion zum Thema Industrie 4.0 ist aus Sicht der Automatisierung und Produktionstech-nologie sehr zu begrüßen, ruft sie doch öffentlichkeitswirksam der Politik und Gesellschaft in Er-innerung, welch hohen Stand im weltweiten Vergleich der Maschinenbau, die Produkti-onstechnik und Automatisie-rung in Deutschland erreicht haben und wie sie dazu beitragen, durch moderne Produktionsmethoden den wachsenden Bedarf der Weltbevölke-rung zu decken.

In der Praxis sind insbesondere in Deutschland angesiedelte Produktions-systeme bereits heute in sehr flexibler Art untereinander verbunden. In diesem Sinne sind moderne Produktionsanlagen mit einer Vernetzung zu Just-in-Time-Lieferanten und -Distributionen und der Fähigkeit zu einer Fertigung in Losgröße eins bereits heute vielfach als firmenspe-zifische Vorläufersysteme von Industrie 4.0 anzusehen.

Aggregaten und Maschinen vorgeschla-gen und untersucht wurde, bei dem Fer-tigungsszenarien aus der Zusammen-stellung von Maschinenmodulen erstellt werden konnten, wobei die Maschinen-module in Internet-basierten Datenban-ken („Repositories“) beschrieben werden und suchbar sein sollen. Aus den prakti-schen Erfahrungen der existierenden Produktionstechnologie und den Anfor-derungen an Systemarchitektur, -stabili-tät, deren Sicherheit und Integrität kön-nen Erkenntnisse für die Evolution zu Industrie 4.0 gewonnen werden.

Für Beckhoff hat die Verschmelzung von Automationstechnologie und allge-meiner IT bereits vor 25 Jahren begon-nen: Seit dieser Zeit ist es technisch mög-lich und in der Praxis mehr und mehr verbreitet, Maschinen und Anlagen mit der Mainstream-Technologie der IT-Welt zu steuern und zu regeln – dem PC und, natürlich in industrialisierter Form, ei-nem Industrie-PC. SPS- und NC-Funktio-nalitäten werden damit reine Software-Instanzen für das Betriebssystem, ausgestattet mit Echtzeiteigenschaften für die spezifischen Belange der Produk-tionsumgebung. Über viele Jahre hat die-se Strategie viele Vorteile besessen, unter anderem eine zum jeweiligen Zeitraum um den Faktor fünf bis zehn höhere Leis-tungsfähigkeit bei niedrigerem Preis, Offenheit zur Integration vielfältigster technischer Systeme und Investitionssi-cherheit, weil PC-basierte Technik von einer Vielzahl von Lieferanten stammen konnte.

Der Ansatz zu CPS und offenen, viel-fältigen Interaktionen auf unterschied-lichsten Systemen ist eine logische Fort-setzung der damals begonnenen Verschmelzung von Automatisierungs-

Für die Beckhoff Automation GmbH hat die Verschmelzung von Automationstechnologie und allgemeiner IT schon vor 25 Jahren begonnen. Nun gilt es, diese Erfahrung zu nutzen.

beckhoff

Aufbruch zu neuen ufern

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Heute gibt es kaum ein technisches System, das nicht per PC bedienbar wäre.

„Ein vielseiti-ger Standard muss her.“

Gerd Hoppe Beckhoff

Aus Sicht der Produktionstechnolo-gie wird sich eine logische und evolutio-näre Weiterentwicklung zu besserer Ver-netzung und Verbindung in horizontaler

und vertikaler Richtung erge-ben: Innerhalb eines Unter-nehmens, über mehrere Ebe-nen hinweg und zwischen Unternehmen weltweit auf unterschiedlichen Ebenen werden zukünftig mehr und

mehr Daten ausgetauscht werden. Neu und zukunftsweisend ist der Ansatz, aus produktionsspezifischen Insellösungen nun allgemein verwendbare und inter-agierende Geräte, Aggregate und Syste-me (CPS, Cyber Physical Systems) zu schaffen, deren Zusammenstellung und Interaktion ohne Engineering in „Hand-arbeit“ gelingt.

erkenntnisse für Industrie 4.0 gewinnenAnsätze in dieser Art wurden vielfältig untersucht und erforscht, so beispiels-weise in dem EU-Forschungsprojekt „EU-Pass“, in dem ein offenes Ökosystem von

industrie 4.0


im blickpunkt

autorGerd Hoppe Mitglied der Geschäftsleitung der Beckhoff Automation GmbH, Verl

technologie und allgemeiner IT. Heute gibt es kaum ein technisches System weltweit, das nicht per PC bedienbar wäre. Wegen der hohen Vielfalt beste-hender Systemwelten und Technologien bietet sich auch der De-facto-Standard Industrie-PC als die offene Plattform an, auf der die Pro-duktionswelt und die IT ge-meinsam implementieren können: Die Akteure und Sys-teme der Industrie 4.0 treffen sich auf dem PC. Ein zukünf-tiger Industrie-4.0-Standard sollte vorzugsweise die von der PC-Architektur beherrsch-te Vielfalt von Kommunikati-onssystemen und Architektu-ren aufgreifen und umfassen. Ein vielseitiger Standard muss her, denn es wird wohl kaum gelingen, die Vielfalt der technischen Welten mit einer mono-lithischen Architektur und Kommunika-tionsinfrastruktur abzulösen.

etwas neues wird entstehenWirklich herausfordernd wird die Zu-sammenarbeit der Protagonisten in In-formations- und Telekommunikations-technologie (IKT) und Produktionstechnik sein: Nur mit dem Ziel, voneinander zu lernen und wirklich zu neuen Ufern auf-zubrechen, wird etwas Neues entstehen.

Die engen Randbedingungen einer kost-spieligen Produktionswelt mit Echtzeit-anforderungen und höchster Verfügbar-keit erlauben nicht, jede beliebige virtuelle Technologie der IKT in Anwen-dung zu bringen, und eine Millisekunde

für eine garantierte System-reaktion ist eben sehr wenig Zeit. Andererseits kann die Produktionstechnik viel Nut-zen aus der von einigen Unternehmen bereits lange vorgelebten nahtlosen Inte-gration der IT-Technologien im Fertigungsbereich ziehen, wenn die Bereitschaft ent-steht, Berührungsängste zu überwinden. Für die Produkti-

onstechnologie bedeutet die Zuwendung zu den beschriebenen Technologien der allgegenwärtigen CPS eine logische Wei-terentwicklung von Technologien und Prozessen, die bereits heute in vielen Produktionsbereichen Einzug halten, zu einem Win-win und gemeinsamen Innovationsprozessen mit den IKT-In-dustrien. W

Das Internet kommt in die Fabriken: Die Produktionstechnik profitiert von der bereits lange vorgelebten Integration der IT-Technologien in der Fertigung.

„Die Zusam-menarbeit der Protagonisten von IKT und Produktions-technik ist heraus-fordernd!“

Gerd Hoppe Beckhoff

von industrie 1.0 zu industrie 4.0

Quelle: Prof. Wolfgang Wahlster, DFKI

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1. Industrielle Revolutiondurch Einführung mechanischer Produktions-anlagen mithilfe von Wasser- und Dampfkraft

ende18. Jhdt.

Industrie 1.0

Industrie 2.0

Industrie 3.0

Industrie 4.0

Beginn20. Jhdt.

Beginn 70er- Jahre20. Jhdt.

heute21. Jhdt.

2. Industrielle Revolutiondurch Einführung arbeitsteiliger Massen-produktion mithilfe von elektrischer Energie

3. Industrielle Revolutiondurch Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion

4. Industrielle Revolutionauf der Basis von cyber- physischen Systemen



orientierte Mensch-Maschine- und -Sys-tem-Interaktionen neue Infrastrukturen der Arbeit, die mit deutlich höheren Komplexitäts-, Abstraktions-, Problem-lösungs- und Lernanforderungen für die Beschäftigten einhergehen. Hinzu kommt die Fähigkeit, sich zu vernetzen, selbst zu organisieren und flexibel zu steuern. Kurzum: Die subjektiven Kom-petenzen und Potenziale der Beschäftig-ten werden noch stärker gefordert sein. Gleichwohl bietet dieser Wandel Chan-cen auf interessante Arbeitszusammen-hänge, zunehmende Eigenverantwor-tung und Entfaltung.

Auswirkungen auf die ArbeitZugleich implizieren die Anforderungen der virtuellen Arbeitswelt auch Gefah-ren für den Erhalt und die Sicherung des Arbeitsvermögens. Wenn das technische Integrationsniveau ansteigt, könnten eine zunehmende Flexibilisierung, In-tensivierung sowie eine steigende Span-nung zwischen Virtualität und eigener Erfahrungswelt Raum greifen. Der Ver-

lust an Handlungskompetenz, die Erfahrung der Ent-

fremdung von der eige-nen Tätigkeit durch eine fortschreitende Dematerialisierung und Virtualisierung

von Geschäfts- und Arbeitsvorgängen wären die Folgen.

Diese Arbeitsbelas-tungen können zu

Kreativitäts- und Produktivitätsverlus-ten führen, die weder im Beschäftigten- noch im Unternehmensinteresse liegen.

Sozio-technische GestaltungsperspektiveWie sich der Arbeitsalltag in der Indus-trie 4.0 darstellen wird, ist derzeit offen. Breitflächig vernetzte Fabrik- und Pro-duktionssysteme bieten Potenziale für eine produktive Innovations- und Ar-beitskultur, die sich aber nicht im Selbst-lauf realisieren wird. Gefragt ist hier eine sozio-technische Betrachtungs- und Ge-staltungsperspektive, in der Technik- und Softwarearchitekturen in enger wechsel-seitiger Abstimmung mit einer lernför-derlichen Arbeitsorganisation und konti-nuierlichen Weiterbildungsmaßnahmen entwickelt werden. Der Fokus dieses sys-temischen Ansatzes liegt darauf, intelli-gente, kooperative, selbstorganisierte In-teraktionen zwischen den Beschäftigten und/oder den technischen Operations-systemen entlang der gesamten Wert-schöpfungskette zu ermöglichen – mit positiven Effekten für eine gute Qualität und faire Gestaltung der Arbeit sowie für die Erschließung von Effizienz-, Flexibili-täts- und Wettbewerbsvorteilen.

In dieser Perspektive kann die ge-werkschaftliche Innovationsstrategie „Besser statt billiger“ konkrete Gestal-tungskriterien für die Bewältigung der organisatorischen, personellen und tech-nologischen Herausforderungen aufzei-gen, die mit globalen Wettbewerbsanfor-derungen kompatibel sind. W

Der Wandel zu einer dezentralisierten Hightech-Ökonomie macht den Menschen nicht über-flüssig, wird aber zu großen qualitativen Veränderungen in der industriellen Arbeitswelt führen.

j Verändern werden sich sowohl die Anforderungen an die Arbeitskräfte als auch die Gestaltung der Arbeitsorganisa-tion. Indes wird die Umsetzung der In-dustrie 4.0 den Unternehmen nur gelin-gen, wenn sie den technologischen Wandel mit innovativen Organisations- und Personalkonzepten verbinden, die die Rolle des Menschen stärken.

In der Industrie 4.0 begründen virtu-elle Arbeitsplattformen und echtzeit-

ig metall

Qualität der Arbeit wird sich ändern

autorindr. constanze kurz Vorstand, Betriebs- und Branchenpolitik bei der IG Metall, Frankfurt am Main

Industrie 4.0 soll Interaktionen zwischen den Beschäftigten und den

technischen Operationssystemen ermöglichen.

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„Die subjektiven Kompetenzen und Potenziale der Beschäftig-ten werden noch stärker gefordert sein.“dr. constanze kurz IG Metall

industrie 4.0

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im blickpunkt xxxxxxxxxxxxxxxim blickpunkt industrie 4.0

gungsanlagen und Fabriken weltweit vernetzen und produktionsrelevante Prozesse punktgenau aufeinander ab-stimmen können. Auch für den Maschi-nen- und Anlagenbau bedeutet dies ei-nen epochalen Umbruch. Dieser ist mit den drei großen industriellen Revolutio-nen vergleichbar, die den Weg in die mo-derne Industriegesellschaft geebnet ha-ben: die Einführung der Dampfmaschine Ende des 18. Jahrhunderts, die Erfindung des Fließbands Ende des 19. Jahrhun-derts und schließlich die Entwicklung der elektronischen Steuerung in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts.

In ihrem Kern resultiert die nun an-stehende vierte industrielle Revolution aus der evolutionären Entwicklung und der Konvergenz zweier Technologien: Auf der einen Seite sind dies die einge-

Mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 der Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft hat die Bundesregierung die Weichen gestellt, Deutschland zum Leitanbieter und Leitmarkt zu machen.

j Der deutsche Maschinen- und Anla-genbau zählt zu den wettbewerbsfähigs-ten Industrien weltweit. Grund dafür ist nicht zuletzt die Beherrschung der Fähig-keit, komplexe, arbeitsteilige und geogra-fisch verteilte industrielle Prozesse zu steuern und gezielt technologische Inno-vationen einzusetzen. Dazu werden seit Jahrzehnten bereits Informations- und Kommunikationstechnologien genutzt. Nun müssen die Stärken genutzt werden, um die vierte Stufe der Industrialisie-rung einzuläuten: Industrie 4.0.

Weltweite VernetzungDer Megatrend Internet der Dinge und Dienste macht diese neue Qualität des flexibleren, effizienteren und optimier-ten Produzierens möglich: Unternehmen werden zukünftig ihre Maschinen, Ferti-

forschungsunion

Antwort auf zentrale Herausforderungen

Foto: Menno van D

ijk / iStockphoto

Denkende Maschine: Intelligente Fabriken (Smart Factories) sind der Inbegriff der Mission Industrie 4.0.

„Das Internet der Dinge ermög-licht es, die Fabrik zu einer intelligenten Umgebung zu vernetzen.“Prof. Dr. Henning Kagermann Forschungsunion



betteten Systeme – hochleistungsfähige „Kleinstcomputer“, die in alle möglichen Objekte integriert werden und sie so mit Intelligenz versehen. Auf der anderen Seite schreitet der Ausbau des Internets in gro-ßen Schritten voran. Soziale Netzwerke und Geschäfte im virtuellen Raum erleben eine steil anwachsende Nachfrage. Das neue Internetprotokoll IPv6 wird die Zahl der verfüg-baren IP-Adressen exorbitant vergrößern.

Völlig neue ProduktionslogikDiese technische Entwicklung vom Großrechner über den Personal Compu-ter bis zur Bereitstellung von IT-In-frastrukturen über Netzwerke führt im Zusammenspiel mit der immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung der Computer und dem Internet zunehmend zur Allgegenwärtigkeit der rechnerge-stützten Informa tionsverarbeitung (Ubi-quitous Computing). Durch das so ent-stehende Internet der Dinge und Dienste wird eine nie dagewesene Vernetzung von Ressourcen, Informationen, Objek-ten und Menschen möglich, die zahlrei-che Bedarfsfelder betrifft. Technische Grundlage bilden Cyber Physical Sys-tems (CPS), autonome eingebettete Sys-teme, die drahtlos und über das Internet vernetzt sind. Die physikalische Welt und die virtuelle Welt verschmelzen in einem gemeinsamen System.

Bezogen auf die Industrie wird es durch das Internet der Dinge technisch möglich, auch die Fabrik mit ihrem gesamten Produktionsumfeld zu einer intelligenten Umgebung zu vernetzen. Cyber Physical Systems in der Produk-tion (CPPS) umfassen demnach intelli-gente Maschinen, Lagersysteme und Be-triebsmittel, die durchgängig von der Eingangslogistik über die Produktion, das Marketing und die Ausgangslogistik bis zum Service mittels Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) verzahnt sind. Somit wird die Produktion nicht nur flexibler gestaltet, sondern es lassen sich die Möglichkeiten nutzen, die sich durch

stärker ausdifferenzierte Steuerungs- und Regelungsprozesse ergeben. Intelli-gente Fabriken (Smart Factories) sind der

Inbegriff dieser Mission. In ih-nen würde gemäß der Vision „Industrie 4.0“ durch CPPS eine völlig neue Produktions-logik herrschen: Die Produkte sind eindeutig identifizierbar, jederzeit lokalisierbar und kennen ihre Historie, den ak-tuellen Zustand sowie alter-native Wege zum Zielzustand. Die CPPS sind vertikal mit den

betriebswirtschaftlichen Prozessen ein-zelner Fabriken und Unternehmen und horizontal mit weit verteilten Wert-schöpfungsnetzwerken verknüpft – von der Bestellung bis zur Lieferung. Indus-trie 4.0 bedeutet daher nicht allein die Optimierung bestehender IT-gestützter Prozesse, sondern die Erschließung von Potenzialen aus einer differenzierten Verfolgung von Abläufen in Detail und den Gesamteffekten im Globalen. Es be-deutet zugleich die intensi vierte Verbin-dung zu Lieferanten und Kunden.

Megatrend DigitalisierungDer Industriestandort Deutschland be-sitzt gute Voraussetzungen für eine Pio-nierrolle beim Aufbau der Industrie 4.0. Zahlreiche „Hidden Champions“ gehören mit Speziallösungen zu den Weltmarkt-führern, unter den 100 deutschen klei-nen und mittleren Unternehmen (KMU) in Spitzenposition sind 22 Maschinen- und Anlagenbauer, darunter drei unter den Top Ten. Viele Vertreter im Maschi-nen- und Anlagenbau sehen den stärks-ten Hauptwettbewerber im eigenen Land. Auch im Export sind Maschinen und Anlagen neben Automobilen und chemischen Produkten die Hauptgüter.

Die deutschen Maschinen- und Anla-genbauer sehen sich auch zukünftig in einer Spitzenposition: Gut 60 Prozent rechnen mit einer verbesserten techni-schen Wettbewerbsposition in den kom-menden fünf Jahren, knapp 40 Prozent streben an, ihre jetzige Position zu hal-ten. Die vorhandenen Kompetenzen in Deutschland müssen jedoch nun zu-

sammengeführt werden. Erforderlich ist ein Transformationsprozess, der mit einer intensiven Kooperation von IKT und den klassischen Ingenieursfeldern Elektrotechnik und Maschinenbau ein-hergeht.

Die Digitalisierung ist der große Me-gatrend und der Innovationstreiber un-serer Zeit – auch für den Maschinen- und Anlagenbau. Durch konsequentes Zu-sammenführen der digitalen und realen Welt werden die zunehmende Dynamik und die Komplexität beherrschbar. Spezi-ell für Deutschland ergibt sich daraus ein hohes Wertschöpfungspotenzial. Das In-ternet der Dinge, Dienste und Daten wird dabei zur prägenden Infrastruktur für Industrie 4.0 werden. Das Zukunftspro-jekt adressiert alle großen Herausforde-rungen zur Bewältigung dieses Trends: die Wettbewerbsfähigkeit des Hochlohn-Standorts Deutschland, den demografi-schen Wandel, die Ressourcen- und Ener-gieeffizienz und nicht zuletzt die urbane Produktion. W

„Der Industrie-standort Deutschland besitzt gute Voraussetzun-gen für eine Pionierrolle.“

Prof. Dr. H. Kagermann Forschungsunion

autorProf. Dr. Henning Kagermann Präsident von acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. und Sprecher der Promotorengruppe Kommunikation in der Forschungsunion

Forschungsunion Wirtschaft-WissenschaftDie Forschungsunion ist das zentrale innovationspolitische Beratungsgremi-um zur Umsetzung und Weiterent-wicklung der Hightech-Strategie 2020 für Deutschland. Mit dieser verfolgt die Bundesregierung seit 2006 übergreifende nationale Ziele, die Forschungs- und Innovationsaktivitä-ten über alle Ressorts hinweg bündeln.

linkswww.forschungsunion.de www.acatech.de/industrie4.0

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industrie 4.0



j Industrie 4.0. bedeutet, dass alle Objekte in der Produktion mit Intelligenz und Kommunikationsmöglichkeiten aus-gestattet werden. Es ist also eine intel-ligente Vernetzung von dezentralen Informationsträgern und Informations-erzeugern.

In der Automobilindustrie sind schon heute die Karossen mit Transpondern versehen und senden Informationen über sich selbst, aber auch über das, was sie während der Produktion erfahren ha-ben – bis ans Ende des Produktionszyk-lus. Sie kommunizieren auch mit den Maschinen und den Mitarbeitern am Band: Die Informationen werden ausge-lesen beziehungsweise eingetragen.

Bei der vierten industriellen Revoluti-on steht aus Produktionssicht die Smart

Factory im Mittelpunkt. Dort werden Technologien verschmolzen, die aus der Informations- und Kommunikations-technik und aus dem Maschinenbau kommen. Die Kommunikationsfähigkeit in quasi Echtzeit ermöglicht es nun, die Prinzipien der Netzwerkökonomie auf die Produktion zu übertragen. Das heißt, hochkomplexe Abläufe können dezent-ral betrieben und optimiert werden.

Robuste Lösungen durch KommunikationWenn die Objekte in der Produktion zu-künftig miteinander „verhandeln“, um den besten Weg zu finden, beispielsweise eine Kapazitätsauslastung zu optimie-ren, dann hat der Produktioner an be-stimmten Stellen keinen Einfluss mehr. Er muss Verantwortung abgeben. Das ist

Die Forschung ist gefordert, den industriellen Kern in Europa nicht nur zu sichern, sondern auch weiter auszubauen, um global weiterhin eine entscheidende Rolle zu spielen.

fraunhofer ipa

Forschen für agile IT-Infrastrukturen

Cloud-Technologien: Auf ihnen basieren die Service-orientierten IT-Infrastrukturen für Industrie 4.0.

„Wir entwickeln IT-Infrastruktu-ren, welche die zukünftig benö-tigte Agilität ermöglichen.“Prof. Dr. Thomas Bauernhansl Fraunhofer IPA

Sensoren und Aktoren (cPS)

Mobile Ressourcen

Stationäre Maschinen und Anlagen

Montage und Fertigungslinien

Intelligente Lager

Intelligente Robotersysteme

Smart Grid

Manufacturing Apps

Werkzeuge, Teile, Material

Mitarbeiter

Mitarbeiter

Fabriken

industrie 4.0

Foto: frank peters / Fotolia


im blickpunkt

autorProf. Dr. Thomas Bauernhansl Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktions-technik und Automatisierung IPA und des Instituts für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) sowie des Instituts für Energieeffizienz in der Produktion (EEP) der Universität Stuttgart

ähnlich wie in einem Netzwerk: Jeder kann mit jedem kommunizieren und dabei entstehen sehr robuste Lösungen, die eine hohe Komplexität behandeln können. Das ist neu.

Das Fraunhofer-Institut für Produkti-onstechnik und Automatisierung IPA ist in Deutschland der Spezialist für die vari-antenreiche Serienproduktion, und mit der Industrie 4.0 geht das Fraunhofer IPA den nächsten Schritt zu noch mehr Vari-anz bei extremer Produktivität und noch kleineren Stückzahlen mit einer noch höheren Einbindung der Kunden in den Produktionsprozess. Die Stärke des Fraunhofer IPA ist die große Erfahrung bei den mechatronischen Systemen, auch bei den Embedded Systems. Die cyber-physikalischen Systeme sind eine Ausweitung des Mechatronik-Verständ-nisses vom Fraunhofer IPA mit den Mög-lichkeiten des Internets.

Dadurch, dass das IPA in Deutschland Disziplinen zusammenbringt und ent-sprechend institutionenübergreifend ar-beitet, sind die Produktioner sehr gut aufgestellt beim Thema Industrie 4.0. Die Industrie marschiert gemeinsam mit Forschungseinrichtungen und Universi-täten und wird zusätzlich unterstützt durch die Regierung. So entstehen syste-misch Innovationen mit hoher Marktbe-deutung.

Planung kann dezentral laufenDie Vorteile von Industrie 4.0 liegen auf der Hand. Die Planung zum Beispiel muss nicht mehr zentral laufen: Ein Kun-de, der im Internet ein Produkt bestellt und einen Konfigurator nutzt, erhält so-fort die Information darüber, welchen Einfluss diese Konfiguration auf den Lie-fertermin oder auch die Kosten hat. Der Kunde ist also in den Planungsprozess mit einbezogen. Auch die Auftragsab-wicklung wird letztlich von den Aufträ-gen selbst übernommen: Wenn eine Stö-rung an einer Maschine auftritt und der Auftrag dort nicht abgearbeitet werden kann, dann weiß der intelligente Auftrag, welche Ressourcen er ansprechen kann und sucht eine alternative Route in der Produktion.

Auf der Hannover Messe (HMI) wird das Projekt Virtual Fort Knox in Halle 8 seine Arbeiten vorstellen. Zur Ergeb-nispräsentation im Rahmen einer Abschlussveranstaltung am 9. April auf der HMI wird unter anderen auch der baden-württembergische Wirt-schaftsminister Nils Schmid erwartet.

linkwww.virtualfortknox.de

info

Heutige IT-Systeme sind vielfach teu-er, unflexibel und haben eine genau defi-nierte und eingeschränkte Funktionali-tät. Eine hohe IT-Effizienz, wie wir sie für Industrie 4.0 benötigen, wird zukünftig mit Service-orientierten IT-Infrastruktu-ren erreicht, die auf Cloud-Technologien basieren. Sie ermöglichen die benötigte Agilität hinsichtlich Funktionalität und Skalierbarkeit. Hier hat das Fraunhofer IPA bereits früh entscheidende For-schungsarbeit geleistet. Der vom Fraun-hofer IPA entwickelte MES-Tracking- Service kann in wenigen Minuten Funktionalitäten bereitstellen, deren Im-plementierung mit konventionellen Sys-temen sechs bis 18 Monate dauern wür-de. Im Leuchtturm-Projekt Virtual Fort Knox hat das Fraunhofer IPA gemeinsam mit seinen Partnern eine intelligente, vernetzte, skalierbare und sichere Platt-form für eine Community Cloud entwi-ckelt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass auf dieser Basis eine Vielzahl von neuen Geschäftsmodellen im Be-reich der Produktion entsteht. W

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VdMA-nachrichten SonderdruckDies ist ein Auszug aus der Ausgabe 3/2013 der VdMA-nachrichten

HerausgeberVerband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA)Lyoner Straße 1860528 Frankfurt am Main

PräsidentDr. Thomas Lindner

HauptgeschäftsführerDr. Hannes Hesse

VerantwortlichVDMA-Hauptgeschäftsführung

chefredakteurinRebecca PiniVDMA KommunikationTelefon +49 69 6603-1808 [email protected]

VerlagVDMA Verlag GmbHLyoner Straße 1860528 Frankfurt am Main

Jahrgang90. JahrgangDer Bezugspreis ist für VDMA-Mitglieder im Beitrag enthalten.

copyrightAbdrucke und Veröffentlichungen von Texten und Abbildungen aus den VDMA-Nachrichten bedürfen der vorherigen schriftlichen Zustimmung des VDMA.

Gestaltung und Herstellungmpm Corporate Communication Solutions Untere Zahlbacher Str. 13 55131 Mainzwww.digitalagentur-mpm.de

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Hauptgeschäftsführung Hartmut Rauen Telefon +49 69 6603-1331 E-Mail [email protected]

Software/Elektrische Automation Rainer Glatz Telefon +49 69 6603-1627 E-Mail [email protected]

Geschäftsstelle Jörn Lehmann Telefon +49 69 6603-1495 E-Mail [email protected]

www.vdma.org

vdma nachrichten 03 | 13 · ist das konzept einer plattform industrie 4.0 mit einer von den...

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