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Industrie 4.0: Wenn das Werkstück der Maschine Anweisungen gibt

Die Fabrik der Zukunft soll mit der heutigen wenig gemein haben: Das Werkstück verlangt nach Aktion, Maschinen kommunizieren miteinander, aus dem Arbeiter wird ein Augmented Operator. Ein Teil der Technik steht bereits zur Verfügung. Um die Industrie 4.0 umzusetzen, braucht es aber noch einige Arbeit.

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Industrie-4.0-Vorführanlage des DFKI (auf der Hannover Messe 2015): Interesse in den letzten Monaten stark gestiegen
Industrie-4.0-Vorführanlage des DFKI (auf der Hannover Messe 2015): Interesse in den letzten Monaten stark gestiegen (Bild: DFKI)

In dem Film Moderne Zeiten steht Charlie Chaplin am Fließband in einer Fabrik. Seine Arbeit besteht darin, zwei Schrauben mit zwei Schlüsseln gleichzeitig festzuziehen. Natürlich geht das nicht lange gut. Spätestens als der Fabrikdirektor den Takt deutlich erhöht, bricht das Chaos aus. In der Fabrik der Zukunft soll das nicht mehr passieren können: Maschinen übernehmen die Arbeit - intelligente Maschinen, die vernetzt sind und miteinander kommunizieren.

Diese Maschinen handeln unter sich aus, welche von ihnen eine Aufgabe erledigt. Sie sind mit Sensoren ausgestattet und übermitteln den Rechnern des Besitzers oder des Herstellers deren Daten - über den Zustand der Auslastung etwa. Das soll über die Produktion hinaus neue Geschäftsmodelle ermöglichen.

Das Schlagwort ist vier Jahre alt, das Konzept älter

Industrie 4.0 heißt das Schlagwort, das 2011 geprägt wurde. Geforscht und entwickelt wird an der Fabrik der Zukunft aber schon länger: Vor gut zehn Jahren etwa hat das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) eine Initiative Smart Factory initiiert. Eine frühere Version der intelligenten Fabrik haben wir uns auf der Cebit-Messe 2009 von einem DFKI-Forscher erklären lassen.

Ein Jahrhundert vor Chaplins Film begann die Industrialisierung mit der Dampfmaschine. Sie ermöglichte es, Produkte maschinell in großen Mengen herzustellen. Die Veränderung der Produktionstechnik bedeutete einen tiefgreifenden Wandel in der Geschichte der Menschheit. Zuvor hatte es nur eine Umwälzung gegeben, deren Auswirkungen ähnlich weitreichend waren: als der Mensch in der Jungsteinzeit sesshaft geworden war.

Das Fließband ermöglichte die Massenproduktion

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Gut zwei Jahrzehnte war die Fließbandfertigung alt, als Chaplin seinen Film drehte: 1913 lief bei Ford das erste Model T vom Fließband und läutete damit das Zeitalter der Massenproduktion ein: Plötzlich liefen Tausende und Abertausende gleicher Produkte vom Band. Die zweite industrielle Revolution wurde diese Entwicklung genannt.

Es folgte Umwälzung Nummer drei: die Einführung von Computern in die Produktion. Der Mensch gibt nur noch etwas vor, und der Computer regelt den Rest. Das Prinzip war aber noch das gleiche wie in Charlies Fabrik: Eine zentrale Instanz steuerte die Produktion. Und jetzt sind wir bei der vierten industriellen Revolution angekommen: einer dezentral organisierten Produktion.

Das Werkstück verlangt eine Aktion

Das soll sich in Zukunft ändern: Nicht mehr eine zentrale Instanz - sei es ein Mensch oder ein Computer - sagt der Maschine, was sie mit einem Werkstück machen soll. Sondern das Werkstück kommt zu einer Maschine und verlangt eine Aktion. Dann wird es zur nächsten transportiert, fordert den nächsten Produktionsschritt ein, bis am Ende ein Produkt herauskommt, das es möglicherweise kein zweites Mal gibt. "Losgröße eins" lautet das Mantra der Industrie 4.0: ein Einzelstück, das auf einer Fertigungsstraße produziert wurde.

Cyber-physische Systeme werden die Komponenten genannt, die für eine solche Produktion nötig sind. Ein System besteht aus einem Objekt mit einer eineindeutigen Kennzeichnung - etwa einem QR- oder Barcode - und einer Maschine mit einem Lesegerät, die die Kennung auslesen und eine Aktion durchführen kann.

Ein cyber-physisches System braucht kein Ethernet

"Das", so beschreibt es Joachim Seidelmann im Gespräch mit Golem.de, "ist für uns das einfachste cyber-physische System." Ein solches System müsse "nicht zwingend einen RJ-45-Stecker haben." Seidelmann leitet das Kompetenzzentrum Digitale Werkzeuge für die Produktion am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart.

Mit einem so einfachen System lässt sich natürlich nicht viel anfangen. Eine Fabrik erfordert deutlich mehr Komplexität - inklusive RJ-45-Stecker, also Vernetzung. System of Systems nennen die Fraunhofer-Forscher das: eine Zusammenfassung von Einzelkomponenten, die im Idealfall zusammen mehr Funktionen bieten als die Einzelkomponenten.

Wie ein solches System of Systems, eine Fabrik der Zukunft, aussehen kann, hat das DFKI kürzlich auf der Hannover Messe gezeigt.

Automatische Fabrik stellt Visitenkartenetuis her 
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Cok3.Zer0 12. Mai 2015

Bei der Platinenherstellung gibt es bereits Losgröße Eins, man kann individuell...

mich 11. Mai 2015

Das klingt ungefähr, als würdest du sagen "Brötchen sind out - Backwaren sind...

deadeye 08. Mai 2015

Mit einer Schraube wird das kaum realisierbar sein. Nimm irgendein Produkt, dass z.B...

Booth 08. Mai 2015

Dazu der passende Mini-Film auf Youtube, der das ganze noch viel drastischer und...


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