Roboter in der Fertigung 3alexd
Technik

Industrie 4.0 in Deutschland: ein Lagebericht

Von Show- zu Businesscases

Lesezeit ca.: 4 Minuten
Monique Opetz

Monique Opetz

Freie Journalistin

Trotz aller Euphorie für das Trendthema – Industrie 4.0 ist bisher nur einseitig in der Wirtschaft angekommen. Die meisten Anwendungen konzentrieren sich auf den Maschinenbau und Automatisierungslösungen. Das volle Potenzial von Vernetzung, Selbststeuerung und Digitalisierung wird selten ausgeschöpft.

15. Dezember 2016

Komplett vernetzte Fertigungsprozesse, Highspeed-Fabriken und vollautomatische Prozessketten – diese Zukunft der Industrie haben die Besucher der Hannovermesse 2016 in vierhundert Industrie 4.0-Showcases gesehen und erlebt. „Jetzt geht es darum, diese Lösungen zu implementieren und die Geschäftsmodelle zu verdeutlichen“, sagte Dr. Friedhelm Loh, Vorsitzender des Ausstellerbeirats, auf der weltweit größten Industriemesse.

Einer dieser Showcases ist der KUKA Coffee 4.0: Zwei Roboter bereiten Kaffee eigenständig zu – von der Aufnahme der Bestellung über das Zubereiten bis zur Ausgabe, individuell nach den Wünschen der Besucher. Der Kaffeebecher ist mit einem Strichcode versehen und wird von den Robotern gescannt. Vorher hat der Kunde seine Wünsche ebenfalls über diesen Strichcode per Smartphone eingegeben. Der frisch aufgebrühte Kaffee zeigt: Das individualisierte Produkt in der industriellen Fertigung ist möglich. Vernetzte, digitale Produktion wird voll umgesetzt. Die benötigten Anlagendaten sind in der Cloud gespeichert. Sie können so mobil von überall abgerufen werden.

Doch wie kann dieser Showcase von der Bühne der Hannovermesse in die Fabrikhalle übertragen werden? Gibt es bald nicht nur Kaffee 4.0, sondern auch das Auto 4.0 - vollautonom produziert und auf die Wünsche des Kunden individuell zugeschnitten?

Assistenzsysteme stehen im Vordergrund

Bis es soweit ist, wird es, wenn es überhaupt dazu kommt, noch dauern. Denn zahlreiche Anwendungen in Deutschland befinden sich noch in einer frühen Entwicklungsphase oder sind Pilotprojekte, besagt die aktuelle Bitkom-Studie „Industrie 4.0 – Status und Perspektiven“. Insbesondere komplexe Anwendungen mit einem hohen Vernetzungsgrad hängen in diesem Status fest. Der Maschinenbau ist mit Abstand der Branchensektor mit den meisten Anwendungsfällen (ca. 30 Prozent). Das Gros der realen Anwendungen fällt unter die Kategorie „Assistenzsysteme“ (ca. 40 Prozent), dabei stehen „Automatisierungslösungen“ im Vordergrund, ergänzt durch „Lösungen zur Steigerung der Energie-Effizienz“, schreiben die Verfasser der Studie.

Dr. Thomas Bergs, Geschäftsführer am Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie (IPT), nennt dafür folgende Gründe: „Wir bewegen uns von einer Engineering Excellence langsam und schrittweise in die digitale Welt. Der erste Schritt in Richtung Autonomie ist in der Regel, Maschinen zu befähigen, einen höheren Automatisierungsgrad zu erzeugen. Aber bis das Zusammenspiel verschiedener Systemkomponenten – auch aus der digitalen Welt – funktioniert, muss noch einiges passieren. An diesem Punkt sind wir aktuell noch nicht.“

Industrie 4.0-Lösungsansätze – drei Beispiele aus Deutschland:

Ein Blick auf die virtuelle Landkarte der Plattform Industrie 4.0, die Fortführung des Projekts Industrie 4.0 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, bestätigt diese Einschätzung. Sie zeigt aber auch, mit welchem Interesse die Möglichkeiten der digitalen, vernetzten Produktion ausgelotet werden. Die Karte bündelt aktuell 260 Anwendungsfälle, die Industrie 4.0-Prinzipien umsetzen. 142 davon mit dem Status „Marktreife oder produktiver Einsatz“. Die restlichen Praxisbeispiele sind Forschungs- und Entwicklungs- oder Pilotprojekte. Drei Beispiele:

1. Autonome Instandhaltung durch selbststeuernde Maschinenüberwachung

Die von Schaeffler entwickelten Condition-Monitoring-Systeme und Sensortechnologien ermöglichen es, Maschinen und Produkten, ihren Zustand sowie den Wartungsbedarf selbst zu diagnostizieren. Neben Monitoring-Daten wie etwa Schmierzustand oder Verschleißpartikel, können auch Drehzahlen und Kräfte exakt gemessen werden. Ein E-Motor, der von einem Sensorlager überwacht wird, liefert die Daten an die Steuerung. Diese vergleicht Ist- und Sollwerte und stößt entsprechende Wartungsaktionen an.

2. Datenaustausch in Echtzeit in der landwirtschaftlichen Produktion

Betriebe im Ackerbau bewirtschaften ihre Felder oft in Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern und unterschiedlichen Maschinenparks. Um eine effiziente Zusammenarbeit zu gewährleisten, entwickelte die Deutsche Telekom Farming 4.0. Dahinter verbirgt sich ein hersteller- und betriebsübergreifender Datenaustausch in Echtzeit. Erntebeteiligte und Maschinen senden mit mobilen Endgeräten Daten über das LTE-Netz der Telekom an Cloud Server. Optimale Wege und Übernahmezeitpunkte werden dort in der Connected Industry Plattform berechnet und per App sofort an alle Beteiligten übermittelt. So kann etwa die Logistik für Bestell- und Ernteprozesse effizient geplant werden.

3. Digitale Produktion in der Metallteilebearbeitung für Losgröße 1

Die 3D-Schilling GmbH fertigt Formen für den Spritzguss in Losgröße 1. Die Beschreibung der Produkte und Arbeitsfolgen laufen komplett digital. Durch RFID werden Werkzeuge und Werkstücke identifiziert, Abläufe in der Fertigungslinie werden über ein zentrales System gesteuert. Verschiedene Metallbearbeitungsmaschinen sind dabei in zwei Fertigungslinien intelligent miteinander verbunden. Am Ende werden die Werkzeuge und -stücke vermessen und automatisch bewertet. Mit dem Industrie 4.0-Lösungsansatz konnten die Fertigungszeiten für die Einzelteile stark verkürzt werden.

Neue Geschäftsmodelle sind rar

Obwohl die genannten Praxisbeispiele von Datenanalyse und -austausch profitieren, sind sowohl datengetriebene, vernetzte Anwendungen als auch neue Geschäftsideen in der Minderheit, ist im Fazit der Studie zu lesen. Der Grund: „Vernetzte Anwendungen mit dem Ziel der Integration horizontaler und vertikaler Wertschöpfungsketten besitzen eine erhebliche Komplexität und stellen hohe (teilweise noch ungelöste) Anforderungen an Interoperabilität, Sicherheit und Datenschutz.“ Der Weg zur digitalen Transformation ist lang.