Beispiele für Industrie 4.0

Das hier Aufgeführte Beispiel für die Implementierung von Industrie 4.0-Konzepten basiert auf der Abhandlung "Industrie 4.0 am Beispiel einer Verbundanlage"  [  WEYRICH, Michael, et al. Industrie 4.0 am Beispiel einer Verbundanlage. Automatisierungstechnische Praxis (atp), 2014, 56.7: 52-61., PDF ]

Das flexible Management von Produktionsanlagen ist ein zentrales Thema in der Automatisierungstechnik. Neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen, die Auslastung von Produktionsanlagen zu optimieren, Produktionsspitzen zu erhöhen oder Herausforderungen in der Lieferkette schnell zu bewältigen, sind kritische Fertigungsanforderungen, die den Erfolg eines Unternehmens und des gesamten Industrieparks in der Zukunft bestimmen können.

Viele Forschungsarbeiten konzentrieren sich daher seit Jahrzehnten auf die Themen Flexibilisierung von Produktionssystemen oder Steigerung der Agilität von Produktionssystemen aus unterschiedlichen Blickwinkeln des Produktmanagements, der Fertigung, der Automatisierung und des Maschinenbaus.

Neue technologische Möglichkeiten wie Ad-hoc-Vernetzung und intelligente Steuerung, zusammengefasst unter dem Schlagwort Industrie 4.0 mit Network Physical Systems (CPS), bieten viele Chancen. Eine Zukunftsaufgabe ist es, die Produktion von Maschinen, Anlagen und Logistik in Richtung Industrie 

4.0 zu organisieren.

Daraus entstand die Idee, durch die Kombination der einzelnen Automatisierungssysteme der Institute der Autoren typische Industrie-

4.0-Szenarien aufzuzeigen.

Die Auftragsvergabe erfolgt auf Basis einer Webschnittstelle für Smartphones und kann mit verfügbaren Technologien entstehen. Automatisierte Auftragsdisposition auf Basis eines einfachen Angebotsvergabeverfahrens. Es wird ein Vergabeverfahren verwendet, das zentral ausgeführt wird. Andere Fragen der dezentralen Allokation (also dem Scheduling) müssen noch untersucht werden. Daher muss auch die Berücksichtigung komplexer Kriterien in der Produktionsplanung weiter untersucht werden.

Die einfache Registrierung und Deregistrierung des Produktionssystems erfolgt gegen die Agentenarchitektur, da das Subsystem derzeit keine Änderungen aufweist und nur abonniert oder aber deregistriert werden muss. Weitere Untersuchungen zur Neukonfiguration von Systemen zur Anpassung an sich ändernde Marktanforderungen wären eine nützliche nächste Entwicklung Die autonome Auftragsverwaltung, d. h. die Fähigkeit, an Subsysteme vergebene Aufgaben auszuführen, wird im vernetzten System über die Jade-Händlerplattform implementiert. Dieses Outsourcing muss jedoch weiter ausgebaut werden, um beispielsweise auf Störungen schnell reagieren zu können. Daher steht ab sofort ein verteiltes Demosystem zur Verfügung, um die Grundlagen von Industrie 4.0 zu demonstrieren.

Die Secure-Mail-Anforderung wurde noch nicht erfüllt, da Websockets verwendet werden. Sichere Nachrichtenübermittlung bedeutet garantierte Nachrichtenübermittlung, und eine effiziente Implementierung wird in Zukunft weiter untersucht. Achten Sie besonders auf das Konzept von WBEM. Auch der Einsatz effizienter Kommunikationsprotokolle wie MQTT spielt eine wichtige Rolle. Es ist geplant, das Szenario zu einem späteren Zeitpunkt als Referenz für die Diagnose der dezentralen Installation zu verwenden. Wenn dieselben Unterkomponenten fehlschlagen, können Sie fragen, wie dieser Fehler behoben werden kann. Für diesen Fall ist der Einsatz von OPC UA vorgesehen, um einen einheitlichen Datenaustausch im Anlagenverbund zu ermöglichen.

Was ist neu an Industrie 4.0?

Die Digitalisierung der Industrie verändert radikal die Art und Weise, wie wir produzieren, verwalten und arbeiten. Solange es diese Branche gibt, wird sie weiter wachsen. Neue Innovationen und Technologien verändern ständig die Art und Weise, wie wir Waren produzieren: Einerseits geschieht dies relativ häufig, teilweise aber auch sehr sprunghaft, was dann als Revolution bezeichnet wird. Beispiele reichen von der Entwicklung des ersten elektrischen Webstuhls – der die erste industrielle Revolution auslöste – bis zum Einsatz von Elektronik in der Massenproduktion. Heute stehen wir an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution.

Entscheidend ist: Industrie 4.0 vernetzt die industrielle Produktion intelligent mit Hilfe modernster Informations- und Kommunikationstechnologien – und sie ist revolutionär. Industrie 4.0 verbindet Großserienfertigung mit den verschiedensten Kundenanforderungen auf kostengünstige und qualitativ hochwertige Weise. Grundlage von Industrie 4.0 ist die „Smart Factory“, in der vernetzte Einheiten wie Produktionsroboter, Schiffscontainer oder Fahrzeuge über eine technische Schnittstelle unabhängig voneinander interagieren. So werden die Vorteile der Massenfertigung mit den Anforderungen der Einzelfertigung kombiniert.

Smart Factory - Was ist das?

Intelligente Einheiten sind das Fundament von Industrie 4.0. Serviceroboter kooperieren intelligent mit Menschen bei der Montage, Werkzeugmaschinen koordinieren autark Produktionsprozesse, unbemannte Transportfahrzeuge erledigen die Arbeit und arbeiten Logistikaufträge selbstständig ab. Industrie 4.0 bestimmt den gesamten Lebenszyklus eines Produkts Cradle to Cradle: vom Konzept über Recycling, Entwicklung, Produktion, Nutzung und Wartung.

Sich gegenseitig vernetzende Strukturen wurden bisher durch passive Komponenten der Produktion wie Werkzeuge, Maschinen oder Fahrzeuge mit digitalen „Sensoren“ (Augen und Ohren) und „Aktoren“ (Hände und Füße) angetrieben und zentral über ein Computersystem gesteuert. In einer Smart Factory beispielsweise übermitteln aktive Versandbehälter Informationen über eine Funkverbindung zu individuellen IDs, aktuellem Standort und aktuellen Beständen durch Sensoren – und können so effizient in Produktion oder Logistik eingesetzt werden und autark eingreifen – Menschen sind hier kaum mehr nötig. 

Die Smart Factory wird dadurch ermöglicht, dass wir Computer und Sensoren billiger und kleiner machen können und dass wir über Breitbandverbindungen verfügen (G5), um große Datenmengen schneller und effizienter auszutauschen und zu analysieren.

Welche Veränderungen ergeben sich in der Arbeitswelt?

Industrie 4.0 bedeutet nicht, dass Fabriken gänzlich menschenleer sind. Im Gegensatz dazu verändert sich die Arbeit: Mitarbeiter müssen stärker in Prozesse eingebunden werden, um beispielsweise Abläufe zu koordinieren, die Kommunikation zu steuern und Entscheidungen schnell und selbstständig zu treffen.

Da sich Informationstechnologie, Automatisierungstechnologie und Software gemeinsam weiterentwickeln, werden organisatorische Tätigkeiten anspruchsvoller und der Bedarf an interdisziplinären Fähigkeiten steigt. Natürlich müssen wir auch die Risiken der Digitalisierung im Auge behalten: Was bedeutet es, wenn die Grenzen der Arbeit verschwimmen? Was müssen wir tun, um Mitarbeiter fit für Industrie 4.0 zu machen? 

Unsere Chance durch Industrie 4.0: Wir können Arbeitsplätze, welche der Industrie durch Automatisierung verloren gegangen sind, zurück nach Deutschland holen. Mit Industrie 4.0 werden niedrige Löhne kein Argument mehr für Industriestandortentscheidungen sein. 

Fort- und Weiterbildung sind zentrale Elemente: Wichtig sind vielfältige Weiterbildungsmöglichkeiten und eine lernfördernde Arbeitsorganisation. Sowohl die berufliche als auch die akademische Bildung müssen sich im Dialog mit der Wirtschaft weiterentwickeln, um Antworten auf die Anforderungen der neuen Arbeitswelt zu geben. Hier können beispielsweise Partnerschaften zwischen Unternehmen und Universitäten bestehen.