Die Geschichte der Industrie 4.0 (Teil 3/3): Was hält die Zukunft bereit?

443686
Bild : ©metamorworks/stock.adobe.com

Während Industrie 4.0 (I40) noch laufen lernt, wird schon von Industrie 5.0 gesprochen. „Doch welche industrielle Revolution hat man in zehn Jahren gemacht?“, fragt Prof. Wolfgang Wahlster, einer der Urväter der Idee. Weil das Verständnis von Industrie 4.0 mit der Zeit immer unschärfer wurde, hatte sich das Team der SmartFactory Kaiserslautern (SF-KL) um Prof. Martin Ruskowski 2019 zu einem Analysemeeting zurückgezogen. „Wir wollten I40 nachschärfen. Das Konzept ist richtig, aber es blieb zu oft unverstanden oder fehlinterpretiert. Außerdem hatten wir mittlerweile eigene Erfahrungen in der Umsetzung gesammelt und uns lagen Daten aus der Industrie vor. Dazu kamen die neuen technischen Möglichkeiten, wie KI-Methoden oder Cloud-Systeme“, erzählt Ruskowski. „Deshalb haben wir ein Update von Industrie 4.0 formuliert: Production Level 4 (PL4).“ Kurz: PL4.

Produktion in dynamischen Lieferketten

PL4 wird seit 2020 schrittweise umgesetzt. Der erste Demonstrator fertigte einen individuell konfigurierbaren USB-Stick als Beispielprodukt. Heute ist er Teil einer Shared Production, die unter demn Namen Produktionsinsel_JAVA an mehreren Standorten einen Modell-LKW herstellt. Aktuell wird die Insel so erweitert, dass sie zusätzlich Bauteile für den kleinen LKW produzieren kann, der einen Platzhalter für ein beliebiges Produkt darstellt. „Die Vernetzung arbeitet über Datenräume, das gibt uns viele neue Optionen“, sagt Ruskowski. „Zukünftig können wir Güter in dynamischen Lieferketten herstellen. Softwareagenten organisieren und überwachen die Fertigung, was durch Verwaltungsschalen (VWS) möglich wird.“ Als Ziel ist eine resiliente Produktion formuliert, die auf Lieferkettenengpässe oder Ausfälle von Produktionsmitteln schnell reagieren kann. Durch die VWS kann außerdem Nachhaltigkeit von Anfang an auf den Shopfloor implementiert werden, weil etwa Energie-Verbräuche messbar sind. Dadurch, dass außerdem die Fertigungshistorie jedes Assets über die VWS bekannt ist, ist auch die Wiederverwertung von Bauteilen in einer Kreislaufwirtschaft umsetzbar.

Einige Ideen von PL4 finden sich in den neuen Skizzen der Initiative Manufacturing-X wieder, an der auch die SF-KL mitgewirkt hat. „Mir ist es egal, wie das Kind am Ende genannt wird,“ sagt Ruskowski. „Die Hauptsache ist, dass wir für die Zukunft gewappnet sind.“

Das CSS-Modell

Die verteilte Produktion basiert auf dem CSS-Modell (Capability, Skills und Services) der Plattform Industrie 4.0. „Skills werden durch Capabilities beschrieben,“ erklärt Dr. Magnus Volkmann. „Das heißt, eine Capability ist eine abstrakte, generische Beschreibung von einem oder mehreren Skills, die in einer Reihenfolge ausgeführt werden.“ Diese bilden wiederum Services, wie etwa Fräsen oder Bohren, die im Datenraum angeboten werden können.

In Zukunft soll ein Produkt angeben, dass es beispielsweise eine Vertiefung in einem Aluminiumbauteil benötigt. Diese könnte technisch mittels Bohrung oder Fräsung umgesetzt werden. Im Datenraum melden sich dann die Services, die die Vertiefung vornehmen könnten. Die Angebote enthalten etwa Preis, Arbeitsdauer, Energieverbrauch oder den CO2-Ausstoß. „Die Skills und Capabilities sind hinter den angebotenen Services gekapselt,“ sagt Ruskowski. „Solange die Vertiefung gemäß den angegebenen Maßen realisiert wird, ist es unwichtig, wie das technisch geschieht oder welcher Hersteller dahintersteckt. Die Arbeit könnte auch per Hand umgesetzt werden.“ Eine solche Interoperabilität wurde vereits in der Industrie 4.0 als Schlüsselelement formuliert.

Die Produktionsinsel_JAVA

Die Produktionsinsel besteht aus verschiedenen Modulen, wie etwa Lagerhaltung, Bauteilschleuse, Datenbetankungsmodul, Montageplatz oder Qualitätskontrolle. Sie sind logistisch mit einem Schienensystem in Form einer Acht verbunden, sodass die Elemente flexibel angefahren werden können. Das An- und Abdocken der Module funktioniert nach dem ‚Plug & Produce‘-Konzept, die Zertifizierung der neu konfigurierten Anlage geschieht automatisch. Die zu produzierenden Bauteile nutzen gemeinsam die angebotenen Services. „Das ist es, worum es im Kern bei der Vision von PL4 geht. Maximale Variabilität“, sagt Ruskowski. „Auch Multiagentensysteme oder Knowledge-Graphen kommen zum Einsatz.“ In der Vision von PL4 kennt ein Produkt seine Eigenschaften, stellt sich selbst in einem Datenraum vor und bittet um Angebote zu seiner Fertigung. Maschinen oder Software melden sich mit den Services, die die genannten Wünsche erfüllen können. Die Koordination der Produktionsschritte übernehmen Softwareagenten. Letztlich wird das Produkt selbständig durch die dynamisch anpassbaren Lieferketten geroutet. Dabei ist denkbar, dass die Produktwunschliste den Hinweis enthält, dass wenig CO2 anfallen darf. „Dann werden die sparsamsten Maschinen im Datenraum ausgesucht“, sagt Ruskowski. „Denn über die VWS wird der CO2-Verbrauch transparent.“

Safety im Blick

„Aber wir können erfinden, was wir wollen, am Ende muss es sicherheitstechnisch zertifiziert sein,“ sagt Ruskowski. Aktuell entwickelt die SF-KL einen Safety-Use-Case, der auf der Hannover Messe 2024 vorgestellt werden soll. Dieser umfasst mehrere Szenarien und wird in Zusammenarbeit von TÜV Süd, Pilz und B&R Automation umgesetzt.

Vom Modell zum Produkt

Auf dem Shopfloor ist Production Level 4 bereits angekommen. Im Forschungsprojekt Twin4Trucks kooperiert die SF-KL seit 2022 in einem Konsortium u.a. mit der Daimler Truck AG (DTAG). „Die DTAG möchte ihre Daten besser auswerten können“, sagt Ruskowski. „Dazu müssen die Datenströme durchgängig organisiert werden. Wir haben als Lösung einen Digital Foundation Layer, eine Art digitaler roter Faden, vorgeschlagen, der in einem Datenraum arbeitet.“ Das PL4-Ökosystem in Kaiserslautern dient als Testbed. „Nun steht bei uns ein Montage- und Prüfstand für tonnenschwere Bauteile der Daimler Trucks, während 2m weiter unser kleiner Modell-LKW gebaut wird“, sagt Ruskowski.

Richtschnur für die Produktion

Industrie 4.0 ist und bleibt die Richtschnur für die Produktion der Zukunft. Die Weiterentwicklung durch Datenräume oder KI-Methoden zeigt, dass die vierte industrielle Revolution noch in vollem Gange ist.



  • VDMA Robotik + Automation wählt neuen Vorstand

    VDMA Robotik + Automation wählt neuen Vorstand

    Der VDMA Robotik + Automation hat im Rahmen seiner Mitgliederversammlung einen neuen Vorstand gewählt. Als neuer Vorsitzender folgt Hahn Automation-CEO Frank Konrad auf Wilfried Eberhardt.

    mehr lesen: VDMA Robotik + Automation wählt neuen Vorstand

  • Siemens und Zscaler kooperieren

    Siemens und Zscaler kooperieren

    Siemens und Zscaler arbeiten zusammen, um Kunden den sicheren Zugriff vom Arbeitsplatz im Büro oder mobil auf Operational-Technology(OT)-Systeme und -Anwendungen im Produktionsnetzwerk zu ermöglichen.

    mehr lesen: Siemens und Zscaler kooperieren

  • Bechtle erwirbt Open Networks

    Bechtle erwirbt Open Networks

    Der österreichische Ableger von Bechtle hat Open Networks erworben. Die neuen Spezialisten bringen insbesondere Erfahrung in den Bereichen Application Services, Datacenter, Security und Netzwerk mit. Die Firma betreut rund 250…

    mehr lesen: Bechtle erwirbt Open Networks

  • Wie Firmen Innovationspotenzial freisetzen

    Wie Firmen Innovationspotenzial freisetzen

    Viele Konzepte etwa für Modern Workplaces und Digitalisierung hinterfragen Unternehmenskonzepte, die auf traditionelle Strukturen und Hierarchien setzen. Robert Lindner, Senior Regional Director & Country Manager Germany bei Red Hat, hat…

    mehr lesen: Wie Firmen Innovationspotenzial freisetzen

  • Blue Yonder gehört jetzt Panasonic

    Blue Yonder gehört jetzt Panasonic

    Panasonic hat sämtliche Unternehmensanteile des IT-Plattformanbieters Blue Yonder erworben. Der Kauf ist Teil der Konzern-Strategie, einzelne Geschäftsfelder zu stärken. Blue Yonder bewertet die Investition mit 8,5 Milliarden US-Dollar.

    mehr lesen: Blue Yonder gehört jetzt Panasonic

  • Maschinenbauern gehen Komponenten aus

    Maschinenbauern gehen Komponenten aus

    Die Auftragsbücher im Maschinen- und Anlagenbau füllen sich, aber immer mehr Firmen verzeichnen Engpässe in ihren Lieferketten. Auch der Fachkräftemangel wird vermehrt zum Problem. Zu diesen Erkenntnissen kommt der VDMA…

    mehr lesen: Maschinenbauern gehen Komponenten aus

  • 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

    25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

    Erwartungen an die Post-Covid-Zeit 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen 70 Prozent der Fertigungsunternehmen rechnen mit einem Wachstum ihrer Branche, gaben die Teilnehmer in einer Umfrage von CBAF an.…

    mehr lesen: 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

  • Cyberangriffsrisiko reduzieren

    Cyberangriffsrisiko reduzieren

    Bei sechs von zehn (63%) Cyberangriffen, die vom Kaspersky Global Emergency Response Team untersucht wurden, setzen die Angreifer Brute-Force-Methoden ein und nutzen Schwachstellen aus, um die IT-Systeme eines Unternehmens zu…

    mehr lesen: Cyberangriffsrisiko reduzieren

  • Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

    Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

    Schreiende Kinder, ungewohntes Arbeitsumfeld und schlechte Büroausstattung: Das Arbeiten im Homeoffice ist nicht für alle Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer nur angenehm.

    mehr lesen: Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

  • Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

    Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

    In Teilen der IT-Welt dominiert die Meinung, dass einige Systeme keinen Endpoint-Schutz benötigen. Diese Einschätzung ist häufig für solche Geräte anzutreffen, die isoliert und nicht mit dem Internet verbunden sind…

    mehr lesen: Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

  • Top Malware im August 2021

    Top Malware im August 2021

    Check Point Research hat den Global Threat Index für August 2021 veröffentlicht. Formbook ist nun die am weitesten verbreitete Malware in Deutschland.

    mehr lesen: Top Malware im August 2021

  • Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

    Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

    Die 16. FMB – Zuliefermesse Maschinenbau findet vom 10. bis 12. November 2021 im Messezentrum Bad Salzuflen statt. Zu den Topthemen kürte Veranstalter Easyfairs die Oberflächentechnik und Digitalisierung.

    mehr lesen: Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie