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Industrie 4.0 ist ein im Jahr 2012 ins Leben gerufenes Zukunftsprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Ziel dieses Projektes ist das Vorantreiben der Vernetzung von Maschinen und Produktionsstätten mit Informationstechnologien in der Industrie. 

Diese Serie vermittelt Grundlagenwissen und informiert über das Potenzial und die Grenzen des Projekts Industrie 4.0. Sie basiert auf einer Studie von flyacts:

Teil 1Begriffsbestimmung, Möglichkeiten, Chancen & Potenziale, Beispielprojekte
Teil 2Experteninterviews: qualitative Befragung des Mittelstandes
Teil 3Zukunftsszenario 2025 und Fazit
 
 
 
 
 
 
 
 

Begriffsbestimmung


Die Schaffung intelligenter Systeme zur

  • Steuerung und Optimierung von Wertschöpfungsketten in Echtzeit 
  • zum besseren Monitoring, zur Realisierung autonomer Entscheidungsprozesse und
  • zur stärkeren Integration von Kunden und Geschäftspartnern in die Unternehmenstätigkeit

sollen erreicht werden. Sogenannte Smart Factories sollen entstehen, welche autonome Entscheidungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette treffen können. 

Die Bedeutung des Zukunftsprojektes des BMBF wird durch die Endung 4.0 hervorgehoben. Sie steht für das Einberufen einer vierten industriellen Revolution. Die erste industrielle Revolution war durch den Einsatz von Wasser- und Dampfkraft zur Mechanisierung geprägt, die zweite durch Massenfertigung im Hintergrund von elektrischer Energie und die dritte als Digitale Revolution durch den Einsatz von IT und Elektronik zur Produktionsunterstützung. Die vierte Revolution soll durch eine intelligente Maschinen-IT-Vernetzung gekennzeichnet sein und dadurch Ressourceneffizienz und Flexibilität vorantreiben (Bundesregierung für Bildung und Forschung Referat IT-Systeme, 2013).

Der Unterschied zur bisherigen weitverbreiteten Automatisierungstechnik bestehe in der gesamtheitlichen Vernetzung und dem Einsatz des Internets. Damit sollen Insellösungen und reine Verkabelungen der Vergangenheit angehören. Ziel ist die "Verschmelzung der IT-Welt mit der klassischen Automatisierungstechnik" (GTAI, 2012).

Für diese Verschmelzung sind eingebettete Systeme (Embedded Systems) in den Maschinen notwendig, welche durch die Kopplung zu globalen Netzen (Internet) zu Cyber-Physical-Systems (CPS) werden - der Basis von Industrie 4.0.

Eingebettetes System (Embedded System): 
Ist eine Art Kleinstrechner, der programmierbar ist und über eine eigene Speicherkapazität verfügt (GTAI, 2012).

Cyber-Physical Systems (CPS): CPS umfassen eingebettete Systeme, Produktions-, Logistik-, Engineering-, Koordinations- und Managementprozesse sowie Internetdienste, die mittels Sensoren unmittelbar physikalische Daten erfassen und mittels Aktoren auf physikalische Vorgänge einwirken, mittels digitaler Netze untereinander verbunden sind, weltweit verfügbare Daten und Dienste nutzen und über multimodale Mensch-Maschine-Schnittstellen verfügen. Cyber-Physical Systems sind offene soziotechnische Systeme und ermöglichen eine Reihe von neuartigen Funktionen, Diensten und Eigenschaften.” (Kagemann; Wahlster; Helbig, 2013, S.84)


Möglichkeiten, Chancen & Potenziale


Durch die Verschmelzung von Informations- und Automatisierungstechnologien ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, die für Unternehmen diverse Potenziale aufdecken. Einige Chancen sollen nachfolgend aufgezeigt werden, diese stellen jedoch nur einen Teil der Vielfältigkeit dar.

Verbesserte Wettbewerbsstellung durch mehr Service

Im B2B können Unternehmen Maschinen und Geräte herstellen, die durch Informationstechnologien neue Servicefunktionen bieten. So würde ein Zusatznutzen für die Business-Kunden geschaffen, der zum Beispiel eine drahtlose Fernwartung oder das direkte Steuern, Auslesen und Optimieren von Produktionsprozessen in Echtzeit ermöglicht. In Hinblick auf den steigenden internationalen Druck könnte dies entscheidende Wettbewerbsvorteile bringen und die Stellung im Markt langfristig sichern. Dr. Sauer, Stellvertreter des Institutsleiters/Geschäftsfeld Automatisierung Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB), äußerte dazu folgendes Statement:

“Es ist absehbar, dass Maschinen- und Anlagenbauer Apps rund um ihre Maschinen anbieten, so dass der Betreiber beispielsweise über mobile Geräte zugreifen oder ggfs. sogar die Anlage bedienen kann. Die Maschine könnte beispielsweise selbst Kennzahlen über ihre Verfügbarkeit berechnen.” (Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, 2012, S. 22)

Gestützt sei die Aussage durch Studienergebnisse des Ifo-Instituts für die Europäische Kommission, dass Zusatzleistungen mit Sicherheit die globale Wettbewerbsfähigkeit des Maschinen- und Anlagebaus stärken werden. Zudem seinen maschinennahe Dienstleistungen weniger anfällig für Absatzschwankungen und unabhängiger von Investitionszyklen (Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, 2012, S. 22)

Produkt-Alleinstellungsmerkmale und Komfort für den Endverbraucher

Auch im B2C-Bereich eröffnen sich neue Chancen. Kunden könnten dann Ihre elektrischen Geräte per Touch mit einer App auf dem Smartphone steuern und Zusatzinformationen erhalten. Ein Beispiel ist die Steuerung der Waschmaschine über eine App. Der Nutzer könnte die Startzeit und das Programm wählen und Informationen über die richtige Waschzeit und -temperatur erhalten, die auf die jeweiligen Textilarten abgestimmt sind (GTAI, 2012).

Optimiertes Kostenmanagement & verbesserte Qualitätsüberwachung

Die Vernetzung des gesamten Wertschöpfungsprozesses eines Unternehmens ist innerhalb von Industrie 4.0 kennzeichnend für die Smart Factory. In dieser intelligenten Fabrik können Maschinen und Lagersysteme miteinander kommunizieren und Vorgänge autonom nach festgelegten Parametern auslösen. Werden diese produktionstechnischen Prozesse mit betriebswirtschaftlichen verknüpft, kann der Weg eines Produktes entlang aller Produktionsstufen dokumentiert werden. Dadurch könnten unter anderem Engpässe festgestellt und Auftragsstatus nachverfolgt werden, was neue Möglichkeiten für das Kostenmanagement und die Qualitätsüberwachung bietet (GTAI, 2012).

Flexibilisierung und Individualisierung von Fertigung und Produktion

Eine schnelle Reaktion auf Veränderungen kann für den unternehmerischen Erfolg entscheidend sein. Durch Industrie 4.0-Maßnahmen können Prozesse transparent dargestellt und eingesehen werden, wodurch effektive Entscheidungen getroffen werden können. Fällt beispielsweise ein bestimmter Zulieferer aus, so können Auslastungen zeitnah an anderer Stelle erhöht und Ausfälle kompensiert werden. 

Auch können Kundenwünsche, die bereits in der Vertragsphase vereinbart wurden, wie beispielsweise unterschiedliche Lackfarben, automatisiert umgesetzt werden, ohne das ein Umprogrammieren an der jeweiligen Produktionsstufe erfolgt (BITKOM).


Beispielprojekte/ Vorreiter/ Pioniere


Signalwandler ermöglicht Zustandsüberwachung per Ethernet

Das Unternehmen Weidmüller bietet weltweit Produkte, Lösungen und Services im industriellen Umfeld von Energie, Signalen und Daten an. Angetrieben durch Industrie 4.0 haben sie den ACT20C-Signalwandler auf den Markt gebracht. Der Signalwandler empfängt kontinuierlich Informationen zum Gerätestatus, Signalen und Daten der Maschine/Anlage und leitet diese an vernetzte Computer- und Steuerungssysteme weiter. So können Diagnosen gestellt und Störungen im Anlagebetrieb schnell behoben werden. Dadurch wird mehr Transparenz geschaffen, welche zur Prozessautomatisierung beitragen (Weidmüller Gruppe).

 

Praktische Anwendung: Auftragsverfolgung für den Kunden

Was Kunden bei der Sendeverfolgung Ihrer Pakete mittlerweile als selbstverständlich ansehen, hat die Firma Balver Zinn Josef Jost GmbH & Co.KG nun auch für Ihre Kunden realisiert. Über den Browser kann eine Web-App aufgerufen werden, die Einblicke in den Produktionsprozess gewährt. Den Kunden wird eine Chargenanalyse des Auftrages bereitgestellt. Diese direkte Verbindung ermöglicht den Kunden eine selbstständige und dadurch schnelle Kontrolle der Grenzwerte. Zudem können die Nutzer den direkten Kontakt zum jeweiligen Ansprechpartner herstellen und sich über das Unternehmen und deren Produktvielfalt in einer kompakten und übersichtlichen Form informieren können (BALVER ZINN Josef Jost GmbH & Co. KG, 2014; BALVER ZINN Josef Jost GmbH & Co. KG).

 

Mehr Kundenservice bei der Maschinenbedienung: Der Werkzeug-Finder

Die Walter AG wurde 1919 gegründet und beschäftigt sich seit jeher mit der Werkzeugherstellung für die Metallzerspanung. Um ihren Kunden einen besonderen Service zu bieten, hat die Walter AG eine App für Tablet-PCs entwickelt, in denen Kunden für ihr jeweiliges Projekt bzw. Aufgabengebiet das richtige Werkzeug und nützliche Informationen finden können. Darüberhinaus können Flyer und Kataloge bequem und mobil durchgeblättert sowie offline gespeichert werden. Die App kann auf Android- und iOS-Geräten installiert werden und ist in 17 Sprachen erhältlich (Albisser, 2012; Walter AG (a))

 

App für die detaillierte Schnittdaten- und Wirtschaftlichkeitsberechnung

Auch aus dem Hause Walter AG stammt der Walter Zerspanungsrechner, welcher mit HTML5 programmiert wurde und somit als Multi-Channel-App in den App-Stores für iOS und Android, auf dem PC und als Web-App verfügbar ist. Mit der Anwendung lassen sich eine Reihe von Schnittdaten zum Drehen, Bohren und Fräsen berechnen (z.B. Spanungsdicke, Drehmoment und Antriebsleitung). Darüber hinaus können zwei verschiedene Maschinen bezüglich ihrer Wirtschaftlichkeit verglichen werden, um so Sparpotenziale aufzudecken. Alle Daten sind druck- und exportierbar. Die App erfreut sich großer Beliebtheit - über 50.000 Mal wurde sie bereits heruntergeladen (Walter AG (b)).

Lesen Sie hier den zweiten Teil "Experteninterviews: qualitative Befragung des Mittelstandes" .

Hier gehts zum dritten Teil der Serie: "Zukunftsszenario 2025 und Fazit"

www.flyacts.com
 

 
 
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