Revolution in der Fabrik

Hightech-Strategie Revolution in der Fabrik

Fabrik der Zukunft: Einzelanfertigung ist nicht aufwändiger als die Serienproduktion. Die industrielle Produktion durchläuft derzeit eine nahezu revolutionäre Entwicklung. Industrie 4.0 ist das Stichwort, mit dem sich Projekte der Zukunftsaufgabe "Digitale Wirtschaft und Gesellschaft" der Hightech-Strategie beschäftigen.

Mit dem Tabletcomputer eine ganze Fabrik überwachen

Mit dem Tabletcomputer eine ganze Fabrik überwachen

Foto: DFKI

"Mein Kaffee kann sprechen!" Das war der Inhalt einer Szene des Komikers Otto Walkes vor vielen Jahren, angeregt durch eine Kaffeewerbung. Was damals ein Witz war, wird jetzt Realität: Dinge kommunizieren. Man spricht vom "Internet der Dinge".

Vierte industrielle Revolution

Für die Industrie stellt dies eine völlig neue Situation dar. Professor Wolfgang Wahlster, Wissenschaftlicher Direktor des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), hat zusammen mit anderen den Begriff "Industrie 4.0" geprägt. Das Internet der Dinge ist die vierte industrielle Revolution. Als erste gilt die Mechanisierung durch Wasser- und Dampfkraft, als zweite die Fließbandfertigung und als dritte der Einsatz von Elektronik und Informationstechnik.

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Revolutionär ist der Schritt von der Serienfertigung hin zur Fertigung individueller Produkte zu Preisen, die bisher nur durch die Massenfertigung möglich waren. Bestes Beispiel ist natürlich die Automobilfertigung. Aber das DFKI hat ein ganz einfaches Beispiel auf Messen präsentiert: Die Produktion einer individuellen Flasche mit flüssiger Seife.

Smartfactory Seifenproduktion beim DFKI in Kaiserslautern

Rote Seife gewünscht

Foto: DFKI/Hoffmann

Der Kunde hat die Wahl zwischen unterschiedlichen Farben der Seife, unterschiedlichen Flaschenverschlüssen und einem individuell bedruckten Etikett. An der Seifenflasche befindet sich ein kleiner elektronischer Chip, auf dem die Kundenwünsche gespeichert sind. Kommt die Flasche an der Füllstation an, so liest diese die Information über den Farbwunsch und öffnet das entsprechende Ventil. An der nächsten Station wird aus mehreren der gewünschte Verschluss ausgewählt und aufgeschraubt. Schließlich liest der Computer der Druckstation den gewünschten Text und druckt ihn auf das Etikett.

Entscheidend ist dabei, dass die Fertigung eines individuellen Produkts – beispielsweise grüne Seife mit goldenem Verschluss und Aufdruck "Monis Geburtstagsseife" – nicht wesentlich aufwändiger ist als das immer gleiche Produkt aus der Serienproduktion. Auf Messen präsentiert das DFKI als Gemeinschaftswerk mit verschiedenen Firmen jetzt eine Fließbandproduktion individuell gestalteter und beschrifteter Visitenkartenboxen.

Individuelle Produkte im Trend

Individuelle Produkte liegen im Trend. Das zeigt auch diese erfolgreiche Geschäftsidee: Ein ganz persönlich im Internet zusammengestelltes Müsli. 2012 gewannen die Jungunternehmer den Deutschen Gründerpreis in der Kategorie Aufsteiger.

anlage zur Seifenabfüllung im DFKI in Kaiserslautern

Seife nach Wunsch aus der Serienproduktion

Foto: DFKI

Im ganz großen Rahmen ist dies das Prinzip der modernen Automobilproduktion. Bei Einzelfertigung dachte man früher nur an Rolls Royce. Die Preise waren entsprechend hoch. Wer dagegen einen VW Käfer kaufte, hatte eine begrenzte Auswahl bei Farben, Motorstärke und Ausstattung. Wollte man einen schwarzen Käfer haben, musste man eventuell erheblich länger warten als auf einen roten. Das lag daran, dass das Werk tagelang das gleiche Modell in der gleichen Farbe und mit der gleichen Ausstattung produzierte. Die Autos warteten dann auf Abnehmer. Die Umrüstung auf ein anderes Modell in anderer Farbe, mit anderem Motor dauerte dann einige Tage, in denen die Produktion stillstand.

Ein nach Industrie 4.0 gebautes Auto ist vollständig individuell nach Kundenwünschen gebaut. Wegen der Vielzahl an frei wählbaren Komponenten von Farben, Motor, Innenausstattung und Elektronik ist jedes Fahrzeug ein Einzelstück.

Zuckerwürfelgroße Rechner

Gesteuert wird alles durch zuckerwürfelgroße Rechner, die jedes Werkstück oder jeder Werkstückträger mit sich trägt. Sie kennen nicht nur den aktuellen Zustand des Werkstücks, sondern auch alle Kundenwünsche und die Verfügbarkeit der verschiedenen Stationen der Produktion. Sie entscheiden autonom über den nächsten Produktionsschritt.

Minicomputer Digiconnect

Computer klein wie Zuckerstücke

Foto: DFKI

An der Lackierstation beispielsweise übermittelt der Zuckerwürfel den Wunsch nach roter Metalliclackierung. Ohne dass ein Mensch eingreifen und die Maschine umrüsten muss, erfolgt die Lackierung an der Station, an der diese Farbe möglich ist. Ist sie besetzt, wird eine andere angewählt und oder das Werkstück wartet. Umrüstzeiten entfallen und auch neue Komponenten lassen sich fast ohne Unterbrechung der Produktion in den Produktionsprozess einbringen.

Spitze auf dem Weltmarkt

Entscheidend war die Entwicklung dieser Mikro-Webserver, die in drahtlosen Netzwerken kommunizieren. Bei den so genannten "Eingebetteten Systemen" ist Deutschland auf dem Weltmarkt an der Spitze. Die Bundesregierung hat die Entwicklung bereits frühzeitig durch die Innovationsallianz SemProm (Semantic Product Memory) unterstützt. Es hapert allerdings noch am Netzausbau, der im Rahmen der "Digitalen Agenda" der Bundesregierung vorangetrieben werden soll.

Durch die Vernetzung aller Maschinen sind alle Informationen über den Zustand einzelner Komponenten verfügbar. So organisiert sich der Ersatz einer ausgefallenen Maschine quasi von selbst, indem die Werkstücke eine andere Station anfahren. Die Informationen zum Energieverbrauch lassen es zu, dass künftig effizienter mit Energie umgegangen wird.

Personal wird nach Auffassung von Wahlster dabei nicht eingespart, schließlich wurde das Konzept zusammen mit den Gewerkschaften erarbeitet. Er geht sogar von wachsendem Bedarf nach höherwertig qualifizierten Kräften aus. Die Wartung der komplexen computergesteuerten Maschinen erfordert Facharbeiter mit einer guten und breiten beruflichen Qualifikation.

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