Spezial Industrie 4.0: Schrittmacher der Industrie

Voll automatisierte Fertigung, Cobots und Digitale Zwillinge

In den Fabriken der Zukunft ist alles smart, intelligent und komplett vernetzt. Die Metamorphose der Industrie vollzieht sich rasant. Es ist Zeit zu handeln. Noch können Unternehmen die Entwicklung aktiv gestalten.

Digitales Nevensystem: Software vernetzt alle industriellen Wertschöpfunksketten (Foto: Getty Images/Andrei Suslov)

Fertigung 2020: Die Vernetzung von Produktionsanlagen und -gütern avanciert zur Kerndisziplin der Industrie. Roboter interagieren als Werkzeug mit voll automatisierten Maschinen. Vernetzte Fertigungsstraßen checken und analysieren den eigenen Zustand in Echtzeit. Robotiksysteme kollaborieren mit Mitarbeitern in Produktion und Logistik und erhöhen die Produktivität. Alle Fertigungsdaten werden direkt mit der Produktentwicklung und Maschinen-IT synchronisiert. Industrie 4.0 – das ist die Vision der intelligenten Fabrik (Smart Factory) mit innovativer Intralogistik (Smart Logistics), in der alle Systeme digital vernetzt sind und den kompletten Lebenszyklus eines Produktes via Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) steuern.

Software ist der Schlüssel

Fabriktechnologie wird leistungsfähiger, industrielle IT-Plattformen drängen auf den Markt, Lieferanten sind mit Kunden digital verbunden (Smart Supply). Hinzu kommt Künstliche Intelligenz (KI), mit der Maschinen und Roboter Entscheidungen autark treffen. Softwarelösungen sind in diesem Kontext der zentrale Schlüssel, um industrielle Wertschöpfungsketten miteinander zu verweben. Das zu PwC gehörende Unternehmen Strategy& prognostiziert, dass deutsche Firmen durch Industrie 4.0 ihre Produktivität pro Jahr im Schnitt um 3,3 Prozent steigern und ihre Kosten um 2,6 Prozent senken können. Die Entwicklung sei die größte Transformation der Industriegeschichte und werde an Geschwindigkeit alles bisher Verfügbare in den Schatten stellen, konstatierte Siemens-Chef Joe Kaeser jüngst auf LinkedIn. Zahlen bestätigen die These: Allein für die Digitalisierung der Fertigung schätzt McKinsey das Umsatzpotenzial auf knapp neun Milliarden Euro bis 2020. Insgesamt, rechnet der Branchenverband Bitkom vor, seien in sechs volkswirtschaftlich wichtigen Branchen Deutschlands bis zum Jahr 2025 Produktivitätssteigerungen in Höhe von insgesamt rund 78 Milliarden Euro möglich.

Rund 15 Millionen Arbeitsplätze hängen nach Angaben der Plattform Industrie 4.0 direkt und indirekt von der produzierenden Wirtschaft ab. Kein Wunder also, dass die smarte Fertigung inzwischen ganz oben auf der Agenda der Politik steht und die neue Bundesregierung das „Zukunftsprojekt Industrie 4.0“ als Arbeitsauftrag definiert.

Viele Unternehmen investieren in die Entwicklung. Bei Bosch beispielsweise nahm zu Jahresbeginn die neue Geschäftseinheit Bosch Connected Industry ihre Arbeit auf. „Wir wollen das Potenzial der vernetzten Industrie optimal nutzen, dazu brauchen wir die bestmögliche Mannschaftsaufstellung“, sagt Bosch-Geschäftsführer Dr. Stefan Hartung. Bis 2020 will die Bosch-Gruppe mit Industrie 4.0 insgesamt mehr als eine Milliarde Euro zusätzlichen Umsatz erzielen.

 


 

Digitale Zwillinge

Die Sammlung relevanter Produktionsdaten wie Betriebsdruck, Laufzeit oder Auslastung ermöglicht es, Maschinen und deren Betrieb nahezu vollständig in dynamischen virtuellen Modellen abzubilden – sogenannten Digitalen Zwillingen.

Ingenieure konstruieren und testen auf Basis dieser Technologie Maschinen oder neue Produkte vor dem Herstellungsprozess realitätsgetreu in 3-D.

Simulieren statt produzieren: Vorteile: Anstatt teure Prototypen zu entwickeln und mit diesen langwierige Versuche durchzuführen, können Unternehmen somit sämtliche Werkstücke, Produkte und die dazugehörigen Einsatzszenarien simulieren.

Muster erkennen

Durch die Analyse von Maschinendaten lassen sich mögliche Störungen, Verschleiß und notwendige Wartungen immer exakter vorhersagen.

Mit der Produktentwicklung fangen die Möglichkeiten Digitaler Zwillinge jedoch erst richtig an. Big-Data-Analysen können etwa Fehlermuster, auftretende Überbelastungen oder qualitativ minderwertige Komponenten aufdecken.

Stillstand vermeiden:
Das ebnet den Weg zur Smart Predictive Maintenance – der intelligenten vorausschauenden Wartung. Inspektionstermine oder Reparaturen können so dem aktuellen Bedarf angepasst werden, kostspielige Stillstandszeiten in der Fertigung entfallen.



Teil 1: Voll automatisierte Fertigung, Cobots und digitale Zwillinge

Teil 2: Neue Geschäftsmodelle in Logistik und virtueller Fertigung

Teil 3: Plattformökonomie in Logistik und Maschinenbau

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