Industrie 4.0: Die neuen Regeln der Daten-Ära

INTERNET DER DINGE

Industrie 4.0: Die neuen Regeln der Daten-Ära

Das Internet der Dinge: Was Ende der Neunziger Jahre als Vision eines allgegenwärtigen Computereinsatzes begann, ist auch knapp 20 Jahre später noch eines der beherrschenden Themen unserer Gesellschaft. Intelligenz, Vernetzung und Produktion sind dabei wichtige Schlüsselfaktoren.

Industrie 4.0
Alles ist vernetzt im Internet der Dinge. (Bild: Schneider electric)

Wie kaum ein anderes Schlagwort steht die digitale Transformation mit ihrem Fokus auf intelligentem Datenmanagement für Umsatzerlöse in Milliardenhöhe, Innovation und Ressourcenschonung.

Das Prinzip: Mittels intelligenter Sensorik kommunizieren im Internet der Dinge sogenannte Smart Objects untereinander und erfassen laufend Daten, dank derer wir unser Leben besser planen und Prozesse optimieren können. 50 Milliarden vernetzte Geräte – Dinge – sollen schon in fünf Jahren Zeit, Geld und unsere natürlichen Ressourcen schonen.

Vor allem in der Industrie ist der digitale Optimismus groß. Die Bundesregierung spricht von einer vierten industriellen Revolution – und erhofft sich bis 2020 durch den intelligenten Informationsaustausch in der Industrie 4.0 ein zusätzliches volkswirtschaftliches Wachstum in Höhe von 153 Milliarden Euro.

Das Öl des 21. Jahrhunderts

„Daten sind das Öl des 21. Jahrhunderts, und Datenanalyse der Verbrennungsmotor“ wird Peter Sondergaard, Executive Vice President of Research beim Marktforschungsunternehmen Gartner zitiert. Während Sondergaards‘ Metapher auf den ersten Blick alles andere als nachhaltig klingt, ist das Thema Internet der Dinge in punkto Ressourcenschonung von höchster Bedeutung. Experten sprechen von einer neuen Welle der digitalen Transformation, die uns hilft, brandaktuelle Herausforderungen  wie ein effizientes und nachhaltiges Energiemanagement global zu meistern. Damit wird die Datenanalyse zum wahrscheinlich grünsten Verbrennungsmotor, den die Welt je gesehen hat – und das gleich auf mehreren Ebenen.

Flexible Arbeitsumgebungen fordern neue Lösungen

In modernen Arbeitsumgebungen ist das Internet der Dinge heute nicht mehr wegzudenken. Schließlich verliert in Zeiten der Globalisierung die Standortbindung immer stärker an Relevanz. Wir arbeiten mobiler denn je, haben oft mehrere Endgeräte gleichzeitig im Einsatz. Menschen finden sich in virtuellen Teams zusammen, um via modernster Kommunikations- und Kollaborationslösungen gemeinsam Lösungsansätze zu erarbeiten. Der durch gezielte Vernetzung und Automatisierung geschaffene flexible Gestaltungsfreiraum der eigenen Produktivität steigert dabei nicht nur die Effizienz und Motivation der Mitarbeiter, sondern macht auch den Ressourceneinsatz besser planbar.

Kein Wunder, dass Unternehmen den Ausbau von IoT-Lösungen (Internet of Things) im Rahmen ihrer Mobilitätsstrategie stetig vorantreiben. In einer aktuellen Studie im Auftrag von Schneider Electric gaben zwei Drittel aller befragten Unternehmen an, in den kommenden Jahren in diesen Bereich konkret investieren zu wollen.

Das Ziel ist dabei nicht nur eine verbesserte Analyse des Kundenverhaltens und damit eine Optimierung der Serviceleistung, sondern vor allem eine nachhaltig optimierte Wertschöpfungskette. Auch Länder und Kommunen sind durch eine sukzessive Versmartung ihrer Infrastruktur mittlerweile in der Lage, aufbauend auf existierenden Technologien neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, ohne das Rad dabei vollkommen neu erfinden zu müssen.

IoT für mehr Nachhaltigkeit und Ressourcenschutz

Was die meisten Geschäftsmodelle eint, ist ihr Fokus auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit durch die Aggregation von Daten. Nach Angaben des Bundesumweltamtes zählen für jede und jeden Fünften in Deutschland Umwelt- und Klimaschutz zu den wichtigsten Herausforderungen, denen sich die Bundesrepublik aktuell gegenübersieht. Mit der Stärkung des Umweltbewusstseins in der Öffentlichkeit geht auch eine Sensibilisierung von Herstellern und Verbrauchern für das Thema Energieverbrauch in der IT und Industrie einher – Stichwort Green IT.

Vom papierlosen Büro über Videokonferenzen, Home Office, Online-Bestellungen, Online-Trainings bis hin zu Smart Home und Energie-Management (z.B. Home-Automation) – überall sehen wir zunehmend die Etablierung von Prozessen, die die natürlichen Ressourcen schonen und dem Umweltschutz dienen. Ein Bericht der Boston Consulting Group ergab, dass IoT-basierte Klimaschutzstrategien den globalen Klimawandel bis zum Jahr 2020 um 16,5 Prozent im Vergleich zu den laufenden Anstrengungen reduzieren könnten.

Daten zum Leben erwecken

So sollen innovative Lösungen – vom Smart Home bis hin zum intelligenten Gebäudemanagement – in allen industriellen Zweigen in Zukunft helfen, Energie einzusparen und mithilfe intelligenter Datengenerierung Prozesse nachhaltig zu optimieren. Die intelligente Vernetzung spielt dabei eine wichtige Rolle, indem sie in der Industrie 4.0 Energieeffizienz, eine bessere Auslastung der Produktionsmaschinerie, smarte Prozesse sowie eine stärkere, automatisierungsbedingte Risikominimierung ermöglicht.

Schneider Electric ist optimistisch: So könnten kleine und mittelständische Unternehmen mehr als 20 Millionen Energiedatenpunkte aus Kosten- und Verbrauchsinformationen, Nachhaltigkeitsindikatoren und Effizienzkennzahlen in einem einzigen Jahr generieren und auswerten. Der Spezialist im Bereich Energiemanagement und Automatisierung empfiehlt Unternehmen eine Cloud-basierte Plattform zur Bereitstellung von Nachhaltigkeitskennzahlen, Gebäudeinformationen und Daten in Echtzeit, um einen souveränen Überblick über Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit zu erhalten und unkompliziert mit internen und externen Stakeholdern teilen zu können. Das kann entscheidende Wettbewerbsvorteile sichern, denn die Experten sind überzeugt: Nur Unternehmen, denen es gelingt, ihre Daten zum Leben zu erwecken, punkten mit Effizienz und Nachhaltigkeit und können sich so langfristig marktführend etablieren.

 

Originaltext FAZ.net

 

 

 

 

 

 

 

Industrie 4.0: Intelligente Fabriken der Zukunft

Industrie 4.0: Intelligente Fabriken der Zukunft

Industrie 4.0 bringt gewaltige Veränderungen mit sich, da sie Unternehmen durch digitale Fertigung, Robotik und Automatisierung neue Chance eröffnet. Dadurch haben Hersteller unabhängig ihrer Größe die Chance, global wettbewerbsfähig zu sein.

Industrie 4.0 - Die intelligenten Fabriken benötigen qualifiziertes Personal
Industrie 4.0 – Die intelligenten Fabriken benötigen qualifiziertes Personal. – Bild: Proto Labs

Industrie 4.0 und die digitale Fertigung schaffen die Voraussetzung für eine neue Art des Datenaustauschs während des gesamten Produktlebenszyklus. Robotik und Automatisierung machen extrem kurze Durchlaufzeiten, bedarfsorientierte Produktion und kundenspezifische Massenproduktion möglich, die neue Chancen in der Fertigung eröffnen. Die vierte industrielle Revolution hat deswegen mehr als alle anderen vor ihr das Potenzial, sowohl die Industrie als auch unsere Lebensweise vollständig zu verändern.

Selbstregulierende Fertigungsprozesse

Die Smart-Factorys-Studie von Capgemini hat bereits die enorme Bedeutung von intelligenten Fabriken deutlich gemacht. 84 Prozent der Umfrageteilnehmer gaben an, bereits eine Initiative hinsichtlich intelligenter Fabriken gestartet zu haben, bei der vernetzte Fertigungsprozesse in Verbindung mit Big-Data-Analysen und dem Internet der Dinge (IoT) eingesetzt werden, um die Produktivität, Qualität und Effizienz von Fabriken zu steigern.
Außerdem gaben mehr als die Hälfte (56 Prozent) der befragten Führungskräfte von Fertigungsunternehmen an, sie hätten in den letzten fünf Jahren über 100 Millionen US-Dollar in derartige Initiativen investiert. 20 Prozent der Befragten nannten sogar Summen von 500 Millionen US-Dollar und mehr.
Die Studie sagt voraus, dass bis zum Jahr 2020 die Hälfte aller Fabriken intelligent sein könnte. Die dadurch erzielte Produktivitätssteigerung könnte bis 2022 einen zusätzlichen Beitrag zur globalen Wirtschaft von bis zu 1,5 Billionen US-Dollar bedeuten.

Digitale Fabrik der Zukunft

Smart Factory bei Proto Labs
Smart Factory bei Proto Labs – auch Proto Labs automatisiert dank der Smart Factory alle Facetten der Fabrik. Entdecken Sie auf der Infografik, wie die Zusammenhänge funktionieren. – Bild: Proto Labs

Doch wie wird die digitale Fabrik im Jahr 2020 in Deutschland genau aussehen? Antworten darauf hat eine aktuelle Studie von PwC, die sich mit dem Status Quo der Digitalisierung in den führenden deutschen Industrieunternehmen und ihren Herausforderungen beschäftigt hat.
Um bei der Digitalisierung voranzukommen, sind Investitionen erforderlich, und zwar nicht nur in neue Fertigungstechnologien. Dazu ist die Mehrheit der deutschen Unternehmen bereit, denn 9 von 10 Unternehmen investieren bereits in den Ausbau von digitalen Fabriken.
Dabei ist Deutschland als Standort enorm beliebt: 93 Prozent der Befragten, die in digitale Fabriken investieren wollen, planen alle oder einige Standorte in Deutschland. Dies zeigt, welche enorme Bedeutung Deutschland als Wirtschaftsstandort auch in Zukunft haben wird.

3D-Druck als digitale Schlüsseltechnologie der Zukunft

Die PwC-Berater sagen für die Zukunft sowohl die vernetzte Sensorik als auch den 3D-Druck als digitale Schlüsseltechnologie voraus. Dabei soll sich der Einsatz von 3D-Druck in den kommenden Jahren mehr als verdoppeln: Derzeit arbeiten 18 Prozent der Unternehmen mit 3D-Druck, bis in fünf Jahren soll diese Zahl auf 37 Prozent ansteigen.
Bereits heute erkennen viele Unternehmen die zahlreichen Vorteile: Mit 3D-Druck können Stillstandzeiten vermieden sowie neue Wege in Produktion und Entwicklung gegangen werden – und das mit einer Vielzahl unterschiedlichster Materialien und in einer Schnelligkeit, die zurzeit kaum zu übertreffen ist. Deswegen wird 3D-Druck zurecht als eine Schlüsseltechnologie angesehen, die in Zukunft noch wichtiger werden wird.
Um neue Wege zu gehen, ist jedoch die Abkehr vom Althergebrachten unabdingbar. Zur Umrüstung auf neue Fertigungsweisen, die die Industrie 4.0 mit sich bringt, ist eine Transformation notwendig, die sowohl herkömmliche Geschäftsmodelle als auch die gesamte Lieferkette umfasst. Zusätzlich sind Investitionen erforderlich, die sich nicht nur auf die Fertigungstechnologie beschränken. Beispielsweise müssen auch Back-Office-Systeme aktualisiert und kundengerichtete Webanwendungen entwickelt werden. Außerdem sollten die Datenauswertung und -analyse stärker im Mittelpunkt stehen.

Qualifizierte Fachkräfte notwendig

Industrie 4.0
Schnell, kostensenkend und zuverlässig. Wer Industrie 4.0 in allen Bereichen clever nutzt und umsetzt, hat beste Chancen, von der digitalen Fertigung zu profitieren. – Bild: Proto Labs

In einigen Bereichen gibt es die Besorgnis, dass Automaten und Roboter die Fertigung vollständig beherrschen und die Menschen komplett aus der Arbeitswelt verdrängen könnten. Allerdings sind diese Ängste unbegründet, denn das zugrundeliegende Geschäftsmodell wird sich nicht verändern.
Es wird vielmehr ein Fokus auf die geschäftlichen Vorteile, die die neuen Technologien bringen, gelegt. Unabhängig vom Automatisierungsgrad sind auch in intelligenten Fabriken qualifizierte Fachkräfte notwendig, die für einen reibungslosen Produktionsprozess sorgen.
In Verbindung mit der Vernetzung von Kunden, den Geschäftsprozessen sowie den Produktionstechnologien, sind die Mitarbeiter das Fundament für eine optimal funktionierende digitale Fertigung. Auf dem Weg zur Industrie 4.0 müssen Unternehmen Investitionen in all diesen Bereichen tätigen, um Erfolge mit der intelligenten Fabrik zu erzielen.

 

Originaltext von Gabriel Pankow

 

 

Effiziente Kollaboration von Kuka


Effiziente Kollaboration

Originaltext Automationspraxis
2. Oktober 2017

Kollaborativer Roboter
Effiziente Kollaboration mit dem LBR iiwa
Bild: Kuka

 

Unter dem Motto „Hello Industrie 4.0 – adding HRC value to your production“ verdeutlicht Kuka, wohin die Reise in der Mensch-Roboter-Kollaboration geht. So zeigt man, wie sich mit dem siebenachsigen Leichtbauroboter LBR iiwa manuelle Prozesse in der Automobilindustrie – etwa die Demontage der Motorhalterungen – ergonomisch und effizient automatisieren lassen. Der Roboter übernimmt dabei die körperlich anstrengenden Aufgaben.

 

 

 

Kuka Flexfellow
Mobile und effiziente Kollaboration mit dem Kuka Flexfellow,
Bild: KUKA

Mobil wird die MRK mit dem Kuka Flexfellow, denn die ortsflexible Robotereinheit kann an verschiedene Einsatzorte gebracht werden. Damit lässt sich der Automatisierungsgrad ad hoc verändern.

Kuka Systems GmbH

Industrie 4.0 ist nie gleich

Bild industrielle Fertigung - Industrie 4.0

Bernhard Falkner am 16. Februar 2016 um 09:55 Uhr

Originaltext

Industrie 4.0 folgt keinem festen Schema. Es geht auch nicht um Das Voting ‚machen’ und ‚nicht machen’. Ein Begriff beschäftigt die Produktionswelt : die daraus entstehende Dynamik ist die Basis für neue Ideen, neue Prozesse, neue Geschäftsmodelle.

Dank voll automatisierter Abläufe, muss sich der Produktionsmitarbeiter nicht mehr um manuelle Standardabläufe wie Rüstvorgänge und Einstellwerte kümmern. Bild: Industrie Informatik


Grundsätzlich gilt es zu verstehen, dass Industrie 4.0 in jedem Unternehmen individuelle Prozesse darstellt, die auf die internen Gegebenheiten abgestimmt sein müssen. Eine wichtige, gemeinsame Grundlage ist jedoch die intensive Vernetzung verschiedenster Komponenten. Diese kann im gesamten Lebenszyklus eines Produktes stattfinden, der sich vom Engineering-Prozess, über die Produktion, bis hin zur konkreten Produkt-Nutzung erstreckt, oder einzelne Teilbereiche davon abdecken. Im Fokus der Produktion ergeben sich daraus folgende Handlungsfelder:


Handlungsfeld 1: Integration

Das erste wichtige Handlungsfeld, das daraus entsteht ist die Integration sowohl entlang der Wertschöpfungskette, als auch innerhalb des Unternehmens über Soft- und Hardware-Hierarchien hinweg. In unserem speziellen Fall als MES-Anbieter bedeutet das, dass wir für eine optimale Performance auf die Grobplanungsdaten eines übergeordneten ERP aufbauen. Die von uns generierten Informationen müssen lückenlos und bedarfsgerecht retourniert werden, um einen wahren Mehrwert für den Nutzer zu schaffen. Webservices spielen hier eine gewichtige Rolle. Auf der anderen Seite braucht es eine lücken- und fehlerlose Kommunikation mit der Maschinenebene. Im Hinblick auf Industrie 4.0 erfolgt diese Kommunikation im Idealfall unterstützt durch Standards wie OPC-UA. Erst im Zusammenspiel können all diese Komponenten ihre echten Stärken ausspielen und den mit Industrie 4.0 angestrebten Mehrwert auslösen.


Handlungsfeld 2: Daten

Daten spielen hier natürlich eine zentrale Rolle. Womit sich auch gleich eine wichtige Henne-Ei-Frage auftut: Betreibe ich Industrie 4.0 um Daten zu erhalten, oder benötige ich diese als Basis, um derartige Maßnahmen überhaupt in die Tat umsetzen zu können? Richtig ist natürlich beides. Ein breites Spektrum an Daten von Produktions-, über Maschinen-, Personen- und Prozess-, bis hin zu Produktdaten hat verschiedenste Ursprünge und Einsatzgebiete.

Die daraus resultierenden Möglichkeiten im Industrie 4.0 Umfeld lassen sich anhand eines voll automatisierten Produktionsprozesses – in diesem Beispiel eine Radfelge – sehr schön veranschaulichen: Den Beginn macht ein Fertigungsauftrag inklusive Vorgabewerte aus dem ERP, der an das MES übergeben wird. Der im ersten Arbeitsgang entstandene Rohling wird nach einem Check mittels Röntgengerät in Form und Größe erkannt, einem bestimmten Felgentyp zugeordnet und mit einer eindeutigen Seriennummer versehen. Die Felge wird anschließend – erneut automatisch – einem Produktionsauftrag zugeordnet und die Einstelldaten an den Arbeitsplatz übergeben. In der Folge werden, bezogen auf die Seriennummer der Felge, Ist-Prozessdaten zu jedem Arbeitsplatz gespeichert und an die Folge-Arbeitsplätze weitergegeben, wo sie sich auch auf die Einstelldaten der Maschinen auswirken können. Das alles erfolgt in einem voll automatisierten Ablauf, in dem Daten einerseits als Basis für weitere Arbeitsschritte dienen und andererseits aus diesen Bearbeitungsprozessen generiert werden.

Der Produzent profitiert von einer hochgradig flexiblen Produktion, in der sich Arbeitsplätze anhand der erkannten Seriennummer an den Anforderungen des aktuellen Produktes ausrichten – vorausgesetzt die Maschinenumrüstung erfolgt vollständig automatisch und in kurzen Zeitfenstern. Durch die automatisierte Weitergabe von Prozessdaten als Basis für weitere Einstelldaten, entsteht zudem schon im Produktionsprozess ein gewisser Grad an Qualitätssicherung. Qualität muss somit nicht mehr länger im Nachhinein hergestellt werden, sie wird vielmehr im Vorhinein mitproduziert und gesichert.


Handlungsfeld 3: Benutzerinteraktion

Voll automatisierte Abläufe wie das Felgenbeispiel haben zur Folge, dass sich der Produktionsmitarbeiter nicht mehr um manuelle Standardabläufe wie Rüstvorgänge und Einstellwerte kümmern muss. Das heißt auch, dass manuell ausgelöste Rückmeldungen nicht notwendig sind und daher auch nicht gemacht werden. Dementsprechend wichtig ist es also, Ergebnisse und Kennzahlen aus diesen Prozessen kontextorientiert und übersichtlich darzustellen und für weitere Benutzerinteraktionen aufzubereiten. Vereinfacht gesagt müssen dem Mitarbeiter die richtigen Informationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung stehen. Den Spagat zwischen den enormen Datenmengen in einem Produktionsbetrieb und deren maßgeschneiderter Aufbereitung gilt es zu bewältigen. Industrie Informatik bietet in diesem Zusammenhang mit dem cronetwork Portal ein flexibles Dashboard, das sich je nach Anforderung aus verschiedensten Informationsquellen zusammensetzen lässt – und das ganz einfach per Drag & Drop. Aktuell noch als eher „visionär“ anzusehen, aber durchaus mit Potential versehen, werden Wearables wie die oft genannten Datenbrillen hier in Zukunft noch viele weitere Möglichkeiten und Anwendungsfelder eröffnen.

Neben der kontextorientierten Informationsbereitstellung ist die situationsgerechte Interaktion ein essentielles Merkmal von Industrie 4.0 Initiativen. Das heißt vereinfacht gesagt, dass es nicht länger ausreicht, die richtigen Daten als Information bereitzustellen. Vielmehr muss ein situationsabhängiger, intuitiver und daher erwartungsgerechter Dialog mit dem Nutzer entstehen.


Handlungsfeld 4: Optimierung

Aus diesem Dialog entsteht nun auch die Möglichkeit, eigene Prozesse und Abläufe zu optimieren. Ein passendes Beispiel ist in der Produktionsplanung zu finden. Um der hohen Dynamik, die üblicherweise im Fertigungsumfeld herrscht, Herr zu werden, benötigt es eine aktuelle Sicht auf die Durchführbarkeit der Planung. Ein Feinplanungstool muss Daten also in Echtzeit liefern und berücksichtigen, um die nötige Flexibilität zu gewährleisten. Ein Planer muss im Kurzfristbereich auf die nötigen Informationen zugreifen können und diese gegebenenfalls direkt anpassen. Als Ergebnis entstehen optimierte Rüstzeiten, verringerte Durchlaufzeiten, uvm. Durch die Berücksichtigung von Echtzeitdaten leistet ein Feinplanungstool wie das unsere einen wesentlichen Beitrag zu Industrie 4.0

In diesem Zusammenhang wird oftmals auch der Ruf nach einer dezentralen, sich selbst steuernden Planung laut. Dieses Prinzip mag in Zukunft in gewissen Teilbereichen Anwendung finden, über ganze Unternehmen hinweg ist sie aus unserer Sicht jedoch schwer denkbar. Der Mensch als Planer und schlussendlich als letzte Instanz im Planungsprozess ist und bleibt der zentrale Dreh- und Angelpunkt in der Fertigung.


Weg vom Produkt, hin zum Service

Neben den bisher erwähnten Handlungsfeldern gibt es eine unverzichtbare Grundlage auf dem Weg zu Industrie 4.0: eine klare, ausdefinierte digitale Strategie. Die zentralen Elemente hinter dieser Strategie sind der Kunde und dessen eindeutig identifizierbarer Nutzen. Dabei bauen Umsetzungen häufig auf folgendes Schema auf: Man verkauft dem Kunden nicht mehr länger ein Produkt, man bietet ihm vielmehr den Service und den Nutzen der damit verbunden ist. Man entbindet den Kunden von den Sorgen die er hinsichtlich Wartung, Service, Betriebsmitteln, also dem gesamten Umfeld um das Produkt hat und ermöglicht ihm die Freilegung neuer Ressourcen – vereinfacht gesagt, man bietet einen wahren Mehrwert. Aus dieser Philosophie heraus entwickeln sich ungeahnte Potentiale in Form neuer Prozesse und Geschäftsmodelle.


Fazit

Die Anwendungsgebiete für Industrie 4.0 sind ebenso vielseitig wie flexibel. Man kann einzelne Aspekte davon aufgreifen, bestehende Systeme hinterfragen und beispielsweise eine vergleichsweise „simple“ Maschinendatenerfassung einführen. Nach nur wenigen Stunden soft- und hardwareseitiger Implementierung hat man Zugang zu einer völlig neuen Datenqualität. Ein Grundstein für weitere Industrie 4.0 Maßnahmen wäre damit gelegt. Für den richtigen Entwicklungssprung sorgt jedoch erst die Ausrichtung der gesamten Wertschöpfungskette. Ein Unternehmen sollte kein festes Schema auf diesem Evolutionspfad suchen, sondern Industrie 4.0 vielmehr als gemeinsamen Ideentreiber sehen, der auf Basis der heutigen technologischen Standards neue Möglichkeiten eröffnet.

I4.0 krempelt das Engineering um

I4.0 krempelt das Engineering um

aus Produktion.de, Susanne Nördinger am 16. Februar 2017 um 12:20 Uhr

Totale Vernetzung setzt intelligente, mechatronische Systeme und Umdenken in der Konstruktion voraus.

Die von Schunk und Partnern entwickelte Montagezelle zeigt, wie Pick & Place-Einhieten, 3-Achs-Raumportale, Roboter und mobile Plattformen beim Montieren, Prüfen, Verpacken und Transportieren autonom kooperieren und eine smarte Produktion ermöglichen. - Bild: SchunkDie von Schunk und Partnern entwickelte Montagezelle zeigt, wie Pick & Place-Einheiten, 3-Achs-Raumportale, Roboter und mobile Plattformen beim Montieren, Prüfen, Verpacken und Transportieren autonom kooperieren und eine smarte Produktion ermöglichen. – Bild: Schunk

 

 

 

Beim Thema Industrie 4.0 – sprich einer durchgängigen Vernetzung – klaffen Vorstellungen und Wirklichkeit momentan noch auseinander. „Dieser Ansatz setzt voraus, dass in den Anlagen ausschließlich intelligente, mechatronische Systeme verbaut sind“, erklärt Rüdiger Timmermann, Geschäftsführer von SIM Automation. Bei einer großen Maschine können da enorme Kosten entstehen. Timmermann muss sich dann oftmals rechtfertigen: „Die Kunden wünschen in ihren Lastenheften beispielsweise eine Anbindung der Maschinen an das ERP-System. Am Schluss stellen sie aber fest, dass es vollkommen ausreicht, einmal in der Woche per USB-Stick einige ausgewählte Daten von der Anlage auf ihren Server zu laden.“ Da rechne sich der Aufwand für eine Realtime-Vernetzung keinesfalls.

Industrie 4.0 zum Verkauf

Diese Einschätzung teilt auch Michael Frieß, Technischer Leiter des Anlagenbauers Erhardt + Abt. Für ihn ist das Thema Kosten und Nutzen ein wesentlicher Aspekt bei der Umsetzung von I4.0: „Erst wenn wir die TCO aufzeigen können und dass es nicht nur um die reinen Investitionskosten geht, werden wir auch I4.0-Anlagen verkaufen können.“ Außerdem müsse man in der Lage sein, aus den in einer I4.0-Anlage gesammelten Daten auch Mehrwert zu erzeugen. „Sonst nützt es nichts“, ist sich Frieß sicher.

Technologisch ist es heute kein Problem, eine riesige Menge an Daten etwa in einer Datenbank wie SAP zu sammeln. „Aber man muss mit diesen Daten auch umgehen können“, weiß Christoph Kullmann, Management Consultant beim Softwarespezialisten Orbis. Im I4.0-Kontext wünscht er sich beispielsweise, dass diese Datensammlung auf Knopfdruck die richtige Information zu einer bestimmten Frage ausspuckt und in einer für den Menschen verständlichen Art und Weise visualisiert. „Es bringt nichts, wenn wir weiterhin Datengräber in Tabellenform erzeugen, davon haben wir schon mehr als genug“, erklärt er. Orbis versucht daher, in den Kundenprojekten einen Standard zu implementieren, der die Integration zwischen Sensor und Daten­ebene vereinfacht.

Kunden zahlen für fehlende Standards

Ein einzelnes Unternehmen kann eine solche Standardisierung jedoch kaum in Bewegung bringen. Und fehlende Standards sind momentan eine der großen Herausforderungen bei der Umsetzung von I4.0. „Letztendlich bezahlen derzeit die Kunden diese fehlenden Standards“, erläutert Ralf Steinmann, Geschäftsbereichsleiter Greifsysteme bei Schunk. Er ist optimistisch, dass in einigen Jahren die Konstruktionsdaten einer Komponente im Sinne von I4.0 als eine Art ‚digitaler Zwilling‘ bereitgestellt werden. „Früher gab es 2D-Zeichungen als Konstruktionsvorlage, heute gibt es 3D-Modelle, wo der Konstrukteur schon interagieren kann. Das ist die Vorstufe für einen digitalen Zwilling.“ Bei Schunk verfolge man das Thema und werde sich darauf einstellen. „Wenn wir heute Newton und Greifhub in einem Datenblatt angeben, steckt das morgen im digitalen Zwilling.“

Frieß von Erhard + Abt würde diese virtuellen Daten heute schon gerne nutzen. „Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen wir unsere gesamten Engineering-Methoden überdenken“, erklärt er. Konstruktion und Steuerungstechnik müssten heute schon parallel mit der Arbeit beginnen. „Wenn wir etwa von Schunk zu jeder Komponente nicht mehr wie heute ein CAD-Modell und eine Beschreibung der Elektrotechnik erhalten, sondern einen kompletten mechatronischen Datensatz, wäre das ideal.“ Timmermann von SIM Automation betrachtet die Herausforderung fehlender Standards noch ein wenig globaler: „Wir erwarten, dass sich über ein Smartphone alles aus der Ferne steuern lässt, weil wir das aus dem privaten Bereich kennen. Um dieses Bedienszenario an Sondermaschinen durchgängig zu etablieren, sind noch umfassende Anstrengungen erforderlich.“

Industrie 4.0 Anwender müssen realistisch bleiben

Auch Kullmann von Orbis bleibt realistisch: „Wir werden zum Beispiel nie in der Lage sein, aus einem SAP-System einen Roboter zu steuern.“ Das sei aber seiner Meinung nach auch gar nicht gefragt, da eine Robotersteuerung die komplexen Kinematiken einfach besser beherrsche. „Man sollte die Dinge auch da lassen, wo sie funktionieren“, so sein Fazit.

Grundsätzlich betrachten alle Vier das Thema I4.0 als Chance. Steinmann erklärt das abschließend an einem Beispiel: „Wenn Deutschland es hinbekommt, im Sinne von I4.0 hochautomatisiert zu fertigen, dann ist das ein klarer Standortvorteil. Ich war dort vor drei Wochen in China und habe festgestellt, dass die Chinesen uns nahezu von den Lippen ablesen bei diesem Thema. Denn sie müssen sich im Rahmen des globalen Wettbewerbs nun auch mit I4.0 beschäftigen.“

Industrie 4.0 revolutioniert die Messtechnik

Industrie 4.0 revolutioniert die Messtechnik

Gefunden auf produktion.de – Sebastian Moser am 23. Januar 2017 um 12:57 Uhr
Prof. Gisela Lanza arbeitete vier Jahre lang als Qualitätssicherungsexpertin am Karlsruher Institut für Produktionstechnik (KIT) und für den Automobilkonzern Daimler. Wie beurteilt sie die neue Rolle der Messtechnik mit Blick auf Industrie 4.0?
Messtechnik, Industrie 4.0, Lanza
Prof. Gisela Lanza, Inhaberin des Lehrstuhls für Produktionssysteme und Qualitätsmanagement des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT): „Mit Blick auf Industrie 4.0 werden Qualitätsdaten künftig nicht mehr stichprobenartig, sondern zu einhundert Prozent erfasst. Das verändert Messtechnik und Qualitätsregelung radikal“. Bild: KIT

 

 

 

 

 

 

Produktion: „Frau Professor Lanza, wie beeinflusst Industrie 4.0 die Qualitätssicherung und die Messtechnik?“

Gisela Lanza: „Durch die immer mehr an Bedeutung gewinnende Sensorik werden wir sicherlich sehr viel mehr Messdaten sammeln können und so komplexe Zusammenhänge besser erkennen. Ich wage sogar die Hypothese, dass wir künftig 100 Prozent aller wichtigen Messwerte aufnehmen. 100 Prozent-Prüfung heißt: Qualitätsdaten – also alle kritischen Kennwerte – werden nicht mehr stichprobenartig, sondern 100prozentig erfasst. Das verändert die Qualitätsregelung radikal, denn wir können nun sehr viel näher an die Toleranzgrenzen herangehen.“

Produktion: „Wie sieht Ihrer Meinung nach die Qualitätsregelung der Zukunft aus?“

Lanza: „Ich setze auf intelligente, adaptive Qualitätsregelstrategien. Ein Beispiel hierfür kann eine Wiederbelebung von Pairing-Strategien sein, die Produktionsleute aufgrund des komplizierten mathematischen Ansatzes und des logistischen Aufwandes oft hassen. Dabei kommen Bauteile mit unterschiedlichen Qualitätsmerkmalen paarweise zum Einsatz, um Funktionen der Baugruppe mit sehr hohen Toleranzanforderungen gemeinsam zu erfüllen. Pairing-Strategien bieten sich an, wenn nicht mehr jedes produzierte Bauteil die geforderten Toleranzen erfüllen kann. Ein Beispiel dafür sind die Einspritzdüsen von Motoren, die mit einem Betriebsdruck von zukünftig bis zu 3.000 bar arbeiten müssen. Der konsequente Einsatz von Inline-Messtechnik ermöglicht dabei noch intelligentere, bauteilindividuelle Paarungen in Kombination mit der dynamischen Anpassung von Fertigungsparametern, die vielfältige neue Möglichkeiten eröffnen.“

Produktion: „Wird das Erfassen von Daten innerhalb der Fertigungslinie also zunehmen?“

Lanza: „Ja. Es besteht ein Trend zu mehr Inline-Messtechnik oder sogar zu prozessintegrierter Messtechnik, die möglichst kurze Regelkreise erlaubt. Messungen finden nicht mehr im separaten Messraum, sondern direkt in der Produktion statt. Es steigt damit der Bedarf an modular angewandter Messtechnik in Anlagen und Produktionslinien, Standardmessgeräte sind weniger gefragt. Die Messtechnik wandelt sich zum Projektgeschäft, in dem die kundenspezifische Anwendung wettbewerbsentscheidend ist.“

Produktion: „Stichwort Sensorintegration: Lässt sich eine Werkzeugmaschine in eine Messmaschine verwandeln?“

Lanza: „Das Ziel besteht schon seit einiger Zeit, und es ist nach wie vor eine sehr spannende Aufgabe. Aber es gibt noch viele Herausforderungen: zum Beispiel hohe Kosten und Störeinflüsse aus der Produktion wie Temperatur oder Schmutz. Außerdem erfordern typische Zerspanteile oft sehr hohe Messgenauigkeit. Gefragt ist zudem ein unabhängiger metrologischer Rahmen, der idealerweise ein Messen parallel zur Bearbeitung – also so genanntes hauptzeitparalleles Messen – ermöglicht. Das Messen mit der Werkzeugmaschine ist aber heute schon Standard bei Hochpräzisionsprodukten. Ein Beispiel dafür ist die Dieselinjektoren-Produktion bei Bosch.“

Produktion: „Wenn die Werkzeugmaschine und die Produktion mit Hilfe von Sensorik mehr Daten erfassen kann: Was bedeutet das für die Signalverarbeitung mit Blick auf Echtzeitfähigkeit?“

Lanza: „Technisch treten an die Stelle von Einzelsensoren verteilte Sensornetzwerke, denn eine vernetzte Infrastruktur ist eine wesentliche Voraussetzung, um die Potenziale der Inline-Messung effizient zu nutzen. Gefragt ist eine intelligente, verknüpfte Auswertung der Daten. Der Fachmann spricht dabei von einer Fusion von Daten mehrerer Sensoren, die zu einem kombinierten Messergebnis führen. Um komplexe Prozesszusammenhänge zu erklären, eignen sich so genannte Data Mining Algorithmen wie zum Beispiel neuronale Netze. Es kommt also darauf ein, die aussagekräftigen Datenkorrelationen herauszufiltern.“

Produktion: „Welche Rolle spielen dann Qualitätsdaten, die in der Fabrik von morgen erzeugt werden? Lässt sich das entstehende Big-Data-Volumen überhaupt noch beherrschen und bewältigen?“

Lanza: „Aktuell lässt es sich noch schwer abschätzen. Grundvoraussetzung dafür ist eine einheitliche Software-Architektur. Wenn diese mit einheitlichen Datenstrukturen und Schnittstellen als Grundlage etabliert ist, setze ich aufbauend auf eine schrittweise Steigerung der Komplexität – vom Erfassen der Daten bis hin zu adaptiven, selbstlernenden Regelkreisen.“

Produktion: „Wie lassen sich die verschiedenen Welten – also Shop Floor (Werkzeugmaschinenindustrie), Vernetzung (Web) sowie Hard- und Software (Messtechnik) – vereinen?“

Lanza: „Weil sich die klassische Automatisierungspyramide von der eigentlichen Prozess- bis hinauf zur Unternehmensebene auflöst, bedarf es eines Ebenen übergreifenden Datenaustauschs. Dabei gewinnt aktuell das prozessnah operierende Manufacturing Execution System MES an Bedeutung. Leider scheint es die nächsten Jahre nämlich nicht möglich, ohne MES die Daten von Sensoren direkt zu nutzen und auszuwerten. Außerdem benötigen wir einheitliche Schnittstellen-Standards wie OPC/UA, ein Standard, der sich aktuell in der Automatisierungstechnik durchsetzt.“

Produktion: Aber der angebliche Zwang zur Echtzeit-Regelung scheint ja auch etwas zu bremsen: Muss denn alles wirklich in Echtzeit ablaufen?“

Lanza: „Nein. Dann gibt es halt mal drei Fehlteile, bis ich dann ab Nummer vier wieder i.O.-Teile (i.O.: in Ordnung) fertige.“

Produktion: „Können Sie ein Beispiel für Best Practice nennen?“

Lanza: „Ich sehe den Bosch-Konzern als federführenden Leitanwender, der auf den flächendeckenden, vereinheitlichten Einsatz mit eigener MES- und IoT-Software setzt, die er auch als Leitanbieter vertreibt, um Prozess-, Mess- und Auftragsdaten miteinander zu verknüpfen (IoT: Internet of Things).“

Insbesondere China holt auf

China, Industrie 4.0, Lanza
„Gerade in China besteht große Offenheit für Industrie 4.0“, sagt Prof. Lanza. – Bild: Pixabay

Produktion: „Sie kennen sich auch mit globalen Produktionsstrategien aus: Wo gibt es international Unterschiede bei der Qualitätssicherung?“

Lanza: „In den so genannten „emerging markets“, also den heutigen Low-cost-Ländern, wird immer noch oft am Ende der Prozesskette klassisch geprüft. Doch die Veränderungsgeschwindigkeit ist hier enorm. Gerade in China besteht große Offenheit für Industrie 4.0. Dort herrscht die Einstellung: Wenn ich schon investiere, dann gebe ich mein Geld für die neueste Technologie aus.“

Produktion: „Apropos China: Sie haben ja als Direktorin des „Global Advanced Manufacturing Institute GAMI“ in Suzhou auch einen Blick auf die dortige Qualitätssicherung: Was unterscheidet die Strategien der chinesischen Produktionsbetriebe von denen der europäischen Industrie?“

Lanza: „In Europa dominieren die älteren so genannten Brownfield-Werke, die bestehende Anlagen mit Sensorik ausrüsten. In China besteht ein großer Trend zu neuen Greenfield-Werken, die ihre neuen Anlagen mit sehr viel immanenter Sensorik bestücken. Ich beobachte in China eine Bereitschaft zu sehr großen Investitionen in Industrie 4.0. Sie geben dabei – oft im Zusammenhang mit der Automatisierung – sehr viel Geld für Hardware aus. Doch das sehe ich als problematisch an, denn Industrie 4.0 und die dazu nötige Systemkompetenz kann man nicht kaufen. Was nützt mir nämlich die beste Messmaschine, wenn ich das System nicht verstehe? Für China spricht, dass die dortigen deutlich jüngeren Belegschaften aber sehr viel offener und aufgeschlossener für IT-Anwendungen sind. Es fehlt aber oft noch ein Grundverständnis zur Wir-kungsweise von Regelkreisen.“

Produktion: „Im Herbst 2017 findet die EMO in Hannover statt: Welche Rolle spielt diese Messe für Sie und Ihre Mitarbeiter?“

Lanza: „Als Produktionstechnikerin gehe ich sowieso auf die EMO Hannover 2017. Aber weil die prozess- und maschinenintegrierte Messtechnik zunimmt und Produktions- und Messetechnik zusammenwachsen, wird sie auch für die reinen Messtechniker immer relevanter. Als gut empfand ich in diesem Zusammenhang übrigens auch die „Quality Area“ auf der METAV 2016. Es ist der richtige Ansatz getreu dem Motto: „Raus aus dem Prüfraum, rein in die Produktion“.“

VDW/Nikolaus Fecht

Elektrisches MRK-Greifmodul von Weiss Robotics

Elektrisches MRK-Greifmodul von Weiss Robotics

Gefunden auf produktion.de – Leo Breu am 23. Mai 2016 um 14:16 Uhr
 Mit seinem neuen Greifmodul WSG 25-CR bringt Weiss Robotics die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) in die Fertigung.

MRK-Lösung Weiss Robotics Universal Robots

Weiss Robotics bietet etwa für Arme des Herstellers Universal Robots eine fertige MRK-Lösung an. – Quelle: Weiss Robotics

Das elektrische Greifmodul verfügt über 64 mm Hub und hat einen kalibrierten Greifkraftbereich von 5 bis 25 N. Mit seinen abgerundeten Kanten und einer kraftbegrenzten Greifkinematik erfüllt der WSG 25-CR die aktuellen Sicherheitsanforderungen und ist die smarte Wahl für anspruchsvolle Applikationen im Bereich der Mensch-Roboter-Kooperation.

Der WSG 25-CR verfügt über eine eingebaute Greifsteuerung, welche mit ihren leistungsfähigen Algorithmen die zuverlässige Handhabung unterschiedlichster Greifteile ermöglicht. Dabei muss der Anwender nicht wie bisher erst eigene Greifzyklen entwickeln, sondern kann direkt auf die vordefinierten Funktionen des WSG 25-CR zur Greifteildetektion und Griffüberwachung zurückgreifen. Hierdurch wird eine sichere Handhabung erreicht, selbst wenn die Greifteile mit konventionellen Greifern nur schwer zu handhaben sind.

Die integrierte Ethernet-Schnittstelle vereinfacht die Einbindung des WSG 25-CR in industrielle Netzwerke. Um eine schnelle Inbetriebnahme zu ermöglichen, verfügt das Greifmodul über eine webbasierte Konfigurationsoberfläche mit integrierter Dokumentation und Diagnose, die mit jedem Webbrowser einfach bedient werden kann.

Die Kommunikation erfolgt wahlweise mittels der einfach zu erlernenden textbasierten Sprache „GCL“ oder über das standardisierte Modbus/TCP-Protokoll. So kann das Greifmodul mit einer Vielzahl unterschiedlicher Robotersysteme betrieben werden.

www.weiss-robotics.de

Mensch-Roboter-Kollaboration: Die Peripherie hat aufgeholt

Mensch-Roboter-Kollaboration: Die Peripherie hat aufgeholt

entnommen auf Produktion.de – Susanne Nördinger am 12. Januar 2017 um 14:30 Uhr
Sichere kollaborierende Roboter sind schon einige Zeit auf dem Markt. Nun zieht die Peripherie wie Greifer & Co nach. Auf welche MRK-fähigen Komponenten die Greiferhersteller setzen, erfahren Sie in diesem Artikel.

Kollaborierende Roboter, Kuka, MRK

Roboter- und Anlagenbauer Kuka nutzt auch in der eigenen Produktion kollaborierende Roboter. Sie unterstützen die Mitarbeiter zum Beispiel bei der Getriebemontage. – Bild: Kuka
Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration, der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ohne trennende Schutzzäune, muss das Gesamtpaket stimmen. Auch die Peripherie gehört zum Robotersystem und muss den gesetzlichen Vorgaben entsprechen. Und genau das war lange Zeit das Problem. Denn entsprechend sichere Peripherie, sprich Greifer, Bediengeräte und sonstiges Zubehör, fehlten lange Zeit. Anwender behalfen sich zum Beispiel mit individuell konstruierten Greifern. Damit ist mittlerweile Schluss. Die Peripherie hat quasi aufgeholt.

Im vergangenen Jahr haben zum Beispiel die Greiferhersteller Schunk und Zimmer MRK-fähige Komponenten auf den Markt gebracht. Aber auch neue Hersteller wie Onrobot aus Dänemark besetzen dieses Marktsegment.

„Grundsätzlich sind Roboterwerkzeuge, wie zum Beispiel Greifer, Bestandteil des Robotersystems und unterliegen somit EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2“, erklärt Dr. Matthias Umbreit von der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGMH). In der Praxis werde dabei oft übersehen, dass die Steuerungsanforderungen auch für das Werkzeug gelten. „Kommt zum Beispiel eine zusätzliche Sensorik am Werkzeug zur Personensicherheit zum Einsatz, unterliegt sie denselben Anforderungen.“

Kollaborierende Roboter bei Kuka in der Produktion

Mensch-Roboter-Kollaboration, Kuka
»Wir leben auch in unserer eigenen Produktion das Motto Industrie 4.0. Hier bauen Roboter Roboter und das in Kollaboration mit dem Menschen«, sagt Henning Borkeloh, Vice President, Advanced Technology Solutions bei Kuka Systems. – Bild: Kuka

Der Roboter- und Anlagenbauer Kuka jedenfalls setzt in seiner Fertigung auf kollaborierende Roboter. „Wir leben auch in unserer eigenen Produktion das Motto Industrie 4.0“, berichtet Henning Borkeloh, Vice President Advanced Technology Solutions bei Kuka Systems.

„Hier bauen Roboter Roboter und das in Kollaboration mit dem Menschen.“ Damit der Roboter sicher mit seinem menschlichen Kollegen zusammenarbeiten kann, berücksichtigte Kuka von Anfang an die gesamte Anlage. Dass die Sicherheitsmaßnahmen tatsächlich im Arbeitsalltag greifen, wurde von unabhängiger Seite bestätigt: 2015 zertifizierte die berufsgenossenschaftliche Prüf- und Zertifizierungsstelle der Deutschen Gesetzlichen Unfallsicherung (DGUV Test) für Maschinen und Fertigungsautomation die sogenannte Flex-Fellow-Anlage von Kuka.

Damit erfüllt sie alle Kriterien für biomechanische Grenzwerte laut ISO/TS 15066 und ist zudem konform mit der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG.

Greiferhersteller Onrobot und sichere MRK-Peripherie

gekapselte Greifer, Matthias Umbreit, Berufsgenossenschaft Holz und Metall, BGMH»Gekapselte Greifer, die nur die für den eigentlichen Greifprozess erforderlichen Elemente freigeben, bieten gute Lösungsansätze«, findet Dr. Matthias Umbreit, Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGMH). – Bild: BGMH

Torben Ekvall, CEO des Greiferherstellers Onrobot, betont ebenfalls, dass ein kollaborierender Roboter immer nur im Zusammenhang mit der gesamten Applikation als sicher oder nicht sicher klassifiziert werden kann. Trotzdem bezeichnet er seinen Greifer RG2 als ‚safe by design‘. „Der Greifer selbst ist auf eine Kraft von 40 Newton limitiert, was weiter unter dem Maximum von 170 Newton liegt“, sagt der CEO.

Aus Sicht von Umbreit bieten gekapselte Greifer, die nur für den eigentlichen Greifprozess erforderliche Elemente freigeben, einen guten Lösungsansatz. „Mitunter ist es erforderlich, dass im Roboterwerkzeug zusätzliche elastische Elemente untergebracht werden.“ Das sei meist der Fall, wenn der Roboterarm bei einer Sicherheitsabschaltung einen zu großen Nachlauf hat. Das könne mit federnd gelagerten Greiferelementen kompensiert werden. Umbreit ist sich zudem sicher, dass es zukünftig mehr sensitive Greifer mit überwachten Lage- und Kraftfunktionen geben wird.

Viele glauben, Industrie 4.0 kann man kaufen

„Viele glauben, Industrie 4.0 kann man kaufen“

Interview mit Prof. Birgit Vogel-Heuser
übernommen von Produktion.de, Stefan Weinzierl am 24. Januar 2017 um 15:07 Uhr
Die Zukunft in der Produktion heißt Industrie 4.0. Doch was ist das? Prof. Birgit Vogel-Heuser von der TU München (TUM) erklärt, warum eine Definition so schwierig ist und wie Unternehmen die neue industrielle Revolution umsetzen können.

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Prof. Birgit Vogel-Heuser – hier am MyJogurt-Demonstrator – von der TU München (TUM) erklärt, warum eine Definition von industrie 4.0 so schwierig ist. – Bild: TUM

Prof. Birgit Vogel-Heuser vom Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme an der Technischen Universität München (TUM) erklärt, warum die genaue Definition des Terminus „Industrie 4.0“ so schwierig ist und wie Unternehmen die neue industrielle Revolution auch auf dem Shopfloor umsetzen können.

Alle reden von Industrie 4.0, aber viele Menschen können sich nichts Genaues darunter vorstellen. Gibt es eine Definition?

Birgit Vogel-Heuser: „Ja, es gibt Definitionen. Aber keine, die wirklich anerkannt ist. Oder aber die Definitionen sind so allgemein gehalten, dass sie nichts mehr aussagen. Eigentlich ist Industrie 4.0 ein Konzept, das viele Facetten hat. Das in einem Satz zusammenzufassen, funktioniert einfach nicht.“

Was sind die häufigsten Missverständnisse, wenn es um Industrie 4.0 geht?

Vogel-Heuser: „Viele Menschen denken, dass sie Industrie 4.0 kaufen können. Das ist nicht möglich. Oder Messe-Stände werben mit der Aufschrift: Wir haben einen Industrie 4.0-PC. Völliger Unsinn. Ein PC an sich kann gar nicht Industrie 4.0 sein, das ist ein Gerät mit einer Software.

Oft höre ich bei Schulungen auch: Sagen Sie mir mal, wie Industrie 4.0 für mein Unternehmen funktioniert. Das geht nicht. Jedes Unternehmen muss für sich überlegen, was von diesem Blumenstrauß an Komponenten von Industrie 4.0 für sie, für ihr Geschäft und für ihre Kunden interessant ist.“

Können Sie dafür Beispiele nennen?

Vogel-Heuser: „Ich hatte bei einer Schulung Kontakt zu einem Unternehmen, in dem noch viel manuell gearbeitet wird. Aber es gibt eine große Kernmaschine, die öfter ausfällt. Jetzt hat sich das Unternehmen mit dem Mitbewerber zusammengetan, der auch diese Maschine hat und ein Industrie-4.0-Projekt mit dem Maschinenhersteller gestartet, um die Ausfälle zu reduzieren und die Ursachen zu finden.

In einem anderen Fall, bei einer großen Firma, die viele Abteilungen hat, muss zum Beispiel die Kommunikation zwischen den Abteilungen optimiert werden, damit das Engineering und die Datenauswertung verbessert werden können. Daher kann man nicht sagen: Erklär mir, was ich in meinem Unternehmen machen soll. Hier muss jeder selbst überlegen, wo Schwächen vorhanden sind und was am meisten Nutzen bringt.“

Industrie 4.0 optimiert also die Unternehmen?

Vogel-Heuser: „Ja, es ist ein Optimierung-Prozess. Wir wollen ja im Endeffekt, dass unsere Anlagen besser laufen, damit wir wettbewerbsfähig bleiben oder sogar unsere Wettbewerbsfähigkeit verbessern können. Dazu haben wir diese verschiedenen Mechanismen von Industrie 4.0. Zum Beispiel kann ich mich jetzt vernetzten, weil fast überall ein gutes Internet vorhanden ist.

Diese Vernetzung kann aber nicht nur im eigenen Unternehmen, sondern auch mit dem Mitbewerber stattfinden. Viele Unternehmen sind durchaus bereit, ihre Daten auch mit einem Teil der Mitbewerber ein Stück weit zu teilen. Weil sie so mehr Wissen bekommen, und mehr Wissen heißt, ich kann produktiver arbeiten.“

Wie kann das konkret aussehen?

Vogel-Heuser: „Zum Beispiel können Hersteller und der Baustellenbetreiber miteinander Daten über Baumaschinen austauschen, also wie oft das Gerät im Einsatz ist oder welche Strecken gefahren werden oder welche Fehlermeldungen anstanden. Wenn ich sehe, ein Gerät fällt aus, kann ich schnell erfahren, wo ich ein anderes herbekommen oder leihen kann.

Und vielleicht eben auch beim Mitbewerber, wenn ich weiß, der braucht gerade seinen Bagger nicht. Und ich gebe ihm noch ein wenig Geld dafür. Dann haben wir beide was davon. Das ist das wirklich Neue, über Betriebsgrenzen hinaus zu schauen.“

Bei dem Projekt „MyJogurt“ arbeiten Sie mit mehreren Professoren an einem Projekt.

Vogel-Heuser: „Auch Professoren sind Mitbewerber, wenn sie an verschiedenen Universitäten forschen und lehren. Wir wollten zeigen, dass wir gemeinschaftlich etwas aufbauen und auch gemeinschaftlich lernen können und das auch ohne Förderung. Jeder hat seine Stärke und wenn wir uns zusammentun, dann entsteht daraus ein Industrie 4.0 System. Und so war es auch, wir haben gemeinschaftlich Modelle und Software geschrieben.“

In dieser Anlage ist ein anderer Aspekt von Industrie 4.0 zu sehen: Das intelligente Produkt. Wie funktioniert das?

Vogel-Heuser: „Sie haben sozusagen ein Joghurt-Gläschen, das weiß, wie es befüllt werden will. Sagen wir, Sie wollen Mango und Erdbeeren. Zuerst müssen Sie wissen: Kann das gefertigt werden, also sind alle Zutaten vorhanden und kann diese Frucht überhaupt in der Anlage verarbeitet werden.

Dann werden die Gläschen gefahren und holen sich, was sie brauchen. Sie sind sozusagen in Kontakt mit der Anlage. Die Idee an sich ist schon ziemlich alt. Nun ist es umsetzbar.“

Bei dem Begriff Industrie 4.0 denken viele Menschen auch an eine voll automatische Produktion, bei der Arbeitskräfte nicht mehr nötig sind …

Vogel-Heuser: „Menschenleere Fabriken sind nicht das, was wir erreichen wollen. Es gibt bestimmte Dinge, die können Maschinen besser als Menschen. Zum Beispiel schwere Dinge zu heben oder monotone Tätigkeiten wie Daten auswerten. Diese anspruchslosen zeitraubenden Tätigkeiten wollen wir wegbekommen. Diese vielen kleinen Dingen, die uns davon abhalten, das zu tun, was wir eigentlich wollen.

Dazu kann Industrie 4.0 beitragen. Andere Dinge können Menschen immer noch besser als Maschinen, wie etwa auf kritische und unvorhergesehene Situationen zu reagieren. Auch sollen Menschen in Industrie 4.0 in der Arbeit durch Maschinen unterstützt werden.“

Wie könnte das aussehen?

Vogel-Heuser: „Die Frage ist: Wie kann ich auch geringer qualifizierte Arbeitskräfte ertüchtigen, dass sie zum Beispiel eine Maschine warten können. Wichtig ist, die komplexen Arbeiten in einfache Schritte herunterzubrechen und die Menschen dabei nicht zu überfordern.

Es ist möglich, deren Reaktionen zu interpretieren. Etwa durch eine Brille, die die Blickrichtung feststellt. Wenn jemand herumschaut und nicht weiterweiß, kann man dies feststellen und versuchen herauszufinden was er nicht verstanden hat. Mithilfe dieser Informationen kann man die Schnittstelle und die Software dann neu programmieren und verbessern.“

TU München

Roboter werden kreativ

Diesen Artikel fand ich bei science.orf.at

Roboter arbeiten bisher vor allem in der Massenproduktion, etwa bei der Herstellung von Autos. In kreativen Bereichen wurden sie bisher seltener eingesetzt. Das könnte sich nun ändern. Dank immer besserer Software benutzen zunehmend auch viele Architekten, Künstler und Designer Roboter.
ARCHITEKTUR16.12.2012

Eine Konferenz in Wien, die noch bis Dienstagabend dauert, zeigt, wie kreativ sie mittlerweile geworden sind.
Eine lange Vorgeschichte

Dass Roboter eine Rolle in der Architektur spielen können, ist keine Erfindung unserer Tage. Schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts zeichnete der französische Künstler Villemard utopische Entwürfe, wie Architekten einmal mit Hilfe von Maschinen Häuser bauen würden.
Gebäude, die selbst zu einer Art Roboter werden, stellte die britische Architektengruppe Archigram in den 1960er Jahren vor: Ihre Walking City war mobil und sollte ihre Bewohner überall dorthin bringen, wo sie „gebraucht“ werden.
Diesseits der Utopie wurden Roboter in Japan bereits in den 1980er Jahren beim Bau von Wolkenkratzern tatsächlich eingesetzt. Dabei handelte es sich allerdings um hochspezialisierte und sehr teure Geräte, die im Zuge der japanischen Wirtschaftskrise vor der Jahrtausendwende wieder in Vergessenheit gerieten. Die Wiederkehr des Roboters in der Architektur hat nicht zuletzt wirtschaftliche Gründe.
Konferenz „Robots in Architecture“:

Gemeinsam mit Johannes Braumann hat Sigrid Brell-Cokcan vor zwei Jahren die „Association for Robots in Architecture“ gegründet. Ziel des Spin-Off-Vereins der TU Wien ist es, „Roboter für Architekten, Designer und Künstler zugänglich zu machen“. Bisheriger Höhepunkt ist eine internationale Konferenz, die bis Dienstag in Wien und parallel dazu in mehreren anderen europäischen Städten stattfindet. Rund 350 Teilnehmer an der Konferenz und begleitenden Workshops werden erwartet.

Software:

Der Verein hat eine eigene Software hergestellt (KUKA|prc), die Forschenden gratis und Leuten der kreativen Industrie „gegen einen geringen Betrag“ zur Verfügung gestellt wird. Damit lassen sich Roboter direkt mit einem handelsüblichen Architekturprogramm steuern und simulieren.

Links:

Konferenz “ Rob|Arch 2012″

Association for Robots in Architecture

Software KUKA|prc

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell: 17.12., 13:55 Uhr.

Architekt steuert Roboter

„Heute werden dafür v.a. Industrieroboter verwendet, die aus der Automobilbranche stammen. Sie kosten 70 Prozent weniger als vor 20 Jahren und können für ganz unterschiedliche Dinge eingesetzt werden. Das macht sie ideal auch für die kreative Industrie“, sagt Sigrid Brell-Cokcan gegenüber science.ORF.at.
„Architekten und Künstler können Roboter heute als Werkzeug verwenden, so wie einen Stift, der dreidimensional schreibt. Sie ermöglichen heute Arbeitsabläufe, die man mit der Hand in einer solchen Präzision nicht erreichen kann“, so die Expertin.
Und so sieht das konkret aus: Der Architekt oder die Architektin sitzt vor einem PC und zeichnet mit Hilfe eines bestimmten Programms Linien. Das Programm übersetzt diese Linien in Befehle, die der Roboter dann in Bewegungen verwandelt. „Er kann aber nicht nur Linien nachzeichnen, sondern auch komplexere Dinge, wie etwa einen Greifer oder eine Spritzpistole betätigen“, ergänzt Johannes Braumann.
Roboter wird zum Lakaien der Künstler

Ein Beispiel betrifft die beiden Künstler Clemens Neugebauer und Martin Kölldorfer. Die beiden haben aus 1,5 Millionen Aluminiumdosen eine Monumentalskulptur hergestellt, die seit Mai 2012 neben der Autorennstrecke in Spielberg steht. Zu sehen ist ein Stier, der durch einen Bogen springt – letzterer ist eine selbsttragende Konstruktion mit einem Gewicht von rund 32 Tonnen.
Der Aluminiumbogen des Stiers ist von Robotern gefertigt worden

Der Bogen besteht aus über 80 Aluminiumteilen, deren Positivformen aus einem speziellen Styropor gefräst wurden – und zwar von einem Roboter. Was genau er zu tun hatte, wurde zuvor von den Künstlern mit Hilfe üblicher Architektur-Software (CAD-Programme) festgelegt.
„Die Künstler hatten wenig Ahnung von Robotik. Innerhalb weniger Tage aber konnten sie die Maschine steuern. Der Roboter kann heute das sein, was früher die Lakaien für einen Künstler waren, die ein Objekt vorbereitet haben. Sie machen die Vorarbeit, der Feinschliff stammt dann vom Künstler“, formuliert Brell-Cokcan.
Ein Projekt der ETH Zürich: Fliegende Roboterdrohnen setzen Bauteile aufeinander

In der Architektur gibt es nur Prototypen

Warum Roboter nicht schon früher in der Architektur zum Einsatz gekommen sind, hat vor allem zwei Gründe. Zum einen hat es etwas mit dem Produkt zu tun, dem Gebäude. „Im Automobilbau kann man an Prototypen testen, bevor in Serie produziert wird“, sagt Brell-Cokcan.
„In der Architektur baut man hingegen sozusagen ausschließlich Prototypen. D.h. die Fabrikation muss ziemlich genau und präzise stattfinden, man kann nicht einfach herumprobieren.“
Roboter wären dafür eigentlich ideal, waren aber lange Zeit – und das ist der zweite Grund – zu schwierig zu programmieren und auch nur für sehr beschränkte und einfache Tätigkeiten zu gebrauchen.
Roboter gehorchen Spielkonsole und Tablet

Die Industrieroboter, die heute eingesetzt werden – mit sechs Motoren bzw. Freiheitsgraden – gibt es in der Industrie zwar schon länger. „Aber auf der Programmierseite hat sich sehr viel verbessert“, sagt Braumann. „Früher wurde den Robotern ein Ablauf beigebracht, inzwischen kann man ihnen unterschiedliche Abläufe beibringen, was im Baugeschehen enorm wichtig ist.“ Heute sei es viel leichter, die „Sprache der Roboter“ zu sprechen. Die „Dolmetsch-Möglichkeiten“ sind vielfältiger geworden und die Eingabegeräte zugänglicher, mit denen man mit dem Roboter kommunizieren kann.
Ein Roboter, der mit einem Tablet-Computer gelenkt wird

„Wir können heute etwa die Bewegungs-Sensoren einer handelsüblichen Videospielkonsole verwenden und so die Bewegungen von Menschen direkt in die Robotersprache übersetzen“, erklärt Braumann. Vor allem Kinder würden es sehr faszinierend finden, einen Roboter mit den eigenen Körperbewegungen spielerisch zu steuern. Ein weiteres Beispiel: Zeichnungen, die auf einem Tablet-Computer gemacht werden, können ebenfalls direkt in die Steuerung des Roboters übernommen werden.
Fasern wickeln für Autos und Häuser

Nebst den beschriebenen Anwendungen sind bei der Konferenz auch drei kooperierende Roboter zu sehen, die einen Torso nach einem bestimmten Muster umwickeln. Eine Technik, die im Prinzip heute schon in der Formel 1 angewendet wird. Dabei werden Karbonfasern für die Karosserien der Autos gewickelt – bisher allerdings nicht automatisiert, wie Braumann erklärt.
Gemeinsam mit einem Start-up-Unternehmen aus Tirol arbeiten die Architekten daher gerade an einer Robotervariante, die das automatisiert lösen soll. Einen Prototypen im Maßstab 1:5 gibt es bereits – ein namhafter Autohersteller, der auch Auftraggeber war, ist an der Lösung interessiert, sagt Brell-Cokcan.
Die Technik könnte im Übrigen auch in der Architektur zum Einsatz kommen, so die Expertin. „Man könnte sich vorstellen, dass man großdimensionale Räume umweben könnte. Wie ein Cocoon könnte man in dieser Art und Weise ein Gebäude errichten.“
Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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