Industrie 4.0: vielschichtig, innovativ und kontrovers

Verpackst du schon, oder revoltierst du noch?

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Industrie 4.0 ist in aller Munde – und auch schon in der einen oder anderen Maschine. Dabei ist der Weg zur Vernetzung ganzer Produktionsstätten und sogar darüber hinaus ein durchaus weiter. Sind es die fehlenden technischen Möglichkeiten, liegt es an der fehlenden Akzeptanz der Kunden, mangelhafter Kommunikation seitens der Hersteller oder werden einige Features schlicht nicht benötigt? Segen, Herausforderung, neue Möglichkeiten – viel Diskussionsbedarf verbirgt sich hinter dem Begriff: Revolution oder Evolution?

Was war nochmal Industrie 4.0? Industrie 4.0 soll in erster Linie die Produktion flexibler machen. Dazu werden einerseits mehr Daten innerhalb des Produktionsprozesses erfasst und gleichzeitig alle an der Produktion beteiligten Einheiten miteinander vernetzt, sodass alle Daten jederzeit und überall zur Verfügung stehen – auch weltweit, falls erforderlich. Damit lässt sich stets der Status abfragen, der Produktionsprozess steuern und planen sowie unterschiedliche Vorgänge koordinieren. Virtuelle Technologien stehen damit direkt mit dem realen Umfeld in Verbindung: Die Fabrik wird zur „Smart Factory“.

Welche Vorteile ergeben sich daraus? In erster Linie erhöht sich die Fexibilität: Beispielsweise lässt sich eine Produktions- oder Verpackungslinie schnell auf ein neues Produkt umstellen. Dies geschieht zentral per Software für die gesamte Anlage. Umrüstzeiten entfallen weitgehend, die Materialzufuhr wird ebenfalls automatisch umgestellt, ebenso die der Produktion nachfolgenden Schritte. In Summe heißt das: Produkte können ganz nach Auftragslage kundenspezifisch auch in kleinsten Losgrößen zu moderaten Preisen gefertigt werden. Viele Varianten lassen sich mit annähernd gleichem Aufwand fertigen. Gleichzeitig schont das Verfahren Ressourcen – Energie und Material – und ermöglicht höhere Produktivität durch ideale Auslastung der Anlagen. Und zumindest die Hardware steht bereits zur Verfügung, Industrie 4.0 ist keine Theorie mehr.

Der Mensch: eingebunden ins System Die industrielle Revolution 4.0 scheint voll im Gange zu sein? Ganz so einfach ist es dann doch nicht. Eine viel wichtigere Rolle als bisher spielt die Software, besonders die Kommunikations-Schnittstellen. Hier gibt es noch viel Entwicklungsbedarf – etwa weg von proprietären Systemen hin zu einer Vereinheitlichung. Das gilt für alle Industriezweige, insbesondere aber für die Verpackungstechnik.

Bei aller Innovation bleibt der Mensch nicht auf der Strecke. Hans-Jürgen Heinrich, Produktmanager für den Geschäftsbereich Systeme beim Verpackungsmaschinenhersteller Multivac, sagt: „Strukturen lassen sich durch die intelligente Verknüpfung der Funktionselemente erheblich vereinfachen. Das gilt auch für die Verbindung des Menschen mit dem Prozess, der über die Benutzerschnittstelle direkt eingebunden ist. Greifen alle Räder reibungslos ineinander, lässt sich die Effizienz und vor allem die Effektivität der Verpackungsanlage deutlich erhöhen.“ Die virtuelle Sicht auf die Produktion ermöglicht den Mitarbeitern einen Überblick auf die realen Abläufe und erlaubt ihnen so eine fundiertere Beurteilung der Situation. Laut Heinrich können sie durch die Anleitung durch Assistenzsysteme ihre Fähigkeiten erweitern, was sie vom reinen Bediener zum kooperativen Steuerer werden lässt: „Der Mensch wird künftig noch stärker von Routineaufgaben entlastet. Er kann sich auf die Dinge konzentrieren, die seinen Verstand und seine Kreativität ansprechen und wird so mehr und mehr zum Gestalter.“
„Der Mensch wird künftig noch stärker von Routineaufgaben entlastet. Er kann sich auf die Dinge konzentrieren, die seinen Verstand und seine Kreativität ansprechen und wird so mehr und mehr zum Gestalter.“ Hans-Jürgen Heinrich, Produktmanager Systeme, Multivac
 

Wo steht die Industrie 4.0 heute? Derzeit sind sich die Beteiligten – Entwickler, Maschinenbauer, Automatisierer und Anwender – noch nicht immer wirklich einig: Die einen sagen, alle Technologie zur Umsetzung von Industrie 4.0 ist vorhanden, sie wird jedoch nicht nachgefragt. Andere sagen, die Entwicklung sei noch lange nicht so weit und bisher bestenfalls eine ansatzweise Umsetzung möglich. Und wieder andere sind der Meinung, die bisherigen Produktionsstandards reichten absolut aus. In allen Aussagen steckt Wahrheitsgehalt. Sicher müssen Entwickler und Hersteller ihre Kunden noch besser über die neuen Möglichkeiten informieren und sicher ist in einigen Umfeldern bereits eine Industrie-4.0-ähnliche Produktion möglich. Ebenso sicher gibt es Umfelder, in denen es völlig ausreicht, auf die vorhandenen und erprobten Methoden der dritten Industriegeneration zu setzen. Um Industrie 4.0 zu etablieren, muss auch das Rad nicht neu erfunden werden. Daher könnte man auch eher von einer industriellen Evolution sprechen, statt von einer Revolution. Jedoch ist es unstrittig, dass einerseits die neuen Technologien und Herangehensweisen in vielen Belangen große Fortschritte und Flexibilität mit sich bringen werden, jedoch bedarf es noch einiger Arbeit, das Konzept konsequent umzusetzen. Daran beteiligen sich unter anderem die Industrieverbände VDMA, ZVEI und Bitcom sowie deren Mitgleider im Rahmen der „Plattform Industrie 4.0“. Diese unterstützt Arbeitsgruppen und vernetzt deren Aktivitäten. Interessierte Unternehmen können sich über diese Plattform informieren und beteiligen. Industrie 4.0 wird sich durchsetzen – wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind. Die Hersteller in der Verpackungsindustrie rüsten sich bereits und insbesondere die Automatisierer haben die neuen Entwicklungen im Auge beziehungsweise führen diese an. Gerd Hoppe, CTO des Automatisierers Beckhoff, sagt: „Um die Möglichkeiten der Industrie 4.0 ausschöpfen zu können, müssen wir zunächst die Möglichkeiten der IT besser nutzen. Es gilt, viele Standards und Schnittstellen zu integrieren. Wir haben es hierbei mit einer kontinuierlichen Entwicklung zu tun.“ Fest steht: Die Facetten der Industrie 4.0 sind genauso variantenreich und individuell wie die Produkte, auf die sie abzielen.

 

Für Sie entscheidend Industrie von 1 bis 4 Warum wird der aktuelle Wandel in der Produktion als die vierte Stufe des Industrialisierungsprozesses betrachtet? Mit der ersten industriellen Revolution wurden Ende des 18. Jahrhunderts mechanische Produktionsanlagen eingeführt, den zweiten industriellen Wandel brachte die arbeitsteilige Massenproduktion von Gütern mithilfe von Elektrizität. Seit Mitte der 1970er-Jahre treiben in einer dritten Umwälzung Informationstechnologien (IT) die Automatisierung von Produktionsprozessen voran. Dieser Prozess ist noch nicht abgeschlossen und wird häufig noch nicht als eine Revolution verstanden. Die vierte industrielle Revolution, also Industrie 4.0, getrieben vom Internet der Dinge, erneuert nun die Produktionsprozesse.

 

Fragen an Dr. Thomas Cord, Lenze Automation GmbH Welches sind die Kernpunkte der Industrie 4.0? Letztendlich geht es bei Industrie 4.0 darum, individualisierte Produkte in kleinster Losgröße zu Konditionen einer modernen Serienfertigung herzustellen – hochflexibel, produktiv und ressourcenschonend. Der zunehmende Individualisierungsgrad in der Konsumgüterindustrie ist ein wesentlicher Treiber und wird massive Auswirkungen auf die Verpackungstechnik haben. Während heute häufig noch starre und zentral gesteuerte Fertigungssysteme im Einsatz sind, werden künftige Produktionseinrichtungen autonom und selbstorganisierend sein. Planungssysteme und Produktionsequipment werden sich selbst konfigurieren, und die Produkte von morgen verfügen über „Intelligenz“. Dafür müssen die einzelnen Komponenten miteinander kommunizieren und Informationen austauschen können.

Was bedeutet die umfassende Kommunikation für die Produktion? Durch intelligente Maschinen, die miteinander vernetzt sind, wird die Produktion der Zukunft viel flexibler. Der Datenaustausch zwischen den Maschinen, Produkten und der Produktionsplanung ermöglicht eine schnelle Reaktion auf geänderte Anforderungen. Einen besonders wichtigen Part nimmt dabei die Automatisierungstechnik ein, denn in der Maschinensteuerung treffen die verschiedenen Informationen aufeinander, werden analysiert und weiterverarbeitet und der virtuellen Datenwelt zur Verfügung gestellt.

Wie geht Lenze in diesem Zusammenhang auf die Verpackungsindustrie ein? Beim Wandel in Richtung zunehmender Flexibilität und wachsender Intelligenz moderner Maschinen müssen zudem Engineeringzeiten und -kosten im Rahmen bleiben. Die Lösung liegt in der konsequenten Modularisierung von Maschinen. Lenze als Hersteller kompletter Automatisierungssysteme hat massiv in standardisierte Software für modulare Verpackungsmaschinen investiert. Wir können mit unserem Portfolio Steuerungs- und Bewegungsfunktionen ganzheitlich betrachten und ein auf autonome, sich selbstorganisierende Maschinen optimal abgestimmtes Gesamtsystem anbieten.

Wie verändert sich die Rolle des Menschen in diesem neuen Umfeld? Die Kooperation von Mensch und Maschine ist eine weitere Schlüsselfrage von Industrie 4.0. Wenn Aufgaben aus höheren Ebenen der Produktionsplanung auf die Maschinenebene verlagert werden, muss die Technik den Menschen verstehen und umgekehrt. Den Menschen im Produktionsumfeld kommt so eine entscheidende Bedeutung zu. Sie entwickeln sich vom reinen Maschinenbediener zum Steuernden der vernetzten Produktionsressourcen. Moderne Konzepte zur einfachen Maschinenbedienung und der Einsatz innovativer Technologien aus dem Bereich der Consumer Electronic sowie intelligente Assistenzsysteme sind dabei unerlässlich.
Dr. Thomas Cord, Geschäftsführer der Lenze Automation GmbH (Foto: Lenze)
 
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