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8 Experten zum Thema Industrie 4.0 – Teil 2 Die Zukunft der Smart Factory hat schon begonnen

Autor / Redakteur: Ines Näther / Nico Litzel

Internet of Things, Smart Factory und Industrie 4.0: Selten haben Schlagworte solch hohe Aufmerksamkeit erzielt. Das Prinzip: eine global vernetzte Produktion zu schaffen, über alle Grenzen hinweg. Dabei müssen verschiedene Teildisziplinen intelligent und einwandfrei zusammenarbeiten. Wie weit sind die deutschen Automatisierer? Ein Zwischenstand.

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Smart Factory: Die besten Chancen sind gleichzeitig die größten Herausforderungen.
Smart Factory: Die besten Chancen sind gleichzeitig die größten Herausforderungen.
( © fotohansel - fotolia)

Hier geht es zum ersten Teil.

Nachgefragt: Worin liegt der Mehrwert, was soll die Smart Factory besser können? – Welche Aspekte der Smart Factory können in Ihrem Unternehmen heute schon, und sollen in Zukunft realisiert werden? Inwiefern bestimmt das Thema Industrie 4.0 Ihre aktuellen Produktentwicklungen?

Dr. Ursula Frank, Projektmanagement Forschung & Entwicklung bei Beckhoff: „Impulse geben hier die Forschungsarbeiten im Rahmen des Spitzencluster it’s OWL.“
Dr. Ursula Frank, Projektmanagement Forschung & Entwicklung bei Beckhoff: „Impulse geben hier die Forschungsarbeiten im Rahmen des Spitzencluster it’s OWL.“
(Bild: Beckhoff)

Dr. Ursula Frank, Projektmanagement Forschung & Entwicklung und Dr. Josef Papenfort, Produktmanager Twincat bei Beckhoff: Mit PC-basierter Steuerungstechnik liefert Beckhoff Basistechnologien zur Realisierung intelligenter vernetzter Smart Factories. Selbstredend ist das Potenzial bei weitem nicht ausgeschöpft. Steigende Rechenleistung, die Weiterentwicklung der Internettechnologie, neue Erkenntnisse des Softwareengineerings und weitere technologische Trends verknüpfen die Beckhoff-Ingenieure geschickt mit eigenen Ideen zu neuen Produkten im Bereich Engineering, Performance und Kommunikation.

Dr. Josef Papenfort, Produktmanager Twincat bei Beckhoff: „Ziel ist die Bereitstellung von hoch performanten Steuerungstechnologien als Plattform für flexible, ausfallsichere und ressourcenschonend produzierende Smart Factories.“
Dr. Josef Papenfort, Produktmanager Twincat bei Beckhoff: „Ziel ist die Bereitstellung von hoch performanten Steuerungstechnologien als Plattform für flexible, ausfallsichere und ressourcenschonend produzierende Smart Factories.“
(Bild: Beckhoff)

Impulse geben hier die Forschungsarbeiten im Rahmen des Spitzencluster it’s OWL. Im Leitprojekt „Scientific Automation (ScAut)“ werden ingenieurwissenschaftliche Erkenntnisse in die Automatisierungstechnik integriert und intelligente Lösungen zur Analyse und Optimierung von Produktionsprozessen bereitgestellt. Erste Lösungen aus den Bereichen Messtechnik und Condition Monitoring stehen bereits zur Verfügung. Das Innovationsprojekt „extreme fast automation (efa)“ erforscht den Einsatz von Many-Core-Technologien in Verbindung mit extrem schneller Steuerungstechnik. Ziel ist die Bereitstellung von hoch performanten Steuerungstechnologien als Plattform für flexible, ausfallsichere und ressourcenschonend produzierende Smart Factories.

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Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity + Networks bei der Harting Technologiegruppe: „Für mich ist und bleibt die Individualisierung der zentrale Nutzen.“
Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity + Networks bei der Harting Technologiegruppe: „Für mich ist und bleibt die Individualisierung der zentrale Nutzen.“
(Bild: Harting)

Andreas Huhmann, Strategy Consultant Connectivity + Networks bei der Harting Technologiegruppe: Die Smart Factory ist Synonym für die Transformation heutiger Factory durch Industrie 4.0. Und was war zuerst: Die Technologie oder die Kundenforderung? In der momentanen Diskussion könnte man meinen, dass es die Technologie war, denn betrachtet man die Lösungen für Industrie 4.0 der Automatisierungsbranche, so geht es um reine Technologiestudien des technologisch Möglichen.

Ich habe hier einen anderen Werdegang, der längst vor Industrie 4.0 startete. Es ging um die immer stärkere Nachfrage nach individualisierten Produkten, die in ihrer gesamten Wertschöpfungskette effizient aber vor allem schnell dem Kunden zur Verfügung gestellt werden sollten. Denkt man diese Marktforderung zu Ende, dann kommt man zur Smart Factory. Ein individualisiertes Produkt braucht erst mal einen individuellen Bauplan, den es optimaler Weise in sich trägt. Das ist nicht sehr kreativ, ist es doch von der Natur abgeschaut. Dieser Träger der Information muss kommunizieren können. Dass lässt sich optimal mit RFID-Technologie realisieren. Da die Bearbeitung sehr individuell ist braucht es diverse Bearbeitungsstationen, die Fertigungsmodule. Und damit diese flexibel eingesetzt werden können braucht es eine Infrastruktur als Backbone. So entsteht ganz zwangsläufig eine Smart Factory aus der Individualisierung von Produkten. Und damit ist und bleibt für mich die Individualisierung der zentrale Nutzen.

Auf der Hannover Messe 2015 haben wir genau solch eine Smart Factory gezeigt. Um diese aufzubauen braucht es Lösungen auf Basis neuer technologischer Trends. Wir verfolgen das Thema bis auf die Ebene der Komponenten. So ergeben sich aus der Modularisierung der Fertigung wesentlich höhere Steckzyklen an den Fertigungsmodulen. Mit unserer HMC Baureihe tragen wir dem Rechnung. Unsere Lösungen gehen aber entschieden weiter indem wir die Integration von Daten der Feldebene in Business-Applikationen signifikant

Harald Nehring, Prokurist E-Kettensysteme bei Igus: „Eine sichere Datenübertragung muss in der Fabrik von morgen in jedem Fall gewährleistet sein.“
Harald Nehring, Prokurist E-Kettensysteme bei Igus: „Eine sichere Datenübertragung muss in der Fabrik von morgen in jedem Fall gewährleistet sein.“
(Bild: Igus)

Harald Nehring, Prokurist E-Kettensysteme bei Igus : Die drahtgebundene Datenübertragung wird auch im Zeitalter von Industrie 4.0 noch von großer Bedeutung sein, da es vor allem dort um eine hohe Sicherheit geht. Daher ist es auch für uns ein wichtiges Thema, da Igus schon heute passende Komponenten dafür anbietet: So liefern wir Ethernet-Leitungen nach CAT7-Standard, die speziell auf den Einsatz in Energieketten konzipiert worden sind. Damit ermöglichen sie als welterste CAT7-Leitungen selbst bei hohen mechanischen Ansprüchen eine sichere Datenübertragung. Und diese muss in der Fabrik von morgen in jedem Fall gewährleistet sein. Denn gerade, wenn unterschiedliche Komponenten in der Prozess- und Lieferkette mehr und mehr miteinander kommunizieren, ist ein fehlerfreier Ablauf notwendig, damit es nicht zu unerwünschten Ausfällen kommt.

Die CAT7-Leitung CFBUS.052 weist zur wesentlichen Erhöhung der Datensicherheit Geflecht-, Paarschirme und einen Geflechtgesamtschirm mit 90 Prozent optischer Bedeckung auf, der eine Funktionsfähigkeit auch nach Millionen von Biegezyklen in der Energiekette sicherstellt. Dies versprechen wir nicht nur so, sondern beweisen es auch – so hat diese Leitung in unserem eigenen Testlabor auch nach 40 Millionen Hüben noch funktioniert. Gerade bei Ethernet-Leitungen ist ein Ausfall dabei optisch nicht so erkennbar, wie es beispielsweise bei Steuerleitungen der Fall ist, da hier viel häufiger bloße Übertragungsstörungen oder eine schleichende Verschlechterung der Leitungseigenschaften auftreten. Eine permanente Überwachung der Leitungstests ist hierbei also unbedingt notwendig.

Wenn wir an die Zukunft und die Fabrik von morgen denken, sollten wir bei der Datenübertragung auch LWL-Leitungen mit einbeziehen. Denn gerade in der Industrie sind bei kupferbasierten Leitungen immer das Thema EMV-Schutz sowie die Längenlimitierung zu bedenken. Außerdem wird das Datenvolumen in der Zeit von Industrie 4.0 eher zu- als abnehmen. Auch hier bieten wir seit über 15 Jahren ein Programm an LWL-Leitungen für den dauerbewegten Einsatz in Energieketten an, für lineare Bewegungen oder auch Torsionen. Im Zusammenspiel mit leichten Energieketten aus Kunststoff, auf die die Werkstoffe der Chainflex Leitungen optimiert sind, lässt sich darüber hinaus Energie einsparen, da weniger Massen bewegt werden müssen.

Ein weiterer Begriff, der in Gesprächen über Industrie 4.0 immer wieder fällt, ist ‚Mass Customization‘, also die Masseneinzelfertigung von Produkten, um schnell aber auch flexibel produzieren zu können. Hier setzt Igus schon heute an und liefert auftragsbezogen an Kunden aus, sowohl im Bereich der schmierfreien Gleitlagertechnik als auch für E-Kettensysteme. Diese werden in unterschiedlichen Längen mit individuellen Maßen gefertigt, hier können sich Kunden auch online ohne Registrierung ihre Produkte zusammenstellen und sich ihre optimale Lösung nach Angabe von Länge der Kette, Höhe, Breite, Biegeradius und gegebenenfalls von besonderen Umgebungsbedingungen ausgeben lassen und direkt bestellen. Auch Komplettsysteme, sogenannte Readychains, bei denen Ketten samt Leitungen und Steckern vorkonfektioniert werden, gehören für uns zum normalen Tagesgeschäft.

Ralf Moebus, Leiter Produktmanagement Automation und Netzwerk bei U.I. Lapp: „In unserem neuen, hochmodernen Logistikzentrum in Ludwigsburg wurden bereits viele Ansätze von Industrie 4.0 übernommen.“
Ralf Moebus, Leiter Produktmanagement Automation und Netzwerk bei U.I. Lapp: „In unserem neuen, hochmodernen Logistikzentrum in Ludwigsburg wurden bereits viele Ansätze von Industrie 4.0 übernommen.“
(Bild: Lapp)

Ralf Moebus, Leiter Produktmanagement Automation und Netzwerk bei U.I. Lapp: Bei Lapp gibt es schon einige Beispiele, wo Industrie 4.0 realisiert wurde. In unserem neuen, hochmodernen Logistikzentrum in Ludwigsburg wurden viele Ansätze von Industrie 4.0 übernommen. Per RIFD-Tags an den dort gelagerten Kabeltrommeln können diese zu jederzeit exakt identifiziert und lokalisiert werden. Fahrerlose Transportsysteme bewegen diese Kabeltrommeln selbstständig über die Flure. Die automatischen Regalbediengeräte sind durchgängig über IP-basierte Kommunikation mittels Ethernet und WLAN vernetzt. Unseren Kunden stellen wir mobile Barcodescanner zur Verfügung, womit sie in ihrem eigenen Lager direkt eine leere Trommel scannen und automatisch Nachschub bei Lapp bestellen können.

Ein anderes Beispiel für Industrie 4.0 bei Lapp ist der Gehäuse-Konfigurator für unsere Epic-Rechteckstecker. Damit kann der Kunde auf unsere Website individuell die Bohrung für den Kabelauslass nach seinen Anforderungen platzieren. Ein modernes Metallbearbeitungszentrum in der Fertigung produziert dann dieses kundenindividuelle Produkt innerhalb von fünf Arbeitstagen und bereits ab einer Bestellmenge von nur vier Exemplaren.

Auch bei unseren eigenen Produkten haben wir uns voll auf den Bedarf der Smart Factory eingestellt. Es wird vor allem ein durchgängiges Datennetzwerk benötigt, damit die vielen intelligenten Systeme miteinander kommunizieren können. Hier bieten wir ein vollständiges System für die Verkabelung und den Anschluss der Netzwerke in der industriellen Umgebung. Und hier wird sich auch in Zukunft die produktstrategische Ausrichtung klar auf die Anforderungen der Industrie 4.0 fokussieren. Wir wollen unsere Kunden bei der Realisierung ihrer eigenen Smart Factory unterstützen.

Frank Knafla, Master Specialist Industrie 4.0 bei Phoenix Contact Electronics: „Erste Projekte in der eigenen Fertigung fokussieren auf die Optimierung der Produktion im Hinblick auf variantenreiche Produktlinien mit schwankenden Losgrößen – das Mass Customizing.“
Frank Knafla, Master Specialist Industrie 4.0 bei Phoenix Contact Electronics: „Erste Projekte in der eigenen Fertigung fokussieren auf die Optimierung der Produktion im Hinblick auf variantenreiche Produktlinien mit schwankenden Losgrößen – das Mass Customizing.“
(Bild: Phoenix Contact)

Frank Knafla, Master Specialist Industrie 4.0 bei Phoenix Contact Electronics: Phoenix Contact ist ein produzierendes Unternehmen mit eigenem Maschinenbau, dessen Mitarbeiter gemeinsam mit den Verantwortlichen in der Fertigung intelligente Konzepte entwickeln. Aus den Anforderungen dieser beiden Bereiche leiten sich unter anderem Komponenten, Systeme und Lösungen für die intelligente Produktion von morgen ab. Daher sehen wir uns in einer sehr guten Ausgangsposition.

Erste Projekte in der eigenen Fertigung fokussieren auf die Optimierung der Produktion im Hinblick auf variantenreiche Produktlinien mit schwankenden Losgrößen – das Mass Customizing. Hier sind hybride Montageanlagen entstanden, in denen sich durch Verwendung einer digitalen Artikelbeschreibung sowohl Prozessstationen parametrieren lassen, als auch manuelle Montageschritte assistenzgeführt an den Handarbeitsplatzen erledigt werden können. Das Produkt steuert also seine Fertigung. Auf diese Weise haben sich die Rüstzeiten bei gleichzeitiger Erhöhung der Produktivität reduziert. Die Produktionsanlagen sind so flexibel ausgelegt, dass mehr als 60 Varianten in beliebiger Losgröße hergestellt werden können. Phoenix Contact verfolgt diese Entwicklung konsequent weiter und optimiert sie fortlaufend. Grundlage hierfür ist unter anderem die durchgängige Digitalisierung unserer Komponenten, an der wir mit Hochdruck arbeiten.

Durch die Digitalisierung – folglich die digitale Produktbeschreibung mit dem Klassifizierungs-Standard eCl@ss und der formalen Beschreibungssprache Automation ML – wird die nahtlose Kommunikation von Informationen in den unternehmensübergreifenden Wertschöpfungs-Netzwerken unserer Kunden unterstützt. Darüber hinaus sinkt die erwartete Komplexität im Engineering-Prozess. Die digital verfügbaren Informationen müssen jedoch vor der unautorisierten Nutzung und Manipulation geschützt werden. Das betrifft insbesondere die Weitergabe der Daten über unsere Unternehmensgrenze hinaus, weshalb Cyber Security in der Fertigung ein wichtiges Thema für Phoenix Contact ist.

Die durchgängige Digitalisierung der Komponenten beginnt bereits in ihrer Entwicklungsphase, sodass die entsprechenden Produktionsmittel schon jetzt simuliert werden können. Zudem verfügen die Komponenten über Eigenschaften, die es unseren Kunden ermöglichen sie in eigenen Industrie-4.0-Szenarien einzusetzen. Dabei orientiert sich Phoenix Contact an den Erfahrungen aus der eigenen Fertigung sowie den Erkenntnissen, die wir während der Entwicklung und Herstellung der Komponenten machen, wie auch den Ergebnissen der Arbeitsgruppen der Plattform Industrie 4.0.

Reiner Wippermann, Business Manager Integrated Architecture bei Rockwell Automation:„Rockwell Automation hat ein fünfstufiges Connected Enterprise Execution Model entwickelt, mit dem Unternehmen das Konzept in die Tat umsetzen können.“
Reiner Wippermann, Business Manager Integrated Architecture bei Rockwell Automation:„Rockwell Automation hat ein fünfstufiges Connected Enterprise Execution Model entwickelt, mit dem Unternehmen das Konzept in die Tat umsetzen können.“
(Bild: Rockwell Automation)

Reiner Wippermann, Business Manager Integrated Architecture bei Rockwell Automation: Für uns ist Industrie 4.0 schon jetzt da – mit unserer Connected-Enterprise-Plattform. Dieser intelligente Fertigungsansatz basiert auf standardisierten, sicheren Netzwerken, miteinander verbundenen, effizienten und sicheren Geräten sowie einfach zugänglichen Informationen. Als weltweit führender Anbieter für die industrielle Automation sind wir Vorreiter, wenn es darum geht, die Grundsätze von Industrie 4.0 zu verwirklichen. Connected Enterprise bringt Systeme, Informationen und Mitarbeiter zusammen, um die Produktivität zu verbessern und Kosten zu reduzieren.

Rockwell Automation hat ein fünfstufiges Connected Enterprise Execution Model entwickelt, mit dem Unternehmen das Konzept in die Tat umsetzen können. Auf der ersten Stufe werden die bestehenden OT/IT-Infrastruktur, inklusive Steuerungen, Netzwerke, Informationslösungen und Sicherheit evaluiert. Auf der zweiten Stufe entwickelt das Unternehmen dann einen OT/IT-Backbone, der eine sichere, adaptierbare Konnektivität für die Systeme von der Produktionsebene bis in die Unternehmenssysteme ermöglicht. Alle verfügbaren Daten werden dann auf der dritten Stufe definiert und strukturiert. Auf der vierten Stufe schließlich wird der Fokus auf die kontinuierliche Verbesserung gelegt sowie auf die Frage, wie man die neuentdeckten OT/IT-Möglichkeiten am besten nutzen kann. Das Ziel der letzten Stufe des Modells ist es eine Struktur zu schaffen, die es ermöglicht, auf externe Geschehnisse, Zulieferer- und Kundenaktivitäten genauso wie auf Geschäftsentwicklungen und sich ändernde Marktbedingungen zu reagieren.

Oliver Merget, Leiter Geschäftsbereich Automation Systems bei Turck: „Bei unserer Produktentwicklung stehen die Themen Ethernet und Web, Integration von Hochleistungsprozessoren für die Verarbeitung der Signale und Daten sowie ein durchgängiges Engineering aller Produkte im Vordergrund.“
Oliver Merget, Leiter Geschäftsbereich Automation Systems bei Turck: „Bei unserer Produktentwicklung stehen die Themen Ethernet und Web, Integration von Hochleistungsprozessoren für die Verarbeitung der Signale und Daten sowie ein durchgängiges Engineering aller Produkte im Vordergrund.“
(Bild: Turck)

Oliver Merget, Leiter Geschäftsbereich Automation Systems bei Turck: Auch für Turck spielt Industrie 4.0 eine große Rolle – heute schon, aber auch in Zukunft. Einerseits für die eigene Produktion, um sich den Herausforderungen des zunehmenden globalen Wettbewerbs bei einer immer weiteren Individualisierung von Produkten mit verkürzten Produktlebenszyklen zu stellen. Die Antwort hierauf sind intelligente technische Systeme, die auch Turck in seinen Produkten zur Verfügung stellen wird. Dazu werden wir Lösungen entwickeln, die zunehmend dazu beitragen, neue Fertigungsprozesse und eine „individualisierte Massenfertigung“ zu unterstützen. Turck ist der einzige Anbieter, der heute vom Sensor bis zur Visualisierung ein durchgängiges Produktspektrum anbieten kann.

Bei unserer Produktentwicklung stehen die Themen Ethernet und Web, Integration von Hochleistungsprozessoren für die Verarbeitung der Signale und Daten sowie ein durchgängiges Engineering aller Produkte im Vordergrund. Mit unserer Ethernet-Multiprotokoll-Plattform beispielsweise ist es heute schon möglich, immer mehr Turck-Produkte in Profinet-, Ethernet/IP- und Modbus-TCP-Netzwerken einzusetzen.

Im Bereich von RFID ist Turck einer der Marktführer. Hier unterstützen wir die effiziente Fertigungssteuerung der Anwender, indem wir besonders die Möglichkeit einer Datenvorbereitung und direkten Ankopplung an überlagerte Produktionsplanungssysteme bieten. Auch weiterhin werden wir die neuesten Prozessorgenerationen in unseren Geräten einsetzen, um auf dieser Basis leistungsstarke und kostengünstige Plattformen zu generieren. Mit der so zur Verfügung stehenden Intelligenz können steuernde Aufgaben dann schon direkt bei der Signalaufnahme abgearbeitet werden.

Dieser Artikel ist erstmals bei unserem Schwesterportal elektrotechnik erschienen. Verantwortliche Redakteurin: Ines Näther

(ID:43348968)