Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau steht vor beträchtlichen Herausforderungen, gleichzeitig aber auch vor großen Chancen. Die in Industrie 4.0 relevanten Themen bieten dem Maschinen- und Anlagenbau neue Möglichkeiten, sich mit innovativen Ideen nachhaltige Wettbewerbsvorteile zu verschaffen. Ein Interview mit Prof. Michael Schenk vom Fraunhofer-Verbund Produktion zu Chancen und Herausforderungen der Industrie 4.0.

Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk, Vorsitzender des Fraunhofer-Verbunds Produktion, Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und - automatisierung IFF

Prof. Dr.-Ing. Michael Schenk, Vorsitzender des Fraunhofer-Verbunds Produktion, Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Widmann: Herr Prof. Schenk, wie sehr wird Industrie 4.0 die Art und Weise, wie Industrieunternehmen bisher gearbeitet und gedacht haben, verändern?

Schenk: Zum einen werden Konsumenten und Produzenten sich in Zukunft noch enger digital vernetzen und dadurch eine hohe Produktindividualisierung erreichen. Andererseits werden Produkte nur noch kombiniert mit produktionsnahen, digitalisierten Dienstleistungen nachgefragt.

Der digitale Mehrwert übertrifft den reinen Produktwert, und es verschmelzen die Kreativ- und Arbeitsprozesse in Produktentwurf, Entwicklung und Produktion. Diese Entwicklung wird rasch und umfassend stattfinden sowie zunehmend von Werkzeugen der Künstlichen Intelligenz begleitet. Wenn man alle Daten in der Wertschöpfungskette, also Big Data, zeitnah und zielgerecht erfasst und auswertet, lässt sich eine hohe Arbeits- und Energieproduktivität erreichen.

Widmann: Mit Hilfe Cyber-Physischer Systeme wollen Unternehmen die Individualisierung der Produkte vorantreiben. Maßgeschneiderte kundenspezifische Produkte lassen sich günstiger fertigen. Wo liegen die wesentlichen technologischen Hürden, wo ist Forschungsbedarf?

Schenk: Die Sicherheit im Umgang mit individuellen Daten von Kunden und Mitarbeitern, also Cyber Security, wird eine große Rolle spielen und muss zukünftig sorgfältig betrachtet und begleitet werden. Als problematisch erachte ich, dass der Breitbandatlas in Deutschland immer noch Lücken aufweist, insbesondere in den neuen Bundesländern. Dort ist die Breitbandverfügbarkeit sehr heterogen. Hier müssen rasch Maßnahmen zur Abhilfe getroffen werden. In diesem Zusammenhang will ich auch auf den Industrial Data Space hinweisen, eine von der Fraunhofer-Gesellschaft gegründete Initiative. In einem Förderprojekt arbeiten Forscher an einer Referenzarchitektur für den sicheren Datenraum und dessen Umsetzung. Denn Voraussetzung für Industrie 4.0 ist, dass Unternehmen die Hoheit über ihre Daten behalten.

Eine Hürde ganz anderer Art: Sollen Produkte individualisiert auf Anlagen gefertigt werden, die von verschiedenen Herstellern kommen, so müssen die Maschinen untereinander kommunizieren können. Selbst für diese unterste Schicht einer »intelligenten Vernetzung« fehlen derzeit noch allgemein akzeptierte Standards. Zumindest hat Industrie 4.0 den Diskussionsprozess darüber in Gang gesetzt. Noch komplexer wird es, wenn neben der reinen Datenübertragung ein semantisches »Verstehen« und die selbstständige Ableitung von Folgerungen, zum Beispiel für den weiteren Fertigungsprozess, gefordert wird. Hier stehen wir erst ganz am Anfang einer Entwicklung, die noch viel Forschungsbedarf erfordert.

Widmann: Kleine und mittelständische deutsche Unternehmen haben häufig noch Probleme, das Potenzial von Industrie 4.0 zu identifizieren. Wie kann es gelingen, die Chancen aufzuzeigen und den Anschluss an die weltweite Entwicklung nicht zu verpassen?

Schenk: KMU haben oft nicht die personelle Ausstattung, insbesondere im Blick auf Fachkräfte, um diesen Paradigmenwechsel intensiv und nachhaltig zu begleiten. Der Auf- und Ausbau von staatlich kofinanzierten Modellfabriken und Lernplattfor men kann hier wertvolle Unterstützung leisten. Ein besonderes Augenmerk ist aber auf das Handwerk zu legen. Der Begriff Handwerk 4.0 ist nicht eingeführt, spielt aber in der Umsetzung im System und Zulieferverbund eine wichtige Rolle. Nur wenn alle an der Gesamt-Wertschöpfung
beteiligten Institutionen an »4.0« teilhaben und teilnehmen können, entsteht der angestrebte Paradigmenwechsel.

Widmann: Der Wandel bringt zahlreiche Herausforderungen für den Menschen mit sich. Welche Aspekte stehen dabei im Zentrum?

Schenk: Der Mensch steht auch bei der Industrie 4.0 im Mittelpunkt. Indem man systematisch digitale Lern- und Assistenzsysteme einführt und individuelle Trainings- und Coaching-Programme erschließt, kann man die Kompetenzen der Mitarbeitenden steigern. Wir benötigen zunehmend digitale Hilfsmittel. Physische Belastungen können beispielsweise durch Mensch-Roboter-Kollaboration abgebaut werden. Psychische Belastungen hingegen lassen sich etwa durch die adaptive und visualisierbare Handhabung von Datenströmen mindern.

Widmann: Welche Forschungsprojekte verfolgt der Fraunhofer-Verbund Produktion, um den Menschen so in die Produktion zu integrieren, dass eine gesunderhaltende Arbeit in allen Phasen des Berufslebens unter der fortschreitenden Automatisierung möglich ist?

Schenk: Gegenwärtig konzipieren wir im Verbund soziotechnische Produktionssysteme, die den Anforderungen und Bedürfnissen des Menschen in der Industrie 4.0 Rechnung tragen, insbesondere unter den Aspekten des demographischen Wandels. Die Entwicklung und Einführung von Methoden, Modellen und Verfahren zum technologieunterstützten Lernen bei datenintensiven Prozessen findet bereits umfangreich statt. Das erfordert eine neue Qualität in der Mensch-Maschine-Kommunikation sowie von erweiterten Formen des maschinellen Lernens. Hierzu gibt es in allen Instituten des Verbunds Projekte mit Industriepartnern.

Widmann: Welche Maßnahmen ergreift der Fraunhofer-Verbund Produktion, um die Arbeitsplätze der Zukunft zu gestalten?

Schenk: Die Aktivitäten hierzu sind vielfältig und richten sich auf Produktionssysteme mit spezifischen Arbeitsplätzen. Im Mittelpunkt stehen dabei kollaborative Mensch- Roboter-Systeme, Bedienerschnittstellen zu unterschiedlichen Betriebsmitteln als auch vielfältige Formen von Assistenzsystemen.

Widmann: Wie unterstützt Fraunhofer Unternehmen beim Umstieg auf Industrie 4.0?

Schenk: Wir unterstützen Unternehmen auf mannigfaltige Weise. Das geht über »Industrie 4.0-Check-ups« in Firmen, Gestaltung von Industrieforen gemeinsam mit Verbänden und Kammern bis hin zum Aufbau von Demonstratoren wie Modellfabriken und Lernplattformen. Natürlich werden bereits gemeinsam mit vielen Partnern Projekte bearbeitet.

Widmann: »Made in Germany« steht für Qualität deutscher Ingenieurleistungen. Wo stehen deutsche Industriebetriebe im Hinblick auf Industrie 4.0 im internationalen Wettbewerb?

Schenk: Durch die Einführung von Industrie 4.0 können Industriebetriebe die vergleichsweise hohen Lohnstückkosten und Energiekosten im anlagenintensiven Geschäft kompensieren. Ein Begriff dafür könnte die »Digitalproduktivität« sein. Das beschreibt, wie effizient ein Unternehmen mit eigenen und fremden Daten in seinen Kreativ- und Wertschöpfungsprozessen umgeht. Mit Industrie 4.0 werden wir unsere Positionen im Maschinen- und Anlagenbau im internationalen Wettbewerb stärken und ausbauen.

Widmann: Vielen Dank für das Gespräch.

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