Prof. Dr.-Ing. Martin Ruskowski, Leiter Innovative Fabriksysteme bei DFKI, gibt im Interview einen aktuellen Stand von Industrie 4.0.

Wo stehen wir aktuell zum Thema Industrie 4.0 gerade bei kleinen und mittleren Unternehmen?

Kernelement von Industrie 4.0 sind cyber-physische Produktionsmodule (CPS), die es ermöglichen, dass Produkte und Maschinen intelligent miteinander kommunizieren. Um diese Vernetzung zu erreichen, rate ich Unternehmen, den Weg als das Ziel zu betrachten und in kleinen Schritten voranzugehen. So kann es beispielsweise Sinn machen, bestehende Maschinen „gesprächiger“ zu machen, indem Daten gewonnen und diese für die Wertschöpfung genutzt werden.

Stichwort Plug & Produce – Wann können wir denn Werkzeugmaschinen und Roboter in das Produktionsnetz wie beim PC Plug & Play einstecken?

In der Tat wäre es wunderbar, wenn wir in der Produktion schon so weit wie beim PC wären. Allerdings kam Plug & Play beim PC auch erst nach einiger Zeit. Von Plug & Produce, wie man es in der Produktion nennt, sind wir leider noch weit entfernt. Hierfür gibt es unterschiedliche Gründe. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) bilden nach wie vor die „Software“ der Maschinen. Aus IT-Sicht sind wir sozusagen auf dem Stand der 1970ziger Jahre stehen geblieben.

Das liegt daran, dass Steuerungen zunächst elektro-technische Systeme und keine Software sind und deshalb heute immer noch eher von Elektrikern als von Software-Entwicklern programmiert werden. So ist die Konstruktionsabteilung für SPS-Steuerungen häufig immer noch in der Elektro-Konstruktion anzufinden und die Programmierung dieser Systeme lehnt sich an elektrische Schaltkreise an. Somit wird die Steuerung als Elektrik – nicht als Software – betrachtet.

Langsam findet hier jedoch ein Wandel statt und vor allem große Unternehmen fangen an, mehr in Richtung Software zu denken. Als erstes müssen Schnittstellen standardisiert und Treiberfunktionen bereitgestellt werden, die dann in einem weiteren Schritt mit übergeordneten Systemen kommunizieren. Wenn man auf den Markt der Steuerungstechnik blickt, so findet man eine Handvoll Anbieter vor, die häufig in sich geschlossene Engineering-Systeme anbieten.

Es zeigt sich allerdings, dass solche geschlossenen Systeme in der Praxis an ihre Grenzen stoßen, wenn es um die Interoperabilität mit Maschinen anderer Hersteller geht. Hier erweist sich OPC UA als ein Schritt in die richtige Richtung. Aber das typische Erkennen von Komponenten wie durch den PC eine Maus oder Tastatur, fehlt in der Fertigung noch gänzlich. Natürlich ist eine Maus eine recht einfache Komponente.

Was erwarten wir, wenn wir eine Roboter-Schweißzelle anschließen? Schnell ist man bei Fragen wie: Wo kommt die Konstruktionszeichnung her? Wer liefert das Roboterprogramm? Welche Abhängigkeiten gibt es zu vor- und nachgelagerten Stationen? Oder wo landen die Qualitätssicherungsdaten? Hier kann man erahnen, dass die Fertigungswelt dann doch komplexer als die PC-Welt ist.

In welche Richtung könnte es weitergehen?

Ob es überhaupt dieses klassische Plug & Produce geben wird und ob es mit vertretbarem Aufwand zu realisieren ist, ist kritisch zu hinterfragen. Sicher ist aber, dass die Integration von neuen Komponenten in die Fertigung deutlich einfacher geschehen muss, als dies heute der Fall ist. Eine wesentliche Grundvoraussetzung ist, eine SPS vernünftig zu programmieren, sodass daraus ein cyber-physisches System (CPS) wird welches mit anderen Systemen kommunizieren kann.

Dabei muss eine Maschine Dienste anbieten und in sich geschlossen funktionieren. So bekommt die Maschine einen bestimmten Befehl, beispielsweise ein Bauteil zu schweißen. Die Maschine erhält dann die Anweisung, bei Fertigstellung des Auftrages eine Rückmeldung oder im Störungsfall eine Warnmeldung zurückzugeben. In der IT ist es heute gängige Praxis, dass sich Programme untereinander unterhalten. Aber genau diese Struktur fehlt heute in der Produktion und muss zunächst entwickelt werden.

Industrie 4.0 hat u.a. zum Ziel, Losgröße 1 zu produzieren und die Produktion in Echtzeit zu steuern. Wo stehen wir heute in Bezug auf die Echtzeit-Steuerung?

In der Automobilproduktion sehen wir das heute schon. Sie ist in der Lage, ein individuell konfiguriertes Auto zu produzieren und die Logistikkette in Echtzeit zu steuern. Allerdings geschieht das mit sehr großem Aufwand. Die Bauteile führen mittels RFID-Technologie auch bereits viele relevanten Informationen mit sich. Aber der Weg zu einer Fertigung, in der sich intelligente Bauteile, Maschinen und Werkzeuge autonom steuern, ist noch recht weit.

Einzelne Arbeitsschritte wie eine Schweißzelle können heute schon hochgradig automatisiert und in Echtzeit gesteuert werden. Diese Technologie ist schon Jahre vorhanden. Bis zu einem produktiven Einsatz mit einer vollautomatischen, autonomen und dezentralen Steuerung komplexer Wertschöpfungsketten dauert es aber noch.

Welche Kompetenzen benötigt der Facharbeiter in der digitalen Welt der Industrie 4.0?

Ich denke, eine wichtige Kompetenz der Zukunft ist das systemische Gesamtverständnis. Die Technologie und auch die Prozesse im Unternehmen werden immer komplexer. Heutige Maschinen sind hochkomplex im Prozess vernetzt und es bestehen viele Abhängigkeiten. Oftmals spricht man davon, dass der Facharbeiter der Zukunft der „Dirigent der Wertschöpfungskette“ ist. Das trifft es meiner Meinung nach sehr gut.

Der Dirigent muss nicht jedes Instrument spielen können. Aber er muss es kennen, wissen wie es funktioniert und mit anderen Instrumenten interagiert. In der Vergangenheit war der Facharbeiter oftmals für eine Maschine zuständig – nicht aber für den gesamten Prozess. Das Berufsbild des Mechatronikers geht in die richtige Richtung. Hinzu sollte ein gutes IT-Verständnis dafür kommen, wie die Kommunikation zwischen Maschinen funktioniert.

Es sind aber auch in besonderem Maße analytische Fähigkeiten gefragt, um Ursachen und Wirkungen zu verstehen und potentielle Problemfälle zu lösen. Wir sehen am einfachen Beispiel des Smartphones, wie komplex und teilweise kompliziert heute Geräte sind. In der vernetzen Produktionswelt steigt die Komplexität aber nochmals sprunghaft an. Ich denke, dass das eine echte Herausforderung für den Menschen wird.

Wie sehen Sie die Sorge der Menschen vor der Digitalisierung und der Automatisierung?

Persönlich sehe ich der Zukunft sehr entspannt entgegen, einen großen Teil der Automatisierung haben wir bereits hinter uns. Manchmal ist es wichtig, aus der Vogelperspektive zu betrachten, was die letzten 200 Jahre alles passiert ist und wie die Technologie sich weiterentwickelt hat. Früher wurde praktisch jede Bewegung an der Maschine durch die Hand ausgeführt. Das hat sich doch sehr dramatisch gewandelt, aber das ist auch gut so. Ich sehe die Themen im Bereich der Automatisierung nun auf einem neuen Niveau. In der Vergangenheit haben wir beispielsweise Roboter gebaut.

Nun geht es viel weniger um den einzelnen Roboter, sondern vielmehr darum, wie all diese Maschinen, Roboter und Geräte miteinander vernetzt und gesteuert werden können. Aus deutscher Sicht können wir positiv in die Zukunft blicken, denn im Bereich der Automatisierung haben viele Unternehmen aus unserem Land eine starke weltweite Stellung und so haben in der Automatisierung viele Komponenten ihren Ursprung in Deutschland. Gerade im Bereich der Automatisierung wird uns die Arbeit nicht ausgehen. Abschließend möchte ich aber auch sagen, dass wir uns als Gesellschaft, aber auch jeder selbst, auf die Zukunft einstellen und mit dem permanenten Wandel leben müssen.

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