Zu Besuch in der Smart Factory OWL

Von Ralf Keuper

Seit einiger Zeit macht das Schlagwort der Industrie 4.0 die Runde, ohne dass der Normalbürger so recht weiß, was sich dahinter verbirgt. Verkürzt ausgedrückt handelt es sich dabei um die vernetzte Produktion, d.h. die Maschinen sind in der Lage, untereinander und mit den Mitarbeitern zu kommunizieren.

Im Idealfall können individualisierte Produkte, auch als Mass Customization oder Losgröße 1 bezeichnet, hergestellt werden.

In naher Zukunft soll es möglich sein, die Produktion durch Plug and Work ohne lange Rüstzeiten – quasi in Echtzeit –  umzustellen. In den letzten Jahren konnten auf diesem Gebiet große Fortschritte erzielt werden – genannt seien nur der 3D-Druck und die Robotik.

Wie nur an wenigen Orten in Deutschland, lässt sich die Entwicklung der letzten Jahre in der Smart Factory OWL in Lemgo betrachten. Dort – in einer Modellfabrik – stehen 3D-Drucker, die über den Handel mittlerweile für jeden zu kaufen sind, neben CNC-Fräsen und Arbeitsumgebungen, die hoch automatisierst sind, ohne jedoch die menschliche Arbeitskraft vollständig zu ersetzen.

Bei der Smart Factory handelt es sich um eine Forschungseinrichtung, die gemeinschaftlich von dem Fraunhofer IOSB-INA und der Hochschule OWL betrieben wird. Die Smart Factory wurde im April vergangenen Jahres nach nur einem Jahr Bauzeit fertiggestellt, worüber seinerzeit in Neben Hochschule entsteht Forschungsfabrik Smart-Factory OWL berichtet wurde. Die Smart Factory arbeitet eng mit der Industrie zusammen, wodurch der Bezug zur Praxis gewährleistet ist. Bauherr ist eine Gesellschaft lippischer Unternehmer, die sich in einer GbR zusammengetan haben.

Aufgabenspektrum der Smart Factory / Überblick 

Das folgende Schaubild / Big Picture zeigt die verschiedenen Komponenten und Ebenen, die durch die Smart Factory abgedeckt werden:

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Zur weiteren Erläuterung:

In der SmartFactoryOWL geht es nicht nur um die individualisierte Produktion und die Art und Weise, wie wir künftig arbeiten. Es geht vor allem um die aktive Einbeziehung des Kunden in den Produktentstehungsprozess sowie datenbasierte Geschäftsmodelle rund um das Produkt.

Im Zentrum steht also der Kunde, der schon möglichst frühzeitig in den Produktionsprozess eingebunden werden soll.

Damit die Wünsche des Kunden berücksichtigt werden können, sind entsprechende Kommunikationsinfrastrukturen nötig, vor allem eine durchgängige Datenbasis. Davon ist man heute noch relativ weit entfernt. Durch die die Verschmelzung von PLM- (Product Lifecycle Management) ALM (Application Lifecycle Management) -Lösungen will man diesem Ziel näher kommen. Eine weitere Hürde ist, wie ich während der Rundgangs erfahren konnte, das STEP-Protokoll, das den Anforderungen der Industrie 4.0 nicht gerecht wird.

Ist die Datenbasis einmal vorhanden, lassen sich die Daten, die im Verlauf der Planung und der Produktion erzeugt werden, auswerten. Die Ergebnisse können für weitere Verbesserungen der Services sowie für die Kreierung neuer Produkte/Services verwendet werden.

Die Smart Factory in der Realität 

Zu den „Attraktionen“ der Smart Factory zählt der autonome Roboter KMR iiwa.

Der Hersteller Kuka beschreibt die Vorzüge des Roboters wie folgt:

Der autonome Roboter KMR iiwa ist MRK-fähig und mobil. In einem System vereint er die Stärken des sensitiven Leichtbauroboters LBR iiwa und einer mobilen, autonomen Plattform. Der KMR iiwa ist ortsunabhängig und hochflexibel – die ideale Voraussetzung für die Anforderungen von Industrie 4.0.

Seit einiger Zeit sorgen die 3D-Drucker für Aufsehen. Damit kann jeder zu Hause seine eigenen Produkte herstellen. Die sog. Maker-Bewegung hat sich die Verbreitung des 3D-Drucks zur Aufgabe gemacht. Die Smart Factory verfügt sowohl über 3D-Drucker für den Hausgebrauch wie auch über 3D-Drucker, die in der industriellen Fertigung eingesetzt werden; letztere wird unter dem Sammelbegriff Additive Fertigung zusammengefasst.

Es ist schon beeindruckend, mit welcher Präzision und Qualität 3D-Drucker arbeiten.

Eigenes Bild

Auf dem Tisch sind verschiedene Gegenstände / Werkstück zu sehen, die mittels 3D-Druck hergestellt wurden. Bemerkenswert finde ich den Klappstuhl.

Weiterer Bestandteil der Smart Factory ist eine hochmoderne CNC-Fräsmaschine von DMG. Eine der Herausforderungen besteht hierbei in der Früherkennung von Störungen oder von Verschleiß – häufig als predictive analytics oder predictive maintenance beschrieben. Die Auswertung kann einmal stationär, also auf die jeweilige CNC-Maschine, oder auf Basis der Daten weiterer CNC-Fräsmaschinen, auch anderer Unternehmen, erfolgen.

Eine weitere Stufe ist der Roboter mit Sensorhaut. Hierbei stammt der Arm von Bosch, der „Unterbau“ von Fanuc, einem japanischen Roboter-Hersteller.

Eigenes Bild

Der Vorzug dieses Robotersystems, das die Bezeichnung Apas trägt, ist, dass der Roboter stoppt, sobald ein Mensch zu nahe kommt. Dafür sorgt die Sensorhaut, die am Roboterarm angebracht ist –  hier im Bild die schwarze Ummantelung.

Zusammenfassung, offene Fragen, weiterer Forschungsbedarf 

Die Smart Factory OWL ist – zumindest in der Region – einzigartig. Kaum anderswo lässt sich die Zukunft der Produktion, jedenfalls eine mögliche Variante davon, auf einen Blick erhaschen. Die vernetzte Produktion rückt die Vision der individualisierten Produktion in greifbare Nähe. Bisherige Versuch scheiterten an dem Phänomen der Komplexitätsfalle, weshalb das Fraunhofer Institut Systemtechnik und Innovationsforschung in Karlsruhe im Jahr 2001 von einer Sackgasse Hochautomatisierung sprach. Es wird sich zeigen, ob mit der Industrie 4.0 die Hoffnungen in Erfüllung gehen. Die Chancen sind diesmal besser.

Damit autonome Roboter in der Produktion im großen Umfang eingesetzt werden können, sind noch einige Rechtsfragen zu klären, wie sie u.a. das Roboterrecht (Vgl. dazu: Brauchen wir ein Roboterrecht?) und die Roboterethik zum Inhalt haben. Kann man Robotern Moral beibringen? wie Deutschland Funk Kultur vor einiger Zeit fragte. Wie muss der Datenschutz an die Industrie 4.0 angepasst werden? Welche Rückschlüsse dürfen aus den Daten, welche die Maschinen und Mitarbeiter erzeugen, gezogen werden?

Momentan geht – erneut – die Sorge um, die Automatisierung würde zu Arbeitsplatzverlusten in ungekanntem Ausmaß führen. Müssen demnächst Roboter, wie u.a. Bill Gates fordert, besteuert werden und ist die Zeit für ein bedingungsloses Grundeinkommen, wie u.a. der Siemens-Chef Kaeser fordert, gekommen? Oder handelt es sich hier um eine vergleichbare Situation, wie in den 1960er Jahren, worüber die ZEIT im Jahr 1965 in Leben mit der Automation. Umfrage über die Risiken des technischen Fortschritts schrieb. Hat Marc Andressen evtl. recht, wenn er die Befürchtungen, die Roboter könnten die Arbeitswelt komplett übernehmen, für deutlich überzogen hält. Wir werden sehen.

Seit einiger Zeit sorgt die Blockchain-Technologie für Furore. Nach Ansicht einiger Markbeobachter hat die Blockchain das Potenzial, die gesamte Wirtschaft und Gesellschaft zu verändern, wie zuvor das Internet. In der Praxis sind die Anwendungsfälle noch rar gesät. Zu groß sind noch die Restriktionen in Form von hohem Energieverbrauch, geringen Transaktionsverarbeitungskapazitäten und rechtlicher Unsicherheiten. Allerdings gibt es derzeit einige Initiativen, die damit werben, die genannten Schwächen zu umgehen, wie das IOTA-Projekt, das mit einer Kryptowährung erreichen will, dass autonome Maschinen autonome Maschinen bezahlen.

Vor einigen Monaten richtete das ebenfalls in Lemgo angesiedelte Centrum Industrial IT (CIIT) in der Smart Factory einen in den Medien viel beachteten Hackathon (The world’s biggest industrial hackathon) aus, der von den Anwendern / Hackern, die z.T. von weit her kamen, sehr gut angenommen wurde.

Auf alle Fälle bleibt es spannend.

Mein Dank geht an die Leitung der Smart Factory OWL in Person von Prof. Dr. Jürgen Jasperneite und an Benedikt Lücke, der sich die Zeit für den Rundgang genommen und mir, der ich kein Techniker bin, die Fabrik verständlich gemacht hat und meine Fragen kompetent und geduldig beantwortet hat.

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