11.05.2022

Herausforderung: digitale Transformation im Maschinenbau

Smarte Maschinen mit smart gesteuerten Prozessen für die Smart Factory der Zukunft? Das ist längst kein Traum mehr. Menschen, Prozesse, Produkte, Materialien, Maschinen und Daten werden zunehmend vernetzt – im „Internet der Dinge (auch: Internet of Things, IoT)“ verbinden sich die virtuelle und die reale Welt, die Grenzen verschwimmen.

Humanoider Roboter Zukunftskonzept

Die digitale Unternehmenstransformation hat begonnen

Das „Industrial Internet of Things“ (IIoT) nutzt die Konzepte und Technologien des „Internet of Things“ und entwickelt sie weiter. Effizienz, Kostensenkung und schnelle Prozesse bei maximaler Flexibilität durch hochwertigere Geräte, reduzierte Funktionen und sensiblere Sensoren machen die Prozesssteuerung smart.

Unvorstellbar große Mengen an Daten werden generiert, gesammelt, gespeichert, verarbeitet, in Bruchteilen von Sekunden ausgewertet, vernetzt und in Echtzeit darauf reagiert. Fehlt Material, wird automatisch eine Bestellung ausgelöst. Tritt ein Fehler auf, muss der Mensch ihn lösen. Tritt der Fehler wieder auf, hat die Maschine gelernt, ihn zu lösen, und gibt keine Fehlermeldung mehr aus (vgl. Industrie 4.0 und das Internet der Dinge (bimos.com)). Die Anwendungsbereiche und Möglichkeiten sind grenzenlos.

Mit den Möglichkeiten wächst die Angst. Fragen werden lauter: Hat der Mensch das technisch Machbare überhaupt im Griff? Die Filmindustrie hat das Thema längst aufgegriffen. Sie liefert unterhaltsam surreal anmutende Beiträge, die zum Nachdenken anregen. In der Realität sind Informationsethik, Wirtschaftsethik und Rechtsethik gefragt – und der Gesetzgeber.

Die Grundlage: das „Internet of Things“ (IoT)

Das Internet of Things (IoT) ist die Bezeichnung für das Netzwerk physischer Objekte („Things“), die mit Sensoren, Software und anderer Technik ausgestattet sind, um diese Objekte mit anderen Geräten und Systemen über das Internet zu vernetzen, sodass zwischen den Objekten Daten ausgetauscht werden können. Diese Geräte reichen von normalen Haushaltsgegenständen bis hin zu anspruchsvollen Industrieanwendungen.

Die Voraussetzung für Industrie 4.0: das „Industrial Internet of Things“ (IIoT)

Das „Industrial Internet of Things“ (IIoT) mit seinen modernen Technologien ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche Realisierung von Industrie 4.0.

Das industrielle IoT (IIoT) bezieht sich auf die Anwendung der IoT-Technologie in industriellen Umgebungen, insbesondere in Bezug auf die Instrumentierung und Steuerung von Sensoren sowie auf Geräte, die Cloud-Technologien einsetzen. Vernetzte Systeme ermöglichen es, Daten auszutauschen und intelligent aufeinander zu reagieren.

In der digitalisierten Zukunft werden alle Maschinen und die von ihnen produzierten Güter mit Sensoren ausgerüstet sein. Sie kommunizieren ständig und optimieren ihre Abläufe fortlaufend. Nicht nur untereinander, sondern mit anderen Systemen: Produktion, Vertrieb, Entwicklung, Kunden und Lieferanten werden in die vernetzte Welt eingebunden.

Damit die Kommunikation untereinander klappt, muss jedes Bauteil digital erfasst werden. Sensoren in Maschinen und digitale Technologien wie RFID-Chips ebnen den Weg. Die Kommunikation, sei es von Mensch zu Maschine, Maschine zu Lagerbestand, Firma zu Kunde, funktioniert über alle physischen Grenzen hinweg über das Internet (vgl. https://blacklimedesign.de/designblog/was-ist-digitale-transformation/).

Worin liegt der geschäftliche Nutzen? Sehr grob gesagt:

  • Geschäftsabläufe können optimiert werden.
  • Die Produktivität kann gesteigert werden.
  • Starre, fest definierte Wertschöpfungsketten können flexibel und dynamisch
  • Völlig neue kundenzentrierte, flexible Geschäftsmodelle, Produktionsverfahren und Produkte können entwickelt werden.

Industrie 4.0: Big Data und die Macht der Algorithmen

Ein wichtiger Prozess der Industrie 4.0 ist das Sammeln, Pflegen und Auswerten von Daten. Dazu gehören Stichwörter wie Big Data und vor allem künstliche Intelligenz (KI). Dabei geht es weniger um Nutzerdaten von Kunden oder Lieferanten als um Produktions- und Prozessdaten. Gerade hier wird das Potenzial der KI enorm unterschätzt. KI schafft es, Daten zu erfassen und auszuwerten, die vorher nicht einmal im Entferntesten möglich schienen.

Leistungsfähige Algorithmen sind das A & O im Big Data Business. Speziell für das IIoT entwickelte Algorithmen analysieren die von Maschinen, Anlagen und Mitarbeitern generierten Daten, um Schwachstellen oder Optimierungspotenziale an Maschinen, Anlagen oder Prozessen ausfindig zu machen. Weitere Unternehmensbereiche, die unmittelbar von Big Data profitieren, sind Marketing und Vertrieb, Qualitäts- und Energiemanagement, Ressourcenplanung, Produktentwicklung und Service.

Umsetzung (noch) mangelhaft: Industrial Security

Für den Wandel zur intelligenten Fabrik ist die Vernetzung der Maschinen und Anlagen mit dem Internet ein Muss. Doch damit wächst auch die Zahl möglicher Einfallstore für Cyberangriffe. Oberstes Ziel einer Sicherheitsstrategie muss daher sein, die Angriffsfläche gering zu halten und die Produktionssysteme sorgfältig abzusichern.

Industrial Security beschreibt den Schutz von Produktions- und Industrieanlagen vor absichtlich oder unabsichtlich herbeigeführten Fehlern. Ziel der Industrial Security ist es, die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen sowie die Integrität und Vertraulichkeit von maschinellen Daten und Prozessen zu gewährleisten.

KI, Sicherheit und Co: Was sagt der Gesetzgeber?

Kann der Gesetzgeber mit dem rasanten technologischen Fortschritt zeitlich und inhaltlich Schritt halten? Die Bemühungen sind in vollem Gange. Insbesondere auf europäischer Ebene. Was auch gut ist, denn das Internet of Things kennt keine räumlichen Grenzen.

Noch ist lange nicht alles geregelt. Es gibt noch viel Klarstellungsbedarf. Der Gesetzgeber muss sinnvolle, praktikable Rahmenbedingungen für KI-Anwendungen schaffen. Die Rechte aller Beteiligten müssen bestmöglich geschützt werden. Innovationen dürfen nicht behindert werden. IT-Sicherheit und Produktsicherheit müssen zu einem gemeinsamen Schutzkonzept entwickelt werden.

Bestehende Gesetze, wie z.B. das Produkthaftungsgesetz, müssen überarbeitet werden. Gegebenenfalls müssen sogar neue einschlägige Gesetze geschaffen werden.

Fazit

Früher oder später wird die digitale Transformation jedes Unternehmen treffen. Die Frage lautet auch hier nicht ob, sondern wann. Nur wer sich frühzeitig damit befasst, hat gute Chancen zu überleben. Dabei gilt es, Industrie 4.0 im eigenen Unternehmen nicht als Revolution anzugehen, sondern sie als Evolution in vielen kleinen Schritten zu begreifen und zu realisieren.

 

Erfahren Sie mehr zum Thema „Digitale Transformation im Maschinenbau“ in unserem Praxismodul „Maschinenrichtlinie“.

Autor*in: Elisabeth (ce konform GmbH. Öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige für Technische Dokumentation.)