Auf drei Fragen: Industrie 4.0 in der Ingenieur-Informatik

Herr Prof. Dr.-Ing. Diethelm Bienhaus ist Professor im Fachbereich Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik an der Technischen Hochschule Mittelhessen. Am Standort Gießen unterrichtet er mit einem Fokus auf Ingenieur-Informatik.

Auf drei Fragen erklärt er die Verknüpfung von Industrie 4.0 mit seinem Fachgebiet, gibt einen zehn-Jahres-Ausblick und stellt erste Implementierungsschritte für mittelständische Industrieunternehmen vor.

 

Herr Prof. Dr.-Ing. Diethelm Bienhaus, wo sehen Sie die Verbindung von Ihrem Fachgebiet der Ingenieur-Informatik zum Thema Industrie 4.0?

Die Ingenieur-Informatik ist die Basis von Industrie 4.0. Ohne diese Fachrichtung wäre eine Umsetzung von Industrie 4.0 nicht möglich. Die Digitalisierung sorgt dafür, dass alles miteinander vernetzt ist – im amerikanischen spricht man auch von „Industrial Internet of Things“ und „Cyber-physical Production System“. Jedes Gerät hat irgendwo eine Verbindung zum Internet. Industrie 4.0 geht davon aus, dass jede Maschine, jeder Vorgang auch irgendwo im Internet wiedergespiegelt werden kann. Dazu braucht man viel Sensorik, Aktorik und Verbindungen zu einer Cloud und entsprechenden Auswertungsprogrammen.

Ingenieurformate gibt es genau an dieser Stelle, weil vom „Embedded System“ bis zum Internet können wir alles abdecken.

 

Wie könnte Industrie 4.0 in 10 Jahren aussehen?

Die Entwicklungen werden Unternehmen ziemlich umkrempeln. Davon gehen die meisten aus. Das bedeutet, dass man von bestehenden Ansetzen der Wirtschaft wegkommen muss. Die Geschäftsmodelle werden sich in Zukunft grundlegend ändern. Irgendwann wird man vielleicht nicht mehr für die Bohrmaschine oder die Fräsmaschine bezahlen, sondern für das einzelne Bohrloch und die gefräste Wegstrecke.

Welche Fragen stellen sich in den neuen Geschäftsmodellen?

Wer einem Unternehmen die Geräte bereitstellt, trägt das Risiko. Investitionen müssen getätigt und Geräte versichert werden. Der Kunde bezahlt dann nur noch für jeden getätigten Arbeitsschritt. Erst durch Kundenbindung bekommt der Investor einen Benefit. Hier verschafft die Industrie 4.0 Abhilfe: Anlagen werden durchgehend gut laufen können, da mit Hilfe von Daten aus der Cloud ein reibungsloser Prozess gewährleistet werden kann. Dadurch sind Kunden wiederum zufriedener. Für den deutschen Mittelstand und den Maschinen- und Anlagenbauer bedeutet das ein komplettes Umdenken.

Diese Denkweise gibt es zum Beispiel schon bei Rolls Royce bei der Vermarktung von Turbinen. Anstatt der kompletten Turbine verkauft man hier den Schub pro Stunde. Das heißt, dass ein Flugzeugbesitzer Rolls Royce beauftragt, die Turbine zu installieren und bezahlt dann für Schub pro Stunde. Dadurch ist das Investment nicht mehr so groß und kann anders kalkuliert werden. Als Flugzeugbesitzer sorge ich dafür, dass mein Flieger möglichst viele Stunden in der Luft ist, und gleichzeitig weiß ich, das Rolls Royce sich darum kümmern wird, dass die Turbine läuft, weil sie ihr Geld damit verdienen wollen.

„Weg vom Produkt, hin zur Dienstleistung“

Ich möchte nicht die Drehbank kaufen sondern die Leistung, in dem Fall ein Bohrloch, ein Gewinde, etc. Dabei wird sich natürlich auch die Arbeit ändern und daran wird zurzeit explizit geforscht. Schon bei der letzten Industrialisierung war der Arbeitskräftewegfall ein kritisches Thema, hat so aber dann nicht stattgefunden. Es gab eine Umgestaltung. Diese mitzugestalten, ist eigentlich das wichtige wofür wir jetzt Bewusstsein schaffen müssen. Dazu möchten wir auch den Kongress nutzen, um Studierende und KMUs darüber zu informieren und zum Mitdiskutieren und Mitgestalten anzuregen.

 

Wenn Sie Entscheidungsträger in einem mittelständischen Unternehmen wären, was wären Ihre ersten Maßnahmen für die Integration von Industrie 4.0?

Ich würde mir einen Teilaspekt heraussuchen und überlegen, wie daraus ein Benefit generiert werden kann. Zum Beispiel diskutieren wir zurzeit mit einem KMU aus der Region, an vorhandenen Anlagen erst einmal eine einfache Sensorik zu installieren. Daten werden dabei erfasst, ins Internet übermittelt und analysiert. Dadurch weiß man mehr über die Anlagen, die in aller Welt stehen. Somit kann der Kunde informiert werden, dass einige Parameter angepasst werden können oder auch, dass Wartungen durchgeführt werden müssen. Ergebnis: der Kunde ist zufriedener, die Anlage läuft besser und auch der Hersteller profitiert. Wenn das dann erst einmal in einem Bereich funktioniert, kann sich der KMU überlegen, die Integration von Industrie 4.0 weiterzuführen. Damit kommt man weg vom Produkt- hin zum Servicegedanken.

Allerdings braucht es dazu einen Anfang und das ist zurzeit die große Diskussion. Wir reden alle über Industrie 4.0. Für die meisten ist das eine große Wolke. Es ist noch nicht greifbar. Das wollen wir ändern durch Testumgebungen. Dort gibt es eine konkrete Aufgabenstellung. Es wird ein Testlabor umgesetzt und davon können andere lernen. Nehmen wir beispielsweise einen intelligenten Akkuschrauber, der dafür sorgt, dass sich das Gerät nur einschaltet, wenn man den Akkuschrauber an der richtigen Stelle ansetzt. Außerdem weiß dieser, mit welchem Drehmoment eine Schraube angezogen werden soll.

An der THM soll ein „Smart Factory Lab“ aufgebaut werden, wo solche Montagearbeitsplätze mit „Augmented Reality“ dafür sorgen, dass der Werker bei komplexen Arbeitsvorgängen unterstützt wird. Das heißt, demnächst sollen Geräte mit Platinen bestückt werden. Werker werden mit Assistenzfunktionen unterstützt, um eine Handhabung zu erleichtern. Ein Bedenken von KMUs aus der Region ist, dass es immer weniger Fachkräfte gibt. Wir haben einen demografischen Wandel, hochqualifiziertes Personal zieht es in große Städte und Unternehmen. Durch lernfähiges Personal, die von dem System unterstützt werden, können dann komplexe Aufgaben bewältigt werden, ohne das eine vorangegangene Spezialisierung notwendig ist.

Wird in den Laboren mit konkreten Unternehmen zusammengearbeitet, die in dieser Branche tätig sind?

Ja. Wir sind bei der „Smart Electronic Factory“ mit dabei und Gründungsmitglied. Wir arbeiten mit der Limtronik in Limburg zusammen, mit dem MES Hersteller ITAC aus Montabaur sind wir gerade dabei zwei Masterarbeiten zum Thema Werkassistenzsysteme aufzubauen. Wahrscheinlich wird es auch ein deutschlandweites „Test Lab“ geben.  Es geht nicht darum Menschen wegzurationalisieren, sondern Menschen in ihren Arbeiten zu halten. Das kann auch weitergedacht werden, wenn man bedenkt, dass viele Menschen in Deutschland die Sprache noch nicht beherrschen. Durch eine technische Assistenz, die verschiedene Sprachen abdeckt, kann schon angefangen werden, einer Tätigkeit nachzukommen während dabei nach und nach Deutsch gelernt wird.

„Arbeitsanweisungen in Echtzeit“

Und das ganze bei Losgröße 1. Anstatt Massenproduktion, hoch individualisierte Produkte. Eine Herstellung bei Produktgleichheit, kann leichter angelernt werden. Bei der steigenden Individualisierung müssten Mitarbeiter immer wieder umgeschult werden. Wenn aber synchronisiert werden kann, mit Hilfe von Elektronik und des Computers, kann für jedes Produkt der richtige Hilfetext, die richtige Anleitung eingespielt werden. Dadurch reduziert sich auch die Belastung des einzelnen Mitarbeiters. Arbeitsabläufe können dann kontinuierlich überprüft und durch Hinweise angepasst werden. Das ist unsere Vision. Das wäre die Smart Factory für KMU als die Chance für Industrie 4.0 in dieser Region.

 

Herr Prof. Dr. Bienhaus wird mit einem Fachvortrag und einem Workshop auf dem Industrie 4.0 Kongress an der TH Mittelhessen vertreten sein.

Auf drei Fragen: Industrie 4.0 in der Ingenieur-Informatik

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