Auf drei Fragen: Maschinenelemente und Konstruktionsmethodik in der Industrie 4.0

Herr Prof. Dr.-Ing. Diethelm Groß ist Professor mit dem Fachgebiet Maschinenelemente und Konstruktionsmethodik. Am Standort Gießen unterrichtet er mit einem Fokus auf Maschinenelemente, Konstruktionsmethodik, PLM/CAX Technologien, sowie Mechanismen und Getriebe.

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.

 

Wo sehen Sie die Verbindung von Ihrem Fachgebiet (Konstruktionsmethodik )zum Thema Industrie 4.0?

Ich spreche da immer ganz gern von IoT (Internet of Things) und Digitalisierung anstatt von Industrie 4.0. Wenn man das jetzt konstruktionsmethodisch sieht, bedeutet das, dass wenn ich Industrie 4.0 machen will, geht das grundsätzlich nur noch schwer mit Informationen auf Papier. Diese sollten elektronisch erfasst sein, um digital darauf zugreifen zu können.

Irgendwann muss man dann den Schnitt machen. Ich selber habe diesen bei Siemens jahrelang durchgeführt. Von papierbasierter Dokumentation, hin zum kompletten Element, welches mit allen Fertigungsinformationen als 3D Objekt vorliegt. Das ist der Bezug zu dem konstruktionsmethodischen Fachgebiet. Siemens bildet dabei die gesamte Kette ab. Das heißt, es kann vom CAD/PLM System mit der Antriebsteuerung über die Semantik-Kette bis hin zu der realen Ausführung alles abgedeckt werden. Bei Siemens als Global Player ist das Portfolio vorhanden, um Industrie 4.0 durchzuführen.

Beim Kongress geht es hauptsächlich um den Mittelstand. Wie soll da der Bezug hergestellt werden?

Wie kann das Ganze Richtung Mittelstand angepasst werden? Global Player können das anhand der Systemkette relativ einfach machen. Was muss der Mittelstand können bzw. machen um Industrie 4.0 tauglich zu sein oder um die Prozesse zu digitalisieren? Wenn es um die Digitalisierung geht, müssen sie sich zum einen die Frage stellen, bei welchen Prozessen sie überhaupt fähig sind, dem Kunden digitale Daten zu liefern. Zweiter Punkt wäre, wollen sie das überhaupt? Und wenn sie das wollen, in welcher Form können sie daran partizipieren. Wenn sie sich dann dagegen entscheiden, stellt sich die Frage, ob sie nicht irgendwann durch äußere Einflüsse (Standardisierung, Verträge) gezwungen werden, Daten zu liefen, die digital verarbeitbar sind. Das heißt, in wie weit öffnen sie sich für den digitalisieren Markt. Als Hochschullehrer propagiere ich da die totale Offenheit unter verschiedenen Randbedingungen, als ehemaliger Projektleiter in der Technologiegenerierung habe ich diesen Kahlschlag zum Zwecke des vollständigen digitalen Produktmodells durchgeführt.

„Die digitale Darstellung als Verkaufsargument beim Kunden“

Mittelständler müssen sich überlegen, ob sie von der 2D Darstellung – Papier – weggehen, was für viele noch äußerst schwierig ist. Eine Umstellung wäre zum Beispiel für den Vertrieb interessant. Endprodukte können beim Kunden ganz anders präsentiert werden. Kunden können in der frühen Phase sukzessiv gewonnen werden, sie können aber auch verschreckt werden. Speziell für Mitarbeiter ist  der Digitalisierungsschritt oft sehr einschneidend, da er alte gewohnte Prozesse substituiert. Neben vielen Vorteilen, müssen aber auch Investitionen getätigt werden – Schulung der Mitarbeiter, Prozessanpassungen, etc. Diese Umstellung ist ein immenser Geldaufwand. Da ist dann die Frage, sitzen bei so einem Kongress die Entscheider oder der Konstrukteur, der schneller von dem Produkt zu überzeugen wäre.

Auf der einen Seite kann ich den Mittelständler verstehen, der sich eventuell schwertut, bei der Umsetzung der Digitalisierung. Andererseits denke ich mir, wenn einmal dieser Zug abfährt Richtung Industrie 4.0, dann können Daten nur noch so verarbeitet werden.

 

Wie schätzen Sie den Stand von Industrie 4.0 in 10 Jahren ein?

Ich sehe diese Systematik auf Basis der Dokumentation vom Zeichenbrett hin zu CAD, und nun hin zur Visualisierung des kompletten Produktmodells auf Basis von CAX-Systemen. Wenn die Geschwindigkeit nur annähernd beibehalten wird, dann wird es zum einen von Anbieterseite – die, die das System anbieten – einen großen Wandel geben. Es wird nicht mehr allumfassend angeboten, sondern es wird serviceorientierter sein. Plattformanwendungen (Platform as a service, software as a service) im Engineering Bereich werden sich massiv durchsetzen. Ich glaube sogar, arbeitsplatzbezogen, dass CAD Anwendungen oder reine Zeichnungsanwendungen zusammengelegt und dann tage- bzw. stundenweise diese Ressourcen projektbezogen eingekauft werden. Was heute noch über den Server läuft, wird dann wochentechnisch eingeplant und verwaltet auf einer Cloud gespeichert.

Service wird sich massiv ändern. Es wird sich aber nicht groß ändern im Zuge der Datenhaltung. Wo werden die Daten sein, wem werden sie sein, das wird ein ganz großes Thema. Und die zweite Frage ist dann, wie gehen wir mit Datensicherheit um. Wo stehen die Rechenzentren, wer greift drauf zu. Wer kümmert sich um die Daten, wer ist Urheber davon. Urheberrechtssache wird aufzuräumen sein, auch von den Juristen.  Das Schutzrechtthema wird sich nicht ändern aber die notwendigen Fallbeispiele sind anzupassen, da man nicht mehr von einem Papierdokument spricht. Das wird sich bei den Arbeitsprozessen rund um den Ingenieur ändern.

Was wird sich rund um den Prozess der Digitalisierung in der Arbeitswelt ändern?

Bildschirme in den Fabriken werden Zeichnungen ablösen. Arbeitsanweisungen werden dann über die Bildschirme vermittelt. Automatisierung nimmt massiv zu. Es wird nochmal an Relevanz gewinnen, im Vergleich zu ersten Schritten wo der Industrieroboter noch programmiert werden musste. Dort werden wir andere Strukturen und andere Robotersysteme sehen. Wir werden ganz anders mit einer Mensch-Maschine-Interaktion umgehen. In 10 Jahren sieht die Fabrikation an gewissen Stellen nochmal digitalisierter aus, als es heute schon ist.

Bei dem Thema Losgröße 1 kann es passieren, dass die Global Player irgendwann sagen, bis hier hin und nicht weiter. Die Individualisierung hat Grenzen, die durch die Komplexitätsbewältigung im Organisations- und Entwicklungs- und Produktionsumfeld gegeben sind. Zukünftig muss sich der Kunde eventuell wieder mehr dem Produkt und gegebenen Ausprägungen anpassen und nicht umgekehrt.

Durch die sinkenden Zyklen verschwinden ganze Branchen, weil sie die geforderten Zeiten einfach nicht mehr liefern können.

 

Wenn Sie Entscheidungsträger in einem mittelständischen Unternehmen wären, was wären Ihre ersten Schritte bei der Integration von Industrie 4.0?

Ich würde eine Kerngruppe, 1-2 Mitarbeiter, darauf ansetzen, eine Definition von Industrie 4.0 für das Unternehmen aufzusetzen. Das ist sehr wichtig, denn man braucht eine klare Definition im eigenen Kontext. Einige Informationen können vom Wettbewerber beschafft werden. Gleichzeitig muss man mit den Randbedingungen, den Informationen die man hat, eigene Entscheidungen treffen. Daher ist für mich die Digitalisierung wichtig. Ich würde mich fragen, was ich wo digitalisieren kann. Jetzt kommt es drauf an, wo ich als Entscheidungsträger sitze und wie ich an der Stelle digitalisieren kann. Das heißt aber, ich muss immer Ressourcen, Kapazitäten und Man-Power abstellen, zum Beispiel durch Bachelor- und Masterarbeiten, um Informationen zu erhalten und daraus Entscheidungen treffen zu können. Am Ende ist es notwendig, Entscheidungsvorlagen zu haben um zu wissen, ich gehe in Richtung A oder B. Das würde ich dann immer personell und informativ aufsetzen und dann in einem Zeitfaktor sagen, dass Digitalisierung in diesem Bereich wichtig ist. Abschließend stellt sich die Frage, welche Digitalisierungsentscheidungen welche Einflüsse auf mein Arbeitsumfeld, auf meinen personellen Bestand und auch auf den technischen Bestand haben.

Auf drei Fragen: Maschinenelemente und Konstruktionsmethodik in der Industrie 4.0

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