07.08.2017 | Organisations- und Prozessberatung

Industrie 4.0 - Die Zukunft der digitalen Transformation Teil 4

-- Teil 14 von 14 der Artikelserie von Torsten Zimmermann zum Thema Industrie 4.0 --

Herausforderungen für die Industrie

Die digitale Transformation hält auf den unterschiedlichsten Ebenen hohe Herausforderungen für die Industrie und das produzierende Gewerbe bereit. Hier stellt sich für das Management die Frage, wie man sich diesem hochkomplexen Thema sinnvoll nähern könnte. Denn es ist relativ unwahrscheinlich, dass sich Unternehmen zukünftig den daraus ergebenden Fragen erfolgreich entziehen könnten. Zur Unterstützung der Wirtschaft hat die IMI (Institute for Information Management in Engineering / Institut für Ingenieurswesen), ein Institut am KIT (Karlsruher Institut für Technologie / Competence-Cluster in Technologie-Themen), unter der Leitung von Frau Dr. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jivka Ovtcharova das „Industrie 4.0 Collaboration Lab“ ins Leben gerufen.

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Am 19. Februar 2016 wurde das „Industrie 4.0 Collaboration Lab“ von der Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg als einer der „100 Orte für Industrie 4.0 in Baden-Württemberg“ ausgezeichnet. Die Lösungen am IMI-Institut sind vor allem ein Test- und Qualifikationslabor. In diesem Labor lassen sich realitätsnahe Szenarien anhand der unternehmenseigenen Datensätze durchspielen und handfeste Lösungen für das eigene Geschäft erarbeiten. Zielgruppe sind Techniker und Ingenieure im Fertigungsbereich, aber auch Vorstände, Geschäftsführer und Fertigungsleiter, die sich ein Bild von der smarten Produktion machen wollen.

Gemäß dem Credo „Mittelstand trifft Forschung“ bietet das Labor Unternehmen die Möglichkeit, ihre Ideen und Produkte frühzeitig zu testen und sich mit der Arbeit in 3D-Umgebungen vertraut zu machen. Auch eine entsprechende Weiterbildung von Mitarbeitern ist hier realisierbar.

Im „Industrie 4.0 Collaboration Lab“ werden neben Entwicklungsdaten systematisch weitere Datenquellen einbezogen. Das Labor stellt hierfür ineinandergreifende Software- und Hardwarestrukturen bereit. Dadurch können individuelle Anforderungen besser berücksichtigt und Entwicklungszeiten verkürzt werden. Durch den Einsatz von Virtual Engineering, welches den gesamten Produktlebenszyklus aus Prozess- wie auch aus IT-Systemsicht ganzheitlich unterstützt, werden neue Ingenieurmethoden entwickelt. Ferner dienen diese Systeme zur Abstimmung, Bewertung und Absicherung der Ergebnisse. Dabei kommen moderner Informations- und Kommunikationstechnologien wie CAD/CAE, PDM/PLM, Web, Cloud und Virtuelle Realität zur Anwendung.

So lassen sich im Zusammenhang mit der „Digitalisierung als Tagesgeschäft“ im Labor Chancen, Voraussetzungen, Hindernisse und Potenziale mittels eines sogenannten virtuellen Abbildes für die Industrie 4.0 erarbeiten. Das virtuelle Abbild in der Fertigung ist ein Lösungsansatz für den optimalen Betrieb einer Fabrik. Dieses umfasst die 3D-Geometrie der physischen Umgebung in Verbindung mit den Fabrik- und Prozesseigenschaften. Ausschlaggebend sind die Schnittstellen zu externen Systemen und Simulationen mit Berücksichtigung aller relevanten Ressourcen und Prozessen. Dabei können die Schnittstellen auf dem Konzept „Internet of Things“ basieren. Es lassen sich so operationale Konzepte für Produktionsanlagen in Echtzeit zu validieren: beispielsweise manuelle und automatische Bedienung und Konfiguration über intuitive Mensch-Maschinen-Schnittstellen (wie Web-Oberfläche, haptische Interaktionsgeräte, etc.). Dies ermöglicht, im komplexen Fabrikumfeld Entscheidungen auf der Basis echtzeitfähiger Informationen zu treffen. Gleichfalls könnten mittels Simulation Zukunftsprognosen auf der Basis von Echtzeitdaten aus der Produktion erstellt werden. Durch das Verschmelzen von realen und virtuellen Umgebungen ist eine Annäherung an die Vision der automatisierten, intelligenten und virtuellen Inbetriebnahme einer vollständigen Produktion möglich.

Dabei kann das KIT/IMI Industrie 4.0 Collaboration Lab im besonderen Maße die Industrie bei der Schaffung neuer Kernkompetenzen unterstützen, die zukünftig benötigen werden, um mit einer zunehmend digitalisierten, automatisierten, vernetzen und komplexen Welt umzugehen und in ihr einen wertschöpfenden Platz zu finden. Es sind wahrscheinlich die wichtigsten Kompetenzfelder der digitalen Transformation wie folgt:
1. die echtzeitfähige Datenerfassung, -aufbereitung und -auswertung aus verschiedenen, heterogenen und unstrukturierten Datenquellen (auch im Sinne von Big Data),
2. die intelligente Abbildung (Algorithmierung) von Entscheidungs- und Handlungsabfolgen als Grundlage für neue Geschäftsmodelle und –prozesse und
3. die allgegenwertige Bildung und Qualifizierung aller Beteiligten, um die Digitalisierung in das Tagesgeschäft zu integrieren.


Torsten Zimmermann arbeitet an verschiedenen I 4.0 Arbeitskreisen der Industrie mit. In loser Reihenfolge beschreibt Torsten Zimmermann die Hintergründe, Entstehungsgeschichte und Lösungsansätze zu Industrie 4.0.

Der Begriff Industrie 4.0 wurde in der Forschungsunion der deutschen Bundesregierung sowie in einem gleichnamigen Projekt aus der Hightech-Strategie der Bundesregierung geboren. Er soll die Verzahnung der industriellen Produktion „mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik“ bezeichnen. Zentraler Erfolgsfaktor und wesentlicher Unterschied zu Computer Integrated Manufacturing (demzufolge Industrie 3.0 genannt) soll die Anwendung der Internettechnologien zur Kommunikation zwischen Menschen, Maschinen und Produkten sein. Cyber-physische Systeme (cyber physical systems) und das „Internet der Dinge“ (IoT – Internet of Things) bilden hierbei die technologische Basis. Die Ziele sind im Wesentlichen klassische Ziele der produzierenden Industrie wie Qualität, Kosten- und Zeiteffizienz, aber auch Ressourceneffizienz, Flexibilität, Wandlungsfähigkeit sowie Robustheit (oder Resilienz) in volatilen Märkten. Industrie 4.0 zählt zu den Kernthemen der Digitalen Agenda der Bundesregierung.

#Industrie 4.0#digitale transformation
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Torsten Zimmermann
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Torsten Zimmermann
NUCIDA GmbH
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