Über einhundertfünfzig Milliarden Euro zusätzliches Wachstumspotenzial bis 2020: Die Prognosen für den Bereich Industrie 4.0 für die deutsche Wirtschaft sind beeindruckend. Damit auch KMU von diesen Aussichten profitieren, müssen sie Antworten auf zentrale Fragen zur Digitalisierung der industriellen Produktion kennen: Was sind erfolgversprechende Anwendungen und Technologien? Und wie starten Unternehmen erfolgreich ihre eigene digitale Revolution? Auskunft gibt jetzt eine umfassende Studie der Deutschen Forschungsgesellschaft für Automatisierung und Mikroelektronik.

Als Schlagwort ist »Industrie 4.0« omnipräsent. Von der Politik über die Medien bis in die Unternehmen steht es als Synonym für Zukunftschancen in der Industrie. Welche Anwendungen, Lösungen und Technologien im Einzelfall aber konkret eingesetzt werden können, ist für Systementwickler wie für interessierte Unternehmen kaum zu überblicken. Damit Industrieunternehmen, Systementwickler und Dienstleister die Chancen der digitalisierten Produktion für sich nutzen können, müssen sie sich umfangreiches und praxisorientiertes Know-how aneignen: Welche Anwendungen, Produkte und Technologien gibt es im Umfeld Industrie 4.0 international auf dem Markt? Was für technologische Anforderungen sind zur Umsetzung von Industrie 4.0 Konzepten in der Praxis erforderlich? In welchen Bereichen besteht noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf? Mit welchen Maßnahmen können eigene Industrie 4.0-Projekte erfolgreich initiiert und umgesetzt werden?

Industrie 4.0 greifbar gemacht

Die DFAM Studie »Basistechnologien für Industrie 4.0« informiert auf mehr als 100 Seiten insbesondere KMU zum Stand der Technik und zu den aktuellen Forschungs- und Entwicklungspotentialen rund um die Thematik Industrie 4.0. Im Auftrag der Deutschen Forschungsgesellschaft für Automatisierung und Mikroelektronik e. V. DFAM erstellten die Forscher der Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS und des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) an der Universität Stuttgart einen Überblick über die Industrie 4.0 Thematik. Sie zeigen und erklären aktuelle Lösungen und Zukunftsperspektiven und listen auf, in welchen Bereichen Handlungsbedarf besteht.

»Im Rahmen der Studie haben wir mehr als einhundert Industrie 4.0 Forschungsprojekte analysiert, über dreißig Industrie 4.0 spezifische Studien ausgewertet und zahlreiche Experten interviewt«, erklärt Maximilian Roth von Fraunhofer SCS. Mit Hilfe der gewonnenen Erkenntnisse erstellten die Forscher eine Art »Anwendungslandkarte« für den Bereich Industrie 4.0. Die Forscher strukturieren damit die möglichen Anwendungsbereiche in vier Cluster: Produktionsmanagement, Maschinen- und Anlagenmanagement, Prozessmanagement sowie Mitarbeiterunterstützung und Mitarbeiterkooperation. Zudem entwickelten sie ein Bewertungssystem, mit dem sich Anwendungen und am Markt verfügbare Produkte der Industrie 4.0 einordnen und vergleichen lassen.

Cyber-Physical-Systems

Ein wesentlicher Aspekt bei der Analyse der nötigen technischen Maßnahmen auf dem Weg in eine effektiv arbeitende Industrie 4.0 sind mit zusätzlicher »Intelligenz« ausgestattete Produkte und Komponenten, die als Cyber-Physical-Systems bezeichnet werden. Für diese »Enabler« der Industrie 4.0 bestimmten die Forscher zehn grundlegende Funktionen: von Sensorik und Lokalisierung über Prozesskontrolle und -steuerung bis zu Möglichkeiten zu Prozesssimulation oder Selbstlernfähigkeit. Je nach Funktionsumfang und Funktionstiefe lassen sich Cyber-Physical-Systems damit aussagekräftig in eine Matrix einordnen und bewerten. »Diese genaue Einordnung ist unverzichtbar. Bei der Wahl eines Systems mit Lokalisierungsfunktion etwa ist für die praktische Anwendung für ein bestimmtes Industrie 4.0-Konzepzt ein entscheidendes Auswahlkriterium, ob diese die Position ortsgenau, raumgenau oder auf den Zentimeter genau übermitteln kann«, erklärt Roth.

Entwicklungspotenziale und Handlungsempfehlungen

Mit ihrer Studie schaffen die Forscher nicht nur Transparenz über den aktuellen Entwicklungsstand auf dem Weg in die Industrie 4.0. Für jedes Anwendungsfeld entwarfen die Forscher zudem ein Zukunftsszenario: Im direkten Vergleich zu den aktuellen Produkten zeigen sie noch nicht erschlossene Entwicklungspotenziale auf und geben Anstöße für weitere Forschungsaktivitäten im Bereich Industrie 4.0. Die Erkenntnisse aus der Auswertung von Industrie 4.0 Studien und aus den Experteninterviews nutzen die Forscher schließlich auch, um Handlungsempfehlungen für Wissenschaftler, Systementwickler und Industrieunternehmen abzuleiten. »Ausgehend von dem konkreten Bereich oder Prozess, für den die Chancen der Industrie 4.0 genutzt werden sollen, unterstützt die Studie Unternehmen dabei, ihr Projekt zielgerichtet angehen zu können - von der Konzeptfindung über die Technologieauswahl bis zur Beantragung von Fördermitteln«, resümiert Roth. (stw)

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