FABRIK DER ZUKUNFT by publicateur

mai 2015 | unabhängige veröffentlichung von publicateur im handelsblatt

Fabrik der Zukunft Wirtschaftsfaktor Industrie 4.0 Fit für die Zukunft — Seite 4

IT in der Industrie Datenflut virtuell veredeln — Seite 6

IT-sicherheit Lösungen gegen Cyberattacken — Seite 8

m2m Ist der Mittelstand bereit? — Seite 11

Produktion Effizient & nachhaltig — Seite 12

logistik Wertschöpfungskette im Fokus — Seite 14

Nichts zu verschenken?

Dann bitte mal umdrehen

fabrik der zukunft

Liebe Leserinnen und Leser, die Digitalisierung der Wirtschaft nimmt global in rasanter Weise massiven Einfluss auf alle Wertschöpfungsketten und auch auf die Menschen, die in ihnen eingebunden sind. Auf vielen Märkten erleben wir schon jetzt eine deutliche Verschiebung der Machtverhältnisse zugunsten einiger weniger schnell wachsender Unternehmen, deren Kerngeschäft sich im Internet abspielt. Traditionellen Branchen wie dem Automobil-, dem Maschinen- und Anlagenbau, dem Rohstoffhandel und seiner Verarbeitung oder der Elektroindustrie — Branchen, die in Deutschland seit jeher stark sind — droht hingegen der Verlust ihrer Stellung. Im Rahmen der Digitalisierung wird die Verfügbarkeit von Informationen zu einem der wichtigsten Machtfaktoren auf den Märkten. Daraus ergeben sich viele neue Herausforderungen, denen wir gerade in Deutschland mit guten Konzepten und vor allem schnell begegnen müssen. Wir stehen vor der Entscheidung, welche Tätigkeiten sinnvoll durch Automation unterstützt werden können. Aber mehr noch: Wir müssen auch die Frage beantworten, was wir nicht automatisieren wollen. Um mit den rasanten Veränderungen Schritt zu halten, muss es einerseits gelingen, flächendeckend in Deutschland alle Unternehmen auf diesen Wandel vorzubereiten. Jede Branche und jedes Unternehmen — vom Global Player bis zum Kleinstunternehmen — muss auf die damit verbundenen Konsequenzen, Risiken und Chancen aufmerksam gemacht werden. Es müssen Service-Plattformen von deutschen Unternehmen etabliert werden, deren Server den hiesigen Bestimmungen und Gesetzen unterliegen, um durch das erhöhte Vertrauen besonders attraktiv für Nutzer zu werden. Insbesondere die produzierenden Unternehmen, die an solchen Plattformen partizipieren, um sich über Unternehmensgrenzen hinweg entlang verschiedener Wertschöpfungsketten mit Partnern und Kunden zu verbinden, müssen vor Hackerangriffen geschützt werden. Dies muss durch die Gestaltung der Plattformen wie Vorgaben für den Datentransfer und sehr gute IT-Sicherheitsstrukturen sowie durch Gesetze für diese Plattformen geschehen.

Impressum publicateur GbR Geschäftsführung Alan David & Anna Penseler Schwedter Straße 23 10119 Berlin Mitte t +49 (0) 30 702 436 04 f +49 (0) 30 702 436 07 mail@publicateur.com publicateur.com chefredaktion

Prof. Udo Ungeheuer VDI-Präsident

Markus Kemminer (V.i.S.d.P.) Autoren

Barbara Fuchs Jörg Klingele Tim Leonhardt Katja Reichgardt Günter Weihrauch Gastbeiträge zeichenerklärung

VDI Fraunhofer IML

Redaktioneller Gastbeitrag

Text der Redaktion

eco Verband W3C Dechema gestaltung

Die Digitalisierung, die mit Industrie 4.0 Einzug in Produktion und Logistik hält, muss von jedem Unternehmen begriffen und in eigenen Konzepten umgesetzt werden. Dazu müssen auch die Mitarbeiter durch Aus- und Weiterbildung auf die hohe Dynamik der technologischen und wirtschaftlichen Entwicklungen vorbereitet werden, um eine hohe Beschäftigung und den Wohlstand zu sichern.

Jan Erlinghagen jan-erlinghagen.de Illustration

Bene Rohlmann benerohlmann.de

Ihr

Druck

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Alan David, Anna Penseler

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→ ernst & young

Industrie 4.0 steht und fällt mit der Experimentierfreude Vernetzte Produkte und intelligente Anlagen bestimmen das Konzept von Industrie 4.0. Damit handeln Mitarbeiter immer weniger unmittelbar, stattdessen programmieren sie ein System, das autonom Entscheidungen trifft und sich an Situationen anpasst.

autor Dr. Christoph Kilger partner, Advisory Services, Ernst & Young GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft

Deutschland profitiert in hohem Maße von

Viele Dinge wechseln sogar ihre Rolle:

vorteil durch vernetzung

ihren Kunden eine höhere Produktivität zu

den Produktivitätszuwächsen der vergange-

Der Pneumatikantrieb beispielsweise fun-

Die Vernetzung von Produktionsanlagen

bieten ( Trumpf ). Komponentenhersteller wie

nen Jahrzehnte. Realisiert wurden diese

giert beim Hersteller als Produkt, in einer

bietet große Potenziale in der ›Fertigung‹,

etwa PhönixContact bauen selbst voll

vor allem im Bereich der Arbeitskosten

Getränkeabfüllanlage ist er Teil der Anlage.

etwa durch die Vernetzung von Werk-

automatisierte Montagelinien, die Losgröße

und durch die konventionelle Automatisie-

Industrie 4.0 erzeugt Kosten-, Qualitäts-,

zeugmaschinen oder durch additive

1 mit beliebiger Auftragsreihenfolge

rung — sprich: »Industrie 3.0«. Beide

Flexibilitäts- und Zeitvorteile im Produkt

Fertigungsverfahren, und in der ›Montage‹

ermöglichen.

Wege scheinen heute ausgereizt. Denn

und in der Anlage:

durch modulare, flexibel konfigurierbare

einerseits lässt der gesellschaftliche Konsens für weiteren Lohnverzicht zunehmend nach, andererseits stößt die nicht vernetzte Automatisierung an ihre Leistungsgrenzen. Das Konzept »Industrie 4.0« kann neue Potenziale erschließen, um substanzielle Produktivitätssteigerungen und damit auch Wettbewerbsvorteile zu realisieren. internet of things bildet grundlage Die Grundlage von Industrie 4.0 ist das »Internet of Things«, das Güter auch ohne primären IT-Bezug mit computerartiger Hardware und Kommunikationstechnologie ausstattet. Diese können mittels Software Daten aufnehmen, verarbeiten und sie mit anderen intelligenten und vernetzten Dingen austauschen. Das Internet of Things ändert die Dinge, nicht das Internet! In einer Fabrik gibt es zwei grundsätzlich zu unterscheidende Arten intelligenter vernetzter Dinge: Produkte und Anlagen.

• Der Pneumatikantrieb als Produkt lässt sich mit einem Identifikator versehen. Dieser ermöglicht es dem Hersteller, kundenindividuelle Produktausstattungen in beliebiger Reihenfolge zu produzieren. Die Produkte identifizieren sich an den Montagestationen, die benötigten Komponenten werden zugeführt und spezifische Montagevorgänge eingeleitet. • In der Getränkefabrik unterstützt der Identifikator im Antrieb die Wartung der Anlagen. So liefert er beispielsweise Daten zur Belastung, zur Konfiguration und zu vorhergehenden Serviceaktivitäten. Diese lassen sich verknüpfen und auswerten. • Erhält der Antrieb zusätzlich Sensoren, kann er selbst aktiv Daten bereitstellen. Diese lassen sich zur genaueren Steuerung von Bewegungen und damit zu einer besseren Automatisierung der Anlage nutzen.

Digital Supply Chain.

Montagelinien, die automatisch aus den

langfristige strategie erforderlich

Produkt- und Auftragsdaten den Montage-

Crossfunktionale Kompetenzen, Entschei-

ablauf ableiten und die entsprechenden

dungen quer zu Funktionsbereichen und

Steuerungsprogramme generieren.

eine langfristige Strategie sind notwendige

Wer entsprechende Szenarien realisieren

Voraussetzungen. Ganz besonders kommt

will, benötigt neue Kompetenzen im

es darauf an, dass die Mitarbeiter den Schritt

Unternehmen. Diese müssen den Wandel

vom direkten zum indirekten Handeln

in der Produktentwicklung vorantreiben

vollziehen: In reinen Industrie-3.0-Auto-

und intelligente, vernetzte Fertigungs- und

matisierungsszenarien programmieren

Montageanlagen schaffen. Dazu braucht

Mitarbeiter Maschinen, sodass diese

es einerseits Fachleute für Software- und

bestimmte Tätigkeiten ausführen. In

Kommunikationstechnologie und für

Industrie-4.0-Szenarien dagegen pro-

Systems Engineering, andererseits sind

grammieren sie ein gesamtes System,

ein langer Atem und Freude am Experimen-

das in der Lage sein muss, selbstständig

tieren erforderlich. Der Hintergrund: Noch

zu handeln, Schritte zu planen, ent-

gibt es wenige Industrie-4.0-Anwendungen

sprechende Automatisierungsprogramme

»von der Stange«. Am weitesten fortge-

zu generieren und Prozesse zu überwa-

schritten sind Maschinenbauer wie Kaeser

chen. Industrie 4.0 lässt sich nur dann

und Trumpf. Diese statten ihre Produkte

erfolgreich umsetzen, wenn die Unterneh-

systematisch mit Software- und Kommu-

mensleitung dieses Ziel strategisch

nikationsschichten aus, die über die

anstrebt, die entsprechenden Ressourcen

eigentliche Steuerung der Maschine

bereitstellt und die nötigen Kompetenzen,

hinausgehen, um neue Geschäftsmodelle

die Kultur und die Infrastruktur schrittweise

zu realisieren ( Kaeser ) beziehungsweise

aufbaut.

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fabrik der zukunft

wirtschaftsfaktor industrie 4.0

Weichen auf Zukunft gestellt Text Barbara Fuchs

ie digitale Revolution wirft ihre Schatten voraus. Zwar sind noch nicht alle Weichen korrekt gestellt. Doch Politik, Wirtschaft und Wissenschaft werkeln an der intelligenten und vernetzten Fabrik und wollen Deutschland gemeinsam fit machen für das Zukunftsthema Industrie 4.0.

44 Prozent der deutschen Unternehmen in den industriellen Kernbranchen nutzen heute schon Industrie-4.0-Anwendungen. Das ergab eine repräsentative Umfrage, die der IT-Verband Bitkom Mitte April auf der Hannover Messe 2015 vorgestellt hat. »Die Digitalisierung deutscher Fabriken ist in vollem Gange, aber noch lange nicht vollzogen«, resümiert Winfried Holz, Mitglied des Bitkom-Präsidiums. Für die Erhebung hatte der Verband je 100 Unternehmen mit mindestens 100 Mitarbeitern aus den Branchen Automobil, Maschinenbau, chemische Industrie sowie Elektroindustrie befragt. Auffällig: Fast 80 Prozent der Unternehmen schätzen die eigene Branche als zu zögerlich bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten ein. Größtes Hindernis seien vor allem die Investitionskosten. »Wer seine Produktion für die Zukunft fit machen will, muss in aller Regel erst einmal investieren«, weiß auch Holz. Diese Investitionen seien aber genauso essenziell wie die regelmäßige Pflege und Wartung von Maschinen, denn ohne sie werde es künftig keine moderne, effiziente Produktion mehr geben. Vierte industrielle Revolution

1. Industrielle Revolution Einführung mechanischer produktionsanlagen. Mechanischer Webstuhl, 1784

2. Industrielle Revolution Einführung arbeitsteiliger massenproduktion. Erstes Fliessband Schlachthof cincinnati, 1870

3. Industrielle Revolution Einsatz von Elektronik und IT. Erste speicherprogrammierbare Steuerung, 1969

4. Industrielle Revolution

Grundsätzlich ist die Industrie 4.0 derzeit in aller Munde — nicht nur in den Unternehmen, sondern auch bei Politik, Interessenvertretern und nicht zuletzt auch beim Konsumenten. Denn es geht um nicht weniger als die vierte industrielle Revolution. Nach Dampfmaschine, Fließband und Computer soll in der Fabrik der Zukunft alles intelligent und vor allem miteinander vernetzt und verbunden sein. »Früher haben einzelne technologische Innovationen wie Dampfmaschine und Elektrifizierung den Wandel geprägt, heute ist es ein ganzes Bündel an Treibern und Schlüsseltechnologien«, erklärte Bundesminister für Wirtschaft und Energie Sigmar Gabriel anlässlich der diesjährigen Hannover Messe. Doch es geht um mehr. Wie wir in Deutschland künftig leben, arbeiten und produzieren, wird maßgeblich vom Prozess der Digitalisierung geprägt werden. »Heute werden wichtige Grundlagen für den Wettlauf um die Produkte und die Märkte von morgen gelegt. Deshalb müssen wir gerade beim Thema Industrie 4.0 an unsere vorhandenen Stärken in Deutschland anknüpfen und die herausgehobene Stellung unserer Industrie weiter ausbauen. Das ist unser gemeinsames Ziel im Schulterschluss mit der Wirtschaft, der Wissenschaft und den Arbeitnehmervertretern in der Plattform Industrie 4.0 ›Made in Germany‹, erklärt Gabriel weiter. Ein Prozent BIP-Wachstum pro Jahr zusätzlich Das Potenzial der Industrie 4.0 ist enorm. Das verarbeitende Gewerbe könnte binnen zehn Jahren einen Produktivitätsgewinn von bis zu 150 Milliarden Euro erzielen. Das haben die Wirtschaftsexperten der Unternehmensberatung Boston Consulting Group (BCG) in einer Studie für das manager magazin ermittelt. Aber auch die Volkswirtschaft profitiert:

Auf Basis von cyberphysical-systemen.

Quelle Bitkom / Fraunhofer IAO

Durch die Umsetzung des Industrie-4.0-Gedankens könnte laut BCG das Bruttoinlandsprodukt um rund ein Prozent pro Jahr zusätzlich wachsen. Rosige Aussichten also für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Eingetrübt werden sie jedoch von eher tristen Zahlen bei der konkreten Implementierung der Anwendungen. Denn während 44 Prozent der von der Bitkom befragten Unternehmen bereits Industrie-4.0-Anwendungen nutzen, beschäftigt sich rund ein Viertel der Betriebe derzeit noch nicht mit der Entwicklung, könne sich aber vorstellen, dies in Zukunft zu tun. 14 Prozent der befragten Unternehmen verweigern sich dem Industrie-4.0-Gedanken derzeit aber komplett. Auf ähnliche Ergebnisse kam Ende des vergangenen Jahres auch die DZ Bank. Sie befragte deutsche Mittelständler zur Bedeutung der Digitalisierung im Unternehmen. Ein gutes Drittel der großen Mittelständler gab dabei an, das Thema sei für sie zurzeit »überhaupt nicht relevant«, bei kleinen und mittleren Unternehmen waren es sogar 70 Prozent. Doch auch dem Staat werfen Kritiker vor, sich bei der Gestaltung der Industrie 4.0 zu wenig zu engagieren. Das Problem: Der Ausbau der für die Vernetzung der modernen Maschinen und Anlagen wichtigen Infrastruktur – zum Beispiel breitbandige Kommunikationswege, aber auch Aus- und Weiterbildungsangebote – schreitet nur langsam voran. Plattform für die Zukunft Das soll sich jetzt aber ändern: Mit der neu etablierten Plattform Industrie 4.0 wollen Politik, Wirtschaft, Verbände, Wissenschaft und Gewerkschaften an einem Strang ziehen und das Projekt auf eine breitere politische und gesellschaftliche Basis stellen. Die Teilnehmer der Plattform Industrie 4.0 arbeiten in interdisziplinären Arbeitsgruppen an den Zukunftsthemen Standardisierung, Forschung und Sicherheit. Doch auch die Themen Recht, Arbeit sowie Aus- und Weiterbildung werden betrachtet. Ergebnisse aus den Arbeitsgruppen sollen bereits auf dem IT-Gipfel im November 2015 vorgestellt werden. Grundlage für die zukünftige Arbeit bilden die bereits erarbeiteten Ergebnisse der bisherigen Verbändeplattform Industrie 4.0 von Bitkom, VDMA und ZVEI. »Die Verbändeplattform Industrie 4.0 hat mit hohem Engagement das Thema Industrie 4.0 interdisziplinär bearbeitet und das Thema in die Wahrnehmung von Industrie, Politik und Öffentlichkeit gebracht«, meint Siegfried Dais, Sprecher des Vorstandes und des Lenkungskreises der Verbändeplattform Industrie 4.0 sowie Gesellschafter der Robert Bosch Industrietreuhand KG. »Die Ergebnisse aus den Arbeitsgruppen sind zudem eine wichtige Grundlage für den Erfolg von Industrie 4.0 und für die Stärkung der hervorragenden deutschen Position im internationalen Wettbewerb.«

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→ capgemini

Industrie 4.0: Wie Unternehmen sich wirklich transformieren können autor Gunnar Ebner Senior Vice President, Global Head of Industry & Digital Manufacturing bei Capgemini Consulting

Quelle Capgemini Consulting

Das Ziel der Industrie-4.0-Initiative ist klar: Deutsche

unternehmen müssen gezielt in strategische Partner-

Unternehmen sollen zum globalen Vorreiter der

schaften mit Unternehmen der Digitalbranche

Digitalisierung industrieller Wertschöpfung werden.

investieren und digitale Start-ups fördern.

Die Realität zeigt jedoch, dass Industrie 4.0 für produzierende Unternehmen weiterhin nicht viel

digital entrepreneurship als schlüssel-

mehr ist, als eine strategische Vision. Erfolgsge-

kompetenz im industrie-4.0-zeitalter

schichten implementierter Digitalisierungsprojekte

Nichts tun ist falsch, einfach losrennen aber auch.

bleiben wenigen Leuchttürmen in der Industrie

Die Richtungsentscheidung und die digitale

vorbehalten. Woran liegt das?

Strategie müssen von Anfang an auf der Ebene der

von der digitalbranche lernen und

Umfeld der Transformation sind zahlreiche strate-

strukturen aufbrechen

gische Fragestellungen zu lösen, die den Kern

Es fehlt derzeit eine ganzheitliche Orientierung, wie

des Unternehmens betreffen. Es geht darum, zukünf-

digitale Technologien entlang der Wertschöpfungs-

tige digitale Geschäftsfelder zu erkennen, zu

kette zur Steigerung von Produktivität und Entwicklung

bewerten und Schwerpunkte bei der Entwicklung

neuer Geschäftsmodelle eingesetzt werden können.

digitaler Lösungen festzulegen. Hierbei ist wichtig,

Während in der Produktentwicklung seit Jahren

sich in einem immer schärfer werdenden Wettbewerb

innovative Methoden und digitale Technologien zur

mit völlig neuen Playern klar zu differenzieren. Dabei

Anwendung kommen, sind hingegen viele Unter-

müssen neue Geschäftsmodelle mit bestehenden

nehmensorganisationen noch durch die »vordigitale«

intelligent verknüpft werden. Können Unternehmen

Zeit geprägt. Einige deutsche Industrieunternehmen

die digitale Transformation organisch nicht bewältigen,

sind den agilen Anforderungen der Digitalisierung

werden strategische Zukäufe beispielsweise in der

schlicht nicht gewachsen.

Digitalbranche notwendig. Digitale Entrepreneure

Geschäftsführung verankert werden. Denn im

Von digitalen Vorreitern lernen, heißt vor allem

müssen den Aufbau digitaler Kompetenzen fördern,

kulturelle Veränderungen anstoßen, die dem

Investments in neue Technologien tätigen sowie den

rasanten Tempo und Charakter digitaler technolo-

Aufbau strategischer Partnerschaften vorantreiben.

gischer Innovationen entsprechen. War bisher eine

Nicht zuletzt gilt es, eine Organisation zu trans-

Kultur des »langsam, aber sicher« in der Industrie

formieren und kulturelle Veränderungen nachhaltig zu

lange Zeit ein Garant für nachhaltige Investitionen,

verankern, um einen »New Way of Working« zu eta-

so könnte nun das von der Digitalbranche gelebte

blieren. Kurzum: Nur wer den strategischen und

Prinzip des »fail-fast« zum Credo für deutsche

operativen Rahmen der digitalen Transformation seines

Industrieunternehmen werden. Hierfür müssen neu-

Unternehmens kennt und aktiv steuert, hat die Chance,

artige Kompetenzen aufgebaut werden. Neben

die angestrebten Früchte der Digitalisierung seiner

Aus- und Weiterbildung ist der Zugang zu externem

Wertschöpfung zu ernten.

und digitalem Know-how erfolgskritisch. Industrie-

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→ Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg

Baden-Württemberg hat beste Chancen, Leitanbieter für Industrie 4.0 zu werden

Welche Bedeutung hat Industrie 4.0 für

Manager der Flexibilität, der digitale Medien

das Land Baden-Württemberg?

nutzen muss. Die nachkommenden Generationen

Beim Aufbruch zur intelligenten Produktion der

müssen gut auf diesen Wandel der Arbeitswelt

Zukunft hat die Wirtschaft in Baden-Württemberg

vorbereitet werden.

sehr gute Startvoraussetzungen. Die Chancen, die die Industrie 4.0 für ein klassisches Industrieland mit sich bringt, sind enorm. Wir können im Südwesten für sechs wesentliche Industriebranchen bis 2025 ein zusätzliches jährliches Wachstum von 1,7 Prozent erwarten. Die Poleposition in der Industrie

Die Chancen der Industrie 4.0 für Baden-Württemberg sind enorm, meint Nils Schmid, Minister für Finanzen und Wirtschaft des Landes. Wer jedoch die Potenziale heute nicht aufgreift, läuft Gefahr, von der Entwicklung abgekoppelt zu werden.

4.0 wird aus meiner Sicht nicht allein mit Software entschieden werden. Es braucht vor allem auch innovative Hardwarelösungen, um Maschinen wirklich intelligent zu machen. Mit ihrer breiten Branchenstruktur hat die Wirtschaft in BadenWürttemberg beste Chancen, Leitanbieter für Industrie 4.0 zu werden. Hier bei uns ist das Zentrum des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus, hier gibt es eine starke Elektrotechnik-Industrie und die führenden Informations- und Kommunikationstechnik-Unternehmen.

Quelle Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg

Sie haben die Allianz Industrie 4.0 BadenWürttemberg initiiert. Welche Ziele verknüpfen Sie damit? Industrie 4.0 betrifft die gesamte Wertschöpfungskette und damit verschiedenste Branchen und Technologien. Alle Akteure müssen im engen Schulterschluss daran arbeiten, damit die intelligente Fabrik der Zukunft schnell Wirklichkeit werden kann. In der Allianz Industrie 4.0 haben wir bereits über 50 Organisationen, Industrieverbände und Gewerkschaften, Kammern und Clusternetzwerke, Hochschulen und Forschungsinstitute zusammengebracht. Ziel ist es, den kleinen und mittleren Unternehmen Orientierung zu geben und die Beschäftigten auf die kommenden Anforderungen vorzubereiten. Deswegen haben wir eine Roadshow aus flächendeckend verteilten regionalen Veran-

Welche Herausforderungen sind mit dem

staltungen gestartet, in der wir den Unternehmen

Einzug von Industrie 4.0 verbunden?

Best-Practice-Beispiele vorstellen und sie damit

Kleine und mittlere Unternehmen sind unverzicht-

zur Implementierung von Industrie 4.0-Projekten

bar für durchgängig vernetzte Prozesse. Wenn diese

motivieren wollen. Dabei geht es auch um die Ab-

wesentlichen Glieder in den Wertschöpfungsketten

sicherung kritischer Daten. Die Allianz 4.0 wird zur

die Industrie 4.0 nicht als reale Chance wahrnehmen,

Unterstützung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

laufen sie Gefahr, von der Entwicklung abgekoppelt

spezifische Qualifizierungsprojekte initiieren.

zu werden. Wichtig sind mir im Zusammenhang mit

Ergänzend wird mein Ministerium acht »Lernfabriken

dem Thema vor allem die Beschäftigten. Bei allen

4.0« für berufliche Schulen fördern, wo die Azubis

bisherigen Modellunternehmen zeigt sich, dass die

Produktionsprozesse auf der Basis realer Industrie-

intelligente Fabrik auf dem optimalen Zusammen-

standards kennen lernen. Ich bin davon überzeugt,

spiel von Mensch, Technik und Organisation basiert.

dass wir im Südwesten hervorragende strukturelle

Deswegen bin ich mir sicher, dass Industrie 4.0 nicht

Voraussetzungen haben. Wir werden die Potenziale

zu menschenleeren Fabriken führen wird. Allerdings

von Industrie 4.0 für die Sicherung und den Ausbau

wird die Aufgabenvielfalt und -verantwortung

attraktiver Arbeitsplätze im Land nutzen.

zunehmen. Fachkräfte werden immer mehr zum

fabrik der zukunft

it in der industrie

Informationsflut im Griff Text Jörg Klingele

m Zuge der Digitalisierung der Produktionsabläufe wächst die Rolle der Informationstechnik in den Fertigungsstätten permanent. Industrie 4.0 eröffnet hier viele neue Möglichkeiten, bringt aber auch einige zusätzliche Herausforderungen mit sich.

Tag für Tag wächst die Datenflut: 8.591 Exabyte werden in diesem Jahr aller Voraussicht nach weltweit generiert, schätzt die International Data Corporation (IDC) im Rahmen der Studie »Das digitale Universum«. Bis 2020 werden es gar 40.026 Exabyte sein, also 40.026.000.000.000.000.000.000 Byte. Und auch in den smarten Fabriken der Industrie 4.0 sammeln sich wesentlich mehr Daten an als in herkömmlichen Anlagen. Dank dieser gigantischen Datenmengen können Unternehmen in Zukunft immer fundiertere Entscheidungen treffen — zumal dann, wenn sie sinnvoll eingesetzt und ausgewertet werden. Doch viele Unternehmen stellt das vor Herausforderungen: Wie sollen all die Daten aufbewahrt und ausgewertet werden? Die Entwicklung besser geeigneter Techniken stellt für die Informatik »eine der größten Herausforderungen« dar, meint Peter Liggesmeyer, Präsident der Gesellschaft für Informatik. Glücklicherweise aber ist dies nicht allein ein Problem der Industrie 4.0. Und so arbeiten Wissenschaft und Wirtschaft unter dem Stichwort »Big Data« schon seit einiger Zeit an geeigneteren Methoden, effizient mit den riesigen Datenmengen umzugehen und dabei auch die Informationsspreu vom Weizen zu trennen. Umgang mit groSSen Datenmengen Dabei bieten sich Unternehmen heute schon verschiedene Möglichkeiten, Big Data effektiv zu nutzen. Mit NoSQL-Datenbanken zum Beispiel lassen sich große Datenmengen und häufige Änderungen besser handhaben. In-Memory-Datenbanken dagegen laden die Informationen aus dem vergleichsweise langsamen Festplattenspeicher in den schnelleren Hauptspeicher. Und Lösungen auf der Grundlage der Open-Source-Software Hadoop ermöglichen es, große Datenmengen mit Hilfe von vernetzten Computern zu speichern und zu verarbeiten. In vielen Fällen ist es auch sinnvoll, Big-Data-Informationen mithilfe von Cloud-Diensten zu verwalten. »Big Data, Cloud Computing, Mobile Computing und Industrie 4.0 befruchten sich gegenseitig und können die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Unternehmen nachhaltig stärken«, erklärt Dieter Kempf, Präsident des Branchenverbandes Bitkom. Dabei werden beim Cloud-Computing nicht nur unternehmensinterne Daten und Informationen auf entfernten Servern statt auf den firmeneigenen Computern gespeichert. Auch ganze Programme können in der Cloud des Dienstanbieters installiert sein.

Schlanke Rechner — groSSe Leistung So specken die eigenen Rechner ab, ohne dass Unternehmen an Leistung einbüßen müssen. Doch die Virtualisierung der unternehmenseigenen IT-Infrastruktur in der Cloud birgt auch für die Mitarbeiter Vorteile: Sie können von jedem Arbeitsplatz — auch von Zuhause — auf ihre Daten zugreifen. Und auch die Administratoren müssen nicht an jedem Arbeitsplatz separat die Programme installieren und pflegen. Stattdessen verwalten sie alle Tools zentral. Doch neben einem schnellen und zuverlässigen Datennetz ist auch die leistungsfähige Server-Ausstattung entscheidend. Server-Computer, die ausschließlich für eine bestimmte Anwendung genutzt werden, sind für Industrie-4.0-Zwecke ungeeignet. Sinnvoller ist es dagegen, die Server zu virtualisieren, also auf Server-Farmen viele virtuelle Computer anzulegen, die je nach Bedarf die anfallenden Aufgaben erledigen. Mit dieser Methode lassen sich sowohl Nachfragespitzen als auch Server-Ausfälle besser abfangen. Zudem sinken der Verwaltungsaufwand, die Kosten für die Hardware sowie die Ausgaben für Strom und Kühlung. Grafik wird virtuell Bisher jedoch waren virtuelle PCs bei der Darstellung komplexer Grafiken oft nicht besonders leistungsstark. Meist konnten grafikintensive Anwendungen nicht auf virtuellen Clients laufen. Was bei der Mehrzahl der Büroarbeiter nicht weiter ins Gewicht fällt, wird in einigen Branchen besonders heikel. So sind zum Beispiel gerade Architekten darauf angewiesen, ihre Projekte möglichst detailgetreu und in hochauflösender Grafik zu bearbeiten. Abhilfe bei grafikintensiven Anwendungen wie Bildbearbeitungs- oder Konstruktions-Software schaffen da Kombinationen aus speziellen Server-Mainboards und dazugehöriger Verwaltungssoftware. Die Lösungen stellen den virtualisierten PCs eine Grafikleistung zur Verfügung, die der eines tatsächlichen Computers entspricht. Der Trend zu virtuellen und cloudbasierten Infrastruktur- und Plattformdiensten scheint nicht mehr aufzuhalten zu sein. Unternehmen müssen allerdings bei allen virtuellen Servern und Diensten aus der Wolke auch auf die Sicherheit und die Vertrauenswürdigkeit der Dienstleister achten. Dann kann die Virtualisierung wirklich Kosten und Zeit sparen.

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→ nvidia

Bahn frei für Grafikvirtualisierung autor Jaap Zuiderveld VP EMEAI, NVIDIA

Industriedesign erfordert den Einsatz von Workstations mit hoher Grafikrechenleistung. Durch Grafikprozessoren (GPUs) in Rechenzentren erreichen virtuelle Maschinen endlich die nötige Rechenpower und helfen so Unternehmen, wettbewerbsfähig zu bleiben.

Virtualisierung bringt eindeutige Vorteile, das ist

Technologie hat ihr Zuhause in Rechenzentren und

längst kein Geheimnis mehr: Ob höhere Sicherheit,

die virtualisierte Grafik ist dort zentralisiert.

geringere IT-Kosten oder mobile und flexible

NVIDIA GRID vGPU geht noch einen Schritt weiter

Mitarbeiter — die Nutzeffekte von virtualisierten

und ermöglicht es, eine einzelne Server-GPU

Lösungen finden breite Unterstützung. Jetzt

aufzuteilen, so dass sie von mehreren virtuellen

beseitigen neue Technologien endgültig die letzten

Maschinen genutzt werden kann — und damit von

Hindernisse, die bisher gegen eine Einführung

mehreren Mitarbeitern.

sprachen. Durch die Zusammenarbeit mit VMware

Zu den Unternehmen, die NVIDIA GRID bereits

und Citrix, Marktführern unter den »Hypervisor«-

erfolgreich einsetzen, zählen unter anderem Audi,

Anbietern, gelang es NVIDIA, den Grafikprozessor

Airbus oder die international agierende Architek-

vollständig zu virtualisieren. Das beschleunigt die

tur- und Designschmiede Populous.

leistungsstarken CAD-Anwendungen der Designrechenkraft aus der cloud

Industrie.

Populous wurde nach dem erfolgreichen Design des virtuelle lösungen für grafik

Londoner Olympiastadions 2012 mit dem »Olympic

Neu ist Virtualisierung auf den Agenden von Unter-

Stadium Transformation«-Projekt beauftragt, in

nehmen nicht. Jedoch konnten jene Firmen, die

dem der Umbau des Stadions in eine Mehrzweck-

etwa in Bereichen wie Architektur, Herstellung und

Arena realisiert wurde. Anstatt ein physisches Büro

Produktdesign tätig sind, die Vorteile von Virtuali-

vor Ort einzurichten, nutzte das Unternehmen

sierung bis 2013 nicht nutzen. Es

cloudbasierte Technologien und virtualisierte seine

gab schlicht keine effektive Lösung

gesamte Teaminfrastruktur. Statt in Monaten wurde

für leistungsstarke Grafik in

der Proof of Concept in vier Wochen ausgeliefert.

virtualisierten Umgebungen. Das

NVIDIA GRID im Einsatz: Stationär und Mobil — stets effizient. Quelle NVIDIA

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»Vorher waren wir an unsere Workstations ge-

hat sich mit der Einführung von

bunden, da nur sie allein die Rechenkraft hatten,

NVIDIA GRID geändert.

komplexe und fordernde Applikationen auszuführen.

Klassischerweise benötigten CAD-

Mit der cloudbasierten Lösung hat sich alles

Programme eine dedizierte Work-

geändert. Wir können von überall auf jedem Gerät

station pro Nutzer. Wenn der

arbeiten«, begeistert sich Pete Whitcomb, Head

Mitarbeiter also abwesend war, war

of IT bei Populous.

auch seine Workstation inaktiv

Virtualisierung ist durch das Einsetzen des finalen

und auf ihre Ressourcen konnte

Technik-Puzzlestücks GRID zum verlockendsten

nicht zugegriffen werden.

Computermodell für Mitarbeiter und Anwender

Diese Ineffizienz geht ins Geld und

aufgestiegen, das Unternehmen heute zur Ver-

ist nicht länger tolerierbar, da das

fügung steht. Für Organisationen, die innovativ

Entwicklungstempo von Innovatio-

bleiben wollen, ist es keine Frage ob, sondern nur

nen stetig steigt. Die GRID-

wann sie auf den Virtualisierungszug aufspringen.

→ veeam

Always-On Business: Kein Wunsch, sondern Wirklichkeit Informationstechnologie nimmt in der Industrie einen immer größeren Stellenwert ein – und schafft neue Probleme. Heute sind globale Produktions- und Logistikketten von verlässlich laufenden Rechenzentren abhängig. Und damit kein Band stillsteht, müssen Daten und Anwendungen »always-on«, also stets verfügbar sein.

autor Gerald Hofmann Vice President Central EMEA, Veeam Software

Besonders deutlich werden diese Herausforderun-

3-2-1 für mehr sicherheit

gen, wenn Produktionsstandorte am anderen Ende

Für die Datensicherheit gilt — auch am Produktions-

der Welt stehen. Möchte beispielsweise ein

standort in China — die 3-2-1-Regel. Sie erfordert,

Zulieferer eines deutschen Autobauers ein Werk

alle Daten in drei Kopien und auf zwei Speicherme-

in China, in der Nähe der dortigen Fabrik aufbauen,

dien zu sichern. Eines davon sollte außerhalb des

muss er auch dort eine Supply Chain ohne Unter-

Rechenzentrums liegen, um Totalverluste durch

brechung garantieren können. Installation und

Elementarschäden zu vermeiden. Die sogenannte

Betrieb eines Rechenzentrums vor Ort sind jedoch

Offsite-Kopie kann auch das eigene Rechenzentrum

alles andere als trivial, und schnelle Datenleitungen

in Deutschland sein. Durch dieses zweistufige

sehr teuer — wenn sie denn überhaupt verfügbar

Sicherheitskonzept kann im Notfall sogar die

sind.

gesamte Infrastruktur im heimischen Rechenzentrum betrieben werden.

mit moderner it-strategie always-on Unter diesen Voraussetzungen Always-On Business zu gewährleisten, erfordert eine moderne IT-Strategie. Deren wichtigster Bestandteil: ein virtualisiertes Rechenzentrum in Deutschland und eine Kopie davon am Auslandsstandort. So können alle Systeme in der Firmenzentrale geplant, installiert und getestet werden, bevor sie am Produktionsstandort in China einfach repliziert werden. Einmal in Betrieb genommen, gilt es, das Rechenzentrum vor Ort gegen Ausfall und Datenverlust zu sichern. Und zwar in einem dichten Takt von höchstens 15 Minuten, damit im Ernstfall nicht ein ganzer Tag verloren ist. Herkömmliche BackupLösungen können das nicht leisten. Ebenso schnell sollte auch die Wiederherstellung von Anwendungen und Daten vonstatten gehen. Nur dann handelt es sich um echtes Always-On Business.

Veeam Software sorgt mit der Veeam Availability Suite für überprüfbare Datensicherheit, OffsiteKopien und sogar für schnelle Datenübertragung, auch bei langsamen Leitungen nach Fernost. Eine moderne IT-Strategie wird mit darauf ausgelegter Software für die Verfügbarkeit von Rechenzentren zum Garanten des Always-On Business. Während die Vernetzung von Produktions- und Lieferketten über Länder und Kontinente hinweg Unternehmen durchaus vor große Herausforderungen stellt, ist in der Informationstechnologie die Zukunft schon Gegenwart. Die Technik ist da, nur die Art und Weise sie einzusetzen, um Produktionsprozesse always-on zu halten, erfordert ein neues Denken.

fabrik der zukunft

security by design

Sicherheit ist das Gebot der Stunde

yber-Attacken werden immer intelligenter, sie werden immer gefährlicher und sie erfolgen pausenlos. Nichts ist vor Hacker-Angriffen sicher. Auch die Smart Factorys müssen sich schützen — und zwar, bevor etwas passiert.

Einrichtung einer Smart Facory Befragung von 100 Unternehmen in Deutschland ergab: Erst jeder

Betrieb hat das Konzept der ›Smart Factory‹ zumindest für eine Produktionsstätte umgesetzt.

Bei rund der Hälfte aller Befragten ist die Einrichtung einer ›Smart Factory‹ in Planung.

Ein weiteres Fünftel setzt sich mit dem Thema auseinander.

Quelle PricewaterhouseCoopers AG

Weiterbildung von IT-Personal & Belegschaft Investitionen in neue, sichere Software

Erst vor einigen Wochen hat der Angriff auf den französischen Fernsehsender TV5 Monde gezeigt, wie verletzlich intelligente IT-Systeme heute sind. Und das gilt auch für die Smart Factories der Industrie 4.0. Sicherheit ist deshalb auch hier eines der wichtigsten Gebote der Stunde. Intelligent vernetzte Maschinen und Anlagen, die untereinander, mit Werkstücken und ihrem Umfeld kommunizieren, müssen in besonderem Maße vor Gefahren geschützt werden. Und diese sind vielfältig. Neben Viren oder Trojanern bedrohen zunehmend neuartige und auf industrielle Kontrollsysteme ausgelegte Attacken mit Schadprogrammen wie Stuxnet, Duqu oder Flame die vernetzten Produktionsanlagen. Diese sind in der Lage, befallene Computer fernzusteuern und auszuspionieren. Dazu können zum Beispiel am Computer angeschlossene oder im Computer integrierte Mikrofone, Tastaturen und Bildschirme von der Software ausgewertet werden. Die Gefahr ist bekannt Doch wie halten es die Unternehmen in Deutschland angesichts dieser Bedrohungen mit der Sicherheit? Die Gefahr wird auf jeden Fall erkannt. Das ist das Ergebnis einer Umfrage, die die Unternehmensberatung PricewaterhouseCoopers (PwC) unter 100 Unternehmen in Deutschland durchgeführt hat. Demnach sieht immerhin jedes fünfte Unternehmen mit einer Smart Factory Datendiebstahl und Industriespionage als Hauptrisiken in der »Industrie 4.0« an. Dabei sind die wichtigsten Schutzvorkehrungen aus Sicht der Befragten die Weiterbildung von IT-Personal und Belegschaft, gefolgt von Investitionen in neue, sichere Software. »In vernetzten Steuersystemen werden Anwendungen zwangsläufig angreifbarer. Eine Absicherung der Datenströme und eine tragfähige Überwachung ›End-to-End‹ sind unbedingt erforderlich, um unbefugten Zugriff zu vermeiden oder wenigstens sofort zu bemerken, um schnell Gegenmaßnahmen einleiten zu können«, erklärt Derk Fischer, PwC-Experte für Informationssicherheit.

Produktivität: 38 %

Die wichtigsten Schutzvorkehrungen aus Sicht der Befragten sind

Höhere Flexibilität: 43 %

Jedes fünfte Unternehmen mit einer ›Smart Factory‹ sieht Datendiebstahl und Industriespionage als Hauptrisiken in der ›Industrie 4.0‹.

Verbesserung durch Industrie 4.0 IMPLEMENTIERUNG

Qualitätssteigerung: 52 %

IT-Sicherheit

Kosten der Implementierung

In gut vier von zehn Betrieben beliefen sich die Investitionen für die ›Smart Factory‹ sogar auf

weniger als 1 Mio. €

Sicherheit von Anfang an einplanen Experten der »Plattform Industrie 4.0« sind noch rigoroser. Sie halten es für entscheidend, dass die »Angriffssicherheit« (Security) bereits von Anfang an in die Systemplanung der Smart Factory einbezogen wird. »Es genügt nicht, nachträglich Security-Funktionen zu ergänzen, wenn es schon Sicherheitsvorfälle gab«, heißt es in einem Bericht der Plattform. Ähnlich sieht es auch das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Es hat ein »ICS Security Kompendium« erstellt, das den Betreibern von Industrieanlagen für die Absicherung ihrer Produktions- und Steuerungssysteme (ICS) Schützenhilfe leisten soll. Demnach müssen Sicherheitsanforderungen von Beginn der Produktentwicklung an berücksichtigt werden ( Security by Design ). Der Anwender muss sich also im Klaren darüber sein, wie die Komponenten zusammenspielen und getrennt werden, und wie die Datenflüsse deshalb zu verschlüsseln sind. Als weitere Maßnahme, insbesondere zum Schutz vor Schadsoftware, ist dem BSI zufolge »Whitelisting« geeignet. Ein Werkzeug also, mit dessen Hilfe gleiche Elemente wie Programme, Befehle oder Apps zusammengefasst werden, die nach Meinung der Verfasser der Liste vertrauenswürdig sind. Unbekannte Geräte werden ausgeschlossen Ergänzend dazu empfiehlt sich das »Trusted Computing«. Um sicherzustellen, dass nur an der Produktion beteiligte Geräte auf die Daten zugreifen, können an bestimmten Elementen wie Steuerungen nur mittels Trusted-Platform-Module-Chips authentifizierte Geräte angeschlossen werden. Sobald also ein unberechtigtes Element eingesetzt wird, erkennen das die anderen Akteure und schließen die auffällige Maschine von der Kommunikation aus. Last but not least ist auch der Mensch gefordert. »Bei der konkreten Realisierung von Sicherheitslösungen in Unternehmen ist die reine Implementierung technischer Produkte unzureichend, solange die Mitarbeiter hinsichtlich der Sicherheitsanforderungen nicht ausreichend geschult sind«, heißt es in dem BSI-Kompendium.

Quelle PricewaterhouseCoopers AG

Text Tim Leonhardt

fabrik der zukunft

→ eco — Verband der deutschen Internetwirtschaft e.V.

IT-Sicherheit in der Industrie 4.0

Redaktioneller Gastbeitrag Dr. Bettina Horster eco Direktorin Mobile

»Industrie 4.0« heißt die große Vision — möglich macht sie die Basistechnologie M2M-Kommunikation. Durch die unternehmensübergreifende Vernetzung und Abstimmung von beispielsweise Logistik- und Produktionsprozessen werden Unternehmensdaten dabei an andere beteiligte Unternehmen übermittelt. Immer mehr Daten von intelligenten Maschinen werden autonom erzeugt und gespeichert. Im Hinblick auf eine sich in Entwicklung befindende Datenwirtschaft könnten diese Daten zudem in Zukunft eine wesentlich höhere wirtschaftliche Bedeutung haben, sodass ein zusätzliches Monetarisierungsinteresse an diesen Daten entstehen könnte. it-sicherheit muss sich wandeln Wichtig ist es, zwischen den Themen Safety und Security sauber zu unterscheiden. Safety ist ein ganz elementares Thema: Maschinen lassen sich mit manipulierten Software-Updates kompromittieren. Hier müssen immer neue Mechanismen eingezogen werden. Aber was ist mit dem Datenschutz? In seiner heutigen Form ist dieses Konzept nicht mehr durchzuhalten —

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die Anwender haben mit Facebook und WhatsApp gezeigt, was sie wollen. Wenn der Deal stimmt, sind die Privatkunden durchaus zu motivieren, ihre ganz privaten Daten für Analysen und Verwertung freizugeben — ohne groß nachzufragen. Was ist mit den Unternehmenskunden? Forschungen der letzten Zeit belegen, dass auch diese bereit sind, ihre Daten auswerten und verwerten zu lassen — sofern der »Preis« stimmt und es transparent wird, was mit den Daten geschieht. Neue Datennutzungskonzepte rücken ab vom »Ganz-oder-gar-nichtKonzept«, teilen die Daten in bestimmte Schutzklassen ein und weisen Datennutzern Zugriffsrechte zu. Nutzungskonzepte regeln ganz genau, wann die Daten für welchen Zweck und in welchem Kontext verwendet werden können. Eine neue und sehr spannende Entwicklung, die den Unternehmen einen Paradigmenwechsel abverlangt. Während die IT früher darauf ausgerichtet war, sich komplett abzukapseln, ist dies in den herstellerübergreifenden Wertschöpfungsnetzen der Industrie 4.0 gar nicht mehr möglich. All dies passiert im Umfeld von Open Data, das auch in den Behörden diskutiert wird. Der beste Schutz vor Industriespionage ist es, schneller zu sein als die Spione — anders wird es sehr schwierig.

Gleichzeitig steigen die Anforderungen an jede einzelne Komponente der IT-Infrastruktur, wenn sie in ein größeres Netzwerk eingebunden wird. Auch ihre Bedeutung nimmt deutlich zu, denn jede Einheit ist für die Funktionsfähigkeit des gesamten Netzwerks bedeutsam. Letztendlich hängt auch der wlan-fähige Rauchmelder im selben Netz wie die produktionsrelevanten Maschinen und Steuerungseinheiten. Selbst ein gängiger Netzwerkdrucker im Büro wird so zur kritischen Infrastruktur. sicherheit bei der konzeption berücksichtigen Die IT-Sicherheit ist bei der »Industrie 4.0« entscheidend und muss schon bei der Konzeption der Systeme gründlich bedacht werden. Dabei ist es sehr wichtig, Mechanismen einzubauen, die sicherstellen, dass nur berechtigte Personen Zugang zu den Systemen und Daten erlangen. Zusätzlich müssen Regelungen für Datenschutz und -sicherheit ebenso wie Konzepte für die Übertragung, Speicherung und Auswertung der riesigen Informationsmengen erarbeitet werden. Mit IT-Dienstleistern sollten Security Level Agreements abgeschlossen werden. Ein besonderes Augenmerk sollte dabei auf den Schnittstellen liegen, zu denen nicht zuletzt auch die Mitarbeiter zählen.

→ intel

Die vernetzte Fabrik der Zukunft

Die industrielle Produktion erlebt derzeit einen tiefgreifenden

erheblich, stellen eine ebenso fehlerfreie wie reibungslose

Das Internet der Dinge startet mit Intel

Wandel. Vormals isolierte Systeme werden im Internet der

Produktion sicher und sparen zudem Kosten ein.

Dinge ( Internet of Things; IoT ) vernetzt und revolutionieren

In der eigenen Fabrik in Malaysia beispielsweise realisierte

unter dem Stichwort Industrie 4.0 den Herstellungsprozess.

Intel gemeinsam mit Mitsubishi Electric ein Pilotprojekt

Diese Digitalisierung bietet ein enormes wirtschaftliches

zur nächsten Generation intelligenter Fertigungssysteme.

Potenzial: Im Jahr 2020 wird die Vernetzung von Systemen

Die durch den Einsatz von IoT Gateways und Big Data

einen Mehrwert von 1,9 Billionen US-Dollar 1 liefern. Intel

Analytics gewonnenen Erkenntnisse führten zu einer er-

ist einer der Vorreiter für das Internet der Dinge. Das

höhten Geräteverfügbarkeit und drastisch verbesserten

Unternehmen leistet seit Jahrzehnten Pionierarbeit auf dem

Fehlerprüfung im Produktionsprozess der hergestellten

Gebiet und investiert kontinuierlich in Forschung und

Güter. Durch die Produktivitätssteigerung ließen sich Ein-

Entwicklung.

sparungen von neun Millionen Dollar realisieren.

Mit Hilfe von Intel Technologie werden in der Fabrik von

Im Augenblick halten fast 80 Prozent der Unternehmen

morgen an jedem Punkt der Wertschöpfungskette Daten

in Deutschland die eigene Branche noch für zu zögerlich

gewonnen. Durch die Analyse und Interpretation der Daten

bei der Digitalisierung 2. Ein Grund dafür liegt in der hohen

steigern Unternehmen die Effizienz ihrer Fertigung

Komplexität des Themas. Intel steht seinen Kunden bei der Implementierung vielschichtiger neuer Technologien mit umfangreichem Know-how zur Seite. Das Intel Produktportfolio umfasst dabei alle elementaren Bausteine der vernetzten Produktion (Geräte, Gateways, Netzwerkarchitektur sowie Cloud-Infrastruktur ) und bedient die komplette IoT Wertschöpfungskette bis hin zu umfassenden Sicherheitslösungen aus einer Hand.

1 2

Quelle/© Intel Corporation

Quelle Gartner Quelle BITKOM

fabrik der zukunft

→ w3c — internet of things

→ Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML

W3C standardisiert das Web of Things

Vernetzung als Zukunft der Fabrik

Schätzungen zufolge wird das Internet der Dinge Ende des Jahrzehnts viele Milliarden vernetzte Objekte umfassen. Diese Entwicklung wird einhergehen mit zahlreichen Innovationen in diversen Sektoren, zum Beispiel Smart Homes, Smart Grids, Smart Citys, Medizin und Gesundheit, Handel sowie selbstverständlich auch Industrie 4.0.

Redaktioneller Gastbeitrag Dr. Dave Raggett, Dr. Georg Rehm, Prof. Dr. Felix Sasaki → W3C Web of Things Interest Group

Viele Technologieanbieter intensivieren derzeit auf diesem Feld ihre Aktivitäten, jedoch in nahezu allen Fällen in isoliert stattfindenden Initiativen. So entstehen daraus lediglich Produktsilos und inkompatible Plattformen. Das World Wide Web Consortium ( W3C ) ist bestrebt, diesen Zustand zu ändern: Globale Webstandards sollen die Interoperabilität von unterschiedlichen, heterogenen IoT-Plattformen ermöglichen. Für diesen neuen Anwendungsfall wird eine neue Klasse von WebserverSoftware benötigt. Einheitliche Sprache erforderlich Das Internet verbindet Systeme. Es ist jedoch nutzlos, wenn die Systeme nicht die gleiche Sprache sprechen. Das W3C schlägt ein Konzept vor, das auf Basis einer gemeinsamen Semantik und gemeinsamer Datenformate für Interoperabilität sorgt. Virtuelle »Dinge« sollen dabei als digitale Vertreter konkreter und abstrakter Objekte fungieren, deren Metadaten, Eigenschaften, mögliche Aktionen und Ereignisse beschrieben werden, ebenso wie Schnittstellen — via rest — zu Protokollen wie http, Web-Sockets, CoAP, mqtt und xmpp. Derartige Server für das Web der Dinge werden verfügbar sein für Mikrokontroller, Smartphones, Hubs und vernetzte Cloud-Serverfarmen. Größere Server werden eine Reihe von Skriptsprachen unterstützen, während kleinere Server nur eine kleine Auswahl programmierter Aktionen anbieten. Ferner steigt derzeit das Interesse an von Nutzern definierbaren Diensten, deren Regeln über grafische Oberflächen »programmiert« werden. Diese Dienste können in Zukunft über Sprachschnittstellen angesteuert werden ( »Bitte die Heizung drosseln, wenn ich das Haus verlasse« ). Neue Technologie für robuste Systeme Das Web-of-Things-Konzept erlaubt eine verteilte, feingranulare Kontrolle und ermöglicht eine präzise Synchronisierung der zu verbindenden Dinge, zum Beispiel Fertigungsroboter und Prozesskontrolle. Die Nutzung von Webstandards verspricht eine drastische Reduktion der Kosten zur Implementierung und zur Inbetriebnahme von IoT-Diensten.

Task Force für mehr Sicherheit Bereits jetzt existieren zahlreiche IoTTechnologien für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle — neue Technologien kommen täglich hinzu. Benötigt wird nun eine Technologieschicht, die die konzeptuelle Brücke schlägt zwischen Internet of Things und Web of Things und die zudem die Dienste von den technischen Spezifika der Vernetzung entkoppelt. Von entscheidender Bedeutung ist dies insbesondere, um robuste Systeme bauen zu können, bei denen Änderungen der unteren Ebenen keine Auswirkungen auf die oberen Ebenen haben. Datensicherheit und Datenschutz sind wichtige Themen und eine große Herausforderung für vernetzte Dinge. Das W3C erwartet eine intensive Zusammenarbeit mit der Internet Engineering Task Force zu Best Practices für sichere Punkt-zu-PunktVerbindungen. Die Besitzer von Daten werden kontrollieren können, wer für welchen Zweck auf ihre Daten zugreifen kann. Das W3C hat kürzlich eine neue Interest Group für das Web of Things gegründet, die schon Ende 2015 in eine Arbeitsgruppe überführt werden soll, um zügig das Web-of-Things-Konzept zu standardisieren. Wir sind sehr daran interessiert, weitere Anwendungsfälle und Anforderungen in den einzelnen Sektoren der Industrie kennenzulernen. Bei Interesse kontaktieren Sie uns bitte, so dass wir gemeinsam ein Web of Things gestalten können, bei dem die Interoperabilität der vernetzten Geräte im Zentrum steht.

Organisation

Redaktioneller Gastbeitrag Prof. Dr. Michael Henke Andreas Nettsträter, Christian Prasse

Derzeit sind Produktion und Logistik dem Wandel unterworfen: Nicht nur die globale Wirtschaft verändert sich, auch die heimischen Konsumenten fragen nach immer stärker individualisierten Produkten. Der demografische Wandel und die Urbanisierung der Produktion komplettieren den Wandel und stellen die Unternehmen vor Herausforderungen. Denn die hohe Veränderungsgeschwindigkeit und die Dynamik der zukünftigen Märkte erfordern wandelbare und vor allem örtlich veränderbare Produktions- und Logistiksysteme. wettbewerbsfähigkeit sichern Das bekommen vor allem die Unternehmen in Europa zu spüren: Die Produktion ist hier einer der größten Industriesektoren — mehr als 50 Millionen Menschen arbeiten in dem Bereich. Um die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber anderen Märkten zu sichern, müssen die europäischen Produktionsunternehmen auf zwei Handlungsfeldern aktiv werden: Mit großen Wertschöpfungsnetzwerken steigern sie ihre Effizienz und Effektivität. Gleichzeitig müssen sie wandel- und skalierbare Produktionsstandorte kreieren — mit allen technischen und organisatorischen Anforderungen. Bereits heute ist die Produktion dank neuer Modelle für die Zusammenarbeit von Produzenten und Lieferanten, aber auch aufgrund der Spezialisierung der Unternehmen innerhalb global agierender Wertschöpfungsnetzwerke organisiert. Dieser Trend wird mit der zunehmenden Vernetzung und Digitalisierung fortschreiten. Aus diesem Grund werden europäische Produktionsunternehmen in Zukunft nur erfolgreich arbeiten, wenn sie wesentlich intensiver in Netzwerken kooperieren. Die Automobilhersteller machen es vor: Eine niedrige Fertigungstiefe gilt hier bereits seit Jahren als Erfolgsgarant. Auf den ersten Blick ist die Produktion

im Wertschöpfungsnetzwerk mit einer steigenden Anzahl von Transporten zwischen den Teilnehmern verbunden. Bei genauerer Betrachtung zeigt sich aber die eigentliche Herausforderung: Sie besteht nicht nur in der Bewältigung eines erhöhten Transportaufkommens, sondern im Supply-Chain-Management immer komplexerer und dynamischerer Produktions- und Logistiksysteme. Wertschöpfungs- und Kommunikationsnetzwerk Erweitert man den Fokus um die Industrie 4.0 und die vernetze Produktion, verschärft sich die Dringlichkeit zum Handeln weiter. In der Vision der Industrie 4.0 kommunizieren Maschinen und Produktionsstandorte eigenständig und gleichen Aufträge, Bestände und Transporte miteinander ab. Die Wertschöpfungsnetzwerke werden gleichzeitig zu Kommunikationsnetzwerken, in denen Veränderungen und Anpassungen innerhalb von kurzer Zeit verbreitet werden können. Die Möglichkeit, flexibel auf Änderungen zu reagieren beziehungsweise diese zu antizipieren, muss nun auch in die Planungs-, Betriebs- und Kooperationssysteme der Unternehmen Einzug halten. Hierbei muss die Informationstechnologie eng mit der Logistik kooperieren, um die Potenziale, die durch die Digitalisierung der Wertschöpfungsnetzwerke entstehen, auch umsetzen und effizient nutzen zu können. Eine Rechts- und Datensicherheit ist dabei ebenso wichtig wie eine digitale Hochleistungsinfrastruktur oder die Entwicklungen von Normen und Standards für übergreifende Vernetzung und breite Akzeptanz. Es gibt noch viel zu tun, um die Vision der Fabrik der Zukunft zu erfüllen. Unternehmen müssen vor allem die Komplexität der smarten Fabrik beherrschen und Transparenz innerhalb der Wertschöpfungsnetzwerke schaffen. Es gilt jetzt zu handeln.

Das World Wide Web Consortium wird von vier Host-Organisationen getragen: MIT (USA), ERCIM ( Frankreich), Keio University

1100101

( Japan ) und Beihang University (China ). Das W3C-Büro Deutschland / Österreich ist

Betrieb

eines von 20 regionalen Büros und seit 2011 am Berliner Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH ( DFKI ) angesiedelt.

1100101

Kunde

W3C Web of Things Interest Group Dr. Dave Raggett, dsr@w3.org Lieferant

W3C Büro Deutschland / Österreich Dr. Georg Rehm, georg.rehm@w3.org Prof. Dr. Felix Sasaki, felix.sasaki@w3.org Horizontale Integration

Bildnachweis Fraunhofer IML; Grafikelemente von © Alexander Zelnitskiy / Fotolia

machine 2 machine

fabrik der zukunft

Weltweit vernetzt Text Katja Reichgardt

enn Maschinen miteinander kommunizieren, können sie die Produktion effizienter und flexibler gestalten. Doch noch schrecken gerade kleine und mittlere Unternehmen vor der Vernetzung ihrer Anlagen zurück. Dabei müssen sie aufpassen, den Anschluss nicht zu verlieren.

Kleine und mittlere Unternehmen sehen die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) heute eher als Last denn als gewinnbringenden und unbedingt nutzbaren Service. Als größte Hürden bei der Einführung der kommunikativen Maschinen und Anlagen sehen sie vor allem Sicherheitsbedenken und fehlendes Vertrauen in die vernetzten Geräte. Das jedenfalls erklärten 47 Prozent der im Rahmen des eco-Reports »M2M — Future Trends 2015« befragten Unternehmen. Und 31 Prozent scheuen danach die Komplexität und damit auch die Kosten der M2M-Einführung, auch, weil gute Anwendungsbeispiele noch Mangelware seien. Wenn aber der Mittelstand nicht bald in Richtung M2M-Kommunikation aufbricht, wird er den Anschluss an den Markt verlieren, befürchtet Bettina Horster, Direktorin Mobile im eco-Verband der deutschen Internetwirtschaft: »Die Vision der Industrie 4.0, dem intelligenten Unternehmen — für viele alteingesessene kleinere und mittlere Betriebe sind das nur Gedankengebilde und ferne Zukunftsmusik.« Dabei gebe es bereits viele Beispiele, die zeigen: M2M ist nicht nur die komplette Vernetzung aller Dinge, die nur in großen Konzernen funktioniert. M2M kann heißen, dass eine Maschine am anderen Ende der Welt per Fernwartung überwacht wird. Es kann auch bedeuten, dass ein Spediteur Leerfahrten vermeidet, oder dass die Heizung im Betrieb automatisch ausgeschaltet wird, wenn keiner mehr vor Ort ist. »In jeder Branche kann man sich schon mit wenigen, einfachen Handgriffen das Leben leichter machen. Fehlercodes von Maschinen auszulesen, gibt dem Unternehmer zum Beispiel einen Überblick über den Zustand seiner Geräte — und das ohne Aufwand«, erklärt Horster den Nutzen von M2M. Die Vernetzung der Maschinen — mehr als eine Zukunftsversion Denn wenn Maschinen ausfallen, ist der Schaden meist groß — vor allem, weil die einzelne Maschine meist in eine Prozesskette eingebettet ist. In diesem Fall steht die gesamte Produktion still. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz arbeiten daran, dies zu ändern: Maschinen sollen in Zukunft genau wissen, wenn sie ein Problem haben und wann dieses auftritt — und können so repariert werden, wenn es am besten in den Produktionsablauf passt. Bisher allerdings spielt sich die voranschreitende Vernetzung der Maschinen zu einem Internet der Dinge in der Bundesrepublik vor allem in den sogenannten Highlight-Branchen ab — im Maschinen- und Automobilbau und in der Elektrotechnik ist die Adaption der neuen Technologien essenziell. Die Vision: eine sich selbst organisierende Produktionsumgebung, in welcher die Maschinen untereinander oder mit den Menschen kommunizieren, sich durch permanente Datenübertragung selbst optimieren und eine vollständig transparente und individualisierbare Produktion erlauben. Die technologischen Grundlagen für eine weltweite Vernetzung sind cyber-physische Systeme, die eine ganzheitliche Interaktion sämtlicher Geräte möglich machen. Die mikroelektronischen Systeme werden in Geräte oder Maschinenteile eingebettet und verfügen über eine eigene Sensorik und Aktorik. Zusätzlich werden sie mit Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, sodass sie sich

mit anderen Systemen vernetzen und Informationen austauschen können. Dabei wird eine große Menge an Daten produziert, aus denen Informationen gezogen werden. »Aus diesem Wissen sollen wiederum neue Innovationen entstehen«, sagt Matthias Putz, Institutsleiter des Fraunhofer IWU. Die intelligente Fabrik von Morgen Das Potenzial solcher smarten Fabriken wäre immens: Die Fähigkeit, schnell und flexibel auf Störungen oder Kundenanforderungen zu reagieren, steigert die Wettbewerbsfähigkeit und minimiert die Produktionskosten. Dabei wird der Mensch nicht durch effiziente Maschinen ersetzt, vielmehr bildet die menschliche Arbeit weiterhin das Herzstück der Produktion. »Die Industrie kann und soll nicht ohne den Menschen funktionieren«, meint auch Bettina Horster vom eco-Verband. Im Gegenteil: Alles einfach aus der Hand zu geben, wäre grob fahrlässig. Stattdessen gilt die smarte Fabrik als entlastender Faktor, übernimmt sie doch die zeitraubenden Routinearbeiten. Allen voran die Flexibilität der vernetzen Maschinen und die daraus resultierende individualisierbare Fertigung sind Anreiz für viele Unternehmen, sich der neuen Digitalisierung anzuschließen und ihre Systeme den modernen Anforderungen anzupassen. Das Internet der Dinge schafft neue Impulse Perspektivisch eröffnen smarte Fabriken neue Geschäftsmöglichkeiten, größere Märkte und eine höhere Kundenzufriedenheit. Das IT-Marktforschungsinstitut Gartner rechnet damit, dass bis zum Jahr 2020 26 Milliarden IP-fähige Geräte im Sinne von M2M im Internet der Dinge miteinander kommunizieren. Konkurrent International Data Corporation ( IDC ) geht sogar von 212 Milliarden Geräten oder Vorrichtungen weltweit aus. Dabei gelten intelligente Systeme und M2M-Kommunikation, aber auch Management-Plattformen, Applikationen und Analytics als Grundlage für das Entstehen des Internets der Dinge, nutzt es doch die intelligente Infrastruktur, um Daten aus vielen unterschiedlichen Quellen mittels einer einheitlichen Anwendungsplattform zusammenzuführen. Der Einsatz des Internets der Dinge erlaubt uns, in neuen, innovativen Geschäftsmodellen zu denken. Industrie 4.0 entwickelt sich als disruptive Technologie stetig weiter und hat das Potenzial, bereits etablierte Märkte fundamental zu verändern. Matthias Putz vom Fraunhofer IWU rechnet deshalb auch mit einer schnellen Etablierung: »Ich gehe davon aus, dass wir in dieser Hinsicht schon innerhalb der nächsten zwei Jahre viel erreichen werden.« Im Hinblick auf die wachsende Konkurrenz aus Fernost ist eine zeitnahe Umsetzung der Digitalisierung auch notwendig. Neue Impulse könnte die junge, digital aufgewachsene Generation liefern, die sich durch den neuen Trend wieder vermehrt für die Produktionstechnik interessiert. Unternehmen nutzen die Vorteile des Automatisierungstrends schon jetzt, um Dienstleistungen und Produkte zu schaffen, die optimal auf die individuellen Kundenwünsche zugeschnitten sind — und das im besten Fall zu den Kosten einer Großproduktion.

fabrik der zukunft

produktion

Ressourcen sparen in der smarten Fabrik Text günter Weihrauch

ie Digitalisierung verschafft Unternehmen auch in der Fertigung viele neue Chancen und innovative Möglichkeiten. Intelligente Produktionssysteme werden beispielsweise für die wirtschaftlich rentable Herstellung kleiner Stückzahlen, aber auch für eine ressourceneffiziente Fertigung sorgen. Das spart Kosten und kommt zugleich der Umwelt zugute. Willkommen im Zeitalter von Industrie 4.0. Nach dem Betreiben mechanischer Maschinen durch Dampf und Wasserkraft, dem Produktivitätszuwachs durch die Fließbandfertigung am Anfang des vergangenen Jahrhunderts und dem Einzug von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion beginnt sich die industrielle Fertigung erneut stark zu wandeln. Ein zentrales Element im Rahmen der Industrie 4.0 ist die Smart Factory. In der intelligenten Fabrik der Zukunft kommunizieren Werkstücke, Maschinen und Anlagen miteinander, meist über das Internet. Eine Folge: Die Produktion kleiner und sehr individuellerer Serien bis hin zur Einzelfertigung wird durch die flexible und dezentrale Fertigung wirtschaftlich rentabel und ohne Produktivitätsverlust möglich sein.

Energieeffizienz durch Robotik und innovative Anlagen Die Fertigung in der smarten Fabrik eröffnet insbesondere den im internationalen Wettbewerb stehenden Unternehmen eine ganze Reihe weiterer guter Chancen. Intelligente Produktionssysteme versprechen in Zukunft hohe Produktivitätszuwächse und steigende Ressourceneffizienz. Zugleich werden dank neuer Technologien Produktionsmaschinen und Anlagen immer energiesparender und damit nachhaltiger. Das macht sich auch auf der Kostenseite schnell bemerkbar. Nach Meinung von Experten sind in der gesamten industriellen Produktion mittelfristig Energieeinsparungen von 25 bis 30 Prozent möglich. Um dieses Einsparpotenzial voll auszuschöpfen, gilt es, innovative energie- und materialeffiziente Lösungen unter Berücksichtigung der gesamten Produktionsprozesskette sowie des gesamten Produktlebenszyklus voranzutreiben.

wollen wir die Energie- und Ressourceneffizienz der neuen Prozesskette sowie die daraus resultierenden Bauteileigenschaften weiterentwickeln und optimieren«, erklärt Projektleiter Udo Hellfritzsch. Dadurch wird die ressourceneffiziente Produktion weiter an Stellenwert gewinnen. Mittelfristig mögliche Energieeinsparungen in der gesamten industriellen Produktion ca.

25–30 %

Allein für die in der Untersuchung betrachteten Produktklassen ergab sich ein Energie-Einsparpotenzial von ca.

210 PJ/Jahr

Nachhaltigkeit zahlt sich aus Wie Lösungen für eine energie- und ressourceneffiziente Produktion von morgen aussehen könnten, erforscht auch das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Zu diesem Zweck eröffnete das Institut im vergangenen Jahr gemeinsam mit Industriepartnern die E3-Forschungsfabrik. Ein Schwerpunkt dieses Projektes liegt in der Fragestellung, wie mit ultrakurzen Prozessketten Material, Energie und Zeit in der Produktion von Getriebewellen eingespart werden kann. Erste Ergebnisse lassen intelligente Lösungen erwarten. »Bis zum Ende des Projektzeitraums im Jahr 2016

Entspricht etwa der Hälfte des Stromverbrauchs der privaten Haushalte in Deutschland oder vier Kraftwerken mit einer Leistung von je

1,4 Gigawatt

Quelle Messe Berlin

| Anzeige

→ messe berlin

Geschäftsprozesse effizient digitalisieren

Der unaufhaltsame Digitale Wandel verlangt eine rapide Anpassung unserer Arbeitsweisen. Unternehmen sollten die Chancen automatisierter Geschäftsprozesse durch webbasierte Tools nutzen, um sich nachhaltig Wettbewerbsvorteile zu sichern.

Am 16. und 17. Juni erfahren Entscheider

experten stellen innovative

überwinden mussten. In den 30-minütigen

aus Digitalwirtschaft und Mittelstand auf

entwicklungen vor

Power Testing Workshops können Web-

der tools, wie die Transformation gelingt und

Auftakt des Kongresses bildet die Keynote

Anwendungen mittels Live-Demo oder

mit welchen Anwendungen sie bereits

von Nick Sohnemann, einem der führenden

Test-Account ausprobiert und auf Funk-

erfolgreich umgesetzt wird. Fachbesucher

Experten für Trends und Innovationsfor-

tionalität und Usability für den eigenen

können sich nicht nur über die vielen

schung in Europa. Er stellt neue digitale

Prozess getestet werden.

innovativen Lösungen informieren, sondern

Technologien vor und skizziert die sich

Bereits jetzt haben Experten aller Wirt-

auch spannende Erfolgsgeschichten

daraus ergebenden Businessprozesse.

schaftsbereiche ihren Besuch auf

anderer Unternehmen hören und selbst

Weitere Speaker sind unter anderem

der tools 2015 angekündigt, unter ihnen

Tools ausprobieren. Paneldiskussionen

Cristina Riesen, General Managerin EMEA

Daimler, Evernote, Home24, PayPal und

zu Themen wie Digital Recruiting, Elemente

von Evernote und Professor Gerald Lemke,

Zalando. Veranstalter ist die Messe Berlin

ganzheitlicher E-Commerce-Strategien

Präsident des Bundesverbandes Medien

GmbH, fachlicher und strategischer

oder Apps für Unternehmen beleuchten zu-

und Marketing e. V.

Partner ist der Bundesverband Digitale

sätzlich Trends und Chancen.

Wirtschaft (BVDW).

Zur schnellen Orientierung strukturiert die

von erfolgreichen anwendungen

tools Konferenzthemen und Lösungen

lernen

Mehr unter

nach gängigen Unternehmensbereichen:

Referenzkunden berichten bei den Success

www.tools-berlin.de

HR & Collaboration, Finance & Controlling,

Stories über den erfolgreichen Einsatz

Marketing & Sales, Operations & Supply

webbasierter Tools in ihren Unternehmen

Chain und IT & Tech.

und zeigen, welche Hürden sie dabei

Quelle Fraunhofer-Gesellschaft

fabrik der zukunft | Anzeige

→ gea group

gea unterstreicht Anspruch als Technologieführer Auf der diesjährigen CeBIT haben die GEA und SAP ein Gemeinschaftsprojekt im Bereich Industrie 4.0 bekannt gegeben, in dessen Rahmen die Unternehmen die vorausschauende Wartung und Zustandsüberwachung von Maschinen verbessern wollen. Dazu wird das technische Maschinen- und Engineering Know-how der GEA mit integrierten, skalierbaren und spezifischen Lösungen von SAP verknüpft.

Die GEA ist weltweit einer der größten

gemeinsam zu neuen lösungen

alle anlagen im blick

Systemanbieter für die nahrungsmittel-

GEA und SAP planen, die Leistung von Se-

Servicetechniker können durch die neue

verarbeitende Industrie. Der Konzern

paratoren und Dekantern zu optimieren.

Lösung den Status von Kundenmaschinen

konzentriert sich auf Prozesstechnik

Dabei wird die Cloud-Version der kürzlich

auch aus der Ferne überwachen und

und Komponenten für anspruchsvolle

veröffentlichten Lösung SAP Predictive

ungewöhnliches Maschinenverhalten

Produktionsprozesse und zählt in seinen

Maintenance and Service zum Einsatz

sofort erkennen. Das Sammeln der Ma-

Geschäftsfeldern zu den Markt- und

kommen. Die Lösung arbeitet auf Basis der

schinendaten wird hierbei durch in die

Technologieführern. Diese Position soll

SAP HANA Cloud Platform und soll Tech-

SAP HANA Cloud Platform integrierte Ser-

auch in Zukunft abgesichert und ausgebaut

nologie, Sensorik und Maschinendaten mit

vices für das Internet der Dinge ermöglicht.

werden. Dazu müssen kontinuierlich

Geschäftsprozessen, Anwendungen und

Die so gesammelten Maschinendaten-

Innovationen auf den Markt gebracht

Verfahren kombinieren. Ziel ist es, die

informationen können dann mit weiteren

werden.

strukturelle Komplexität zu verringern und

Daten kombiniert werden, zum Beispiel

»Wir entwickeln hochmoderne, innovative

operative Abläufe zu verbessern. Unter-

mit Geschäftsinformationen aus der SAP

Produkte, die das Innovationstempo der

nehmen werden somit in die Lage versetzt,

Business Suite, die bei GEA eingesetzt wird.

gesamten Branche mitbestimmen. Dieses

ihre Kosten zu senken und das Wachstum

Mit der Cloud-Version von SAP Predictive

Projekt unterstreicht unseren Anspruch

in bestehenden und neuen Märkten vor-

Maintenance and Service plant GEA, ihren

als Technologieführer«, erklärte Jürg Oleas,

anzutreiben.

Kunden neue Services anzubieten, darunter

Vorstandsvorsitzender der GEA.

modulare Service-Level-Vereinbarungen und garantierte Maschinenverfügbarkeiten. Geplante SAP-Innovationen in den Bereichen Vibrationsanalyse und Fehlermustererkennung werden die Lösung weiter ergänzen. Im weiteren Projektverlauf kann GEA diese Services je nach Bedarf flexibel auf weitere Maschinen und Produktgruppen ausdehnen. »Durch die Zusammenarbeit mit SAP und der neuen gemeinsamen Lösung können wir unseren Kunden helfen, ihre Prozesse wesentlich effizienter zu gestalten — die besten Voraussetzungen, um die Zufriedenheit und Treue unserer Kunden zu erhöhen«, resümiert Jürg Oleas.

Quelle GEA / SAP

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fabrik der zukunft

logistik

Die Zukunft in Fluss bringen Text Günter Weihrauch

ie smarte Fabrik ist ohne den Einsatz innovativer Systeme zur Steuerung von Waren- und Materialströmen nicht denkbar. Intelligente Behälter, autonome Lagerfahrzeuge oder cloudbasierte Dienste werden diesen Wandel begleiten. Zugleich sind zur Optimierung von Unternehmensprozessen clevere Lösungen im Rahmen eines ganzheitlichen SupplyChain-Managements gefragt. Neu denken. Dieses Motto gilt mehr denn je beim Zukunftskonzept mit dem Namen Industrie 4.0. Die globale Vernetzung von Unternehmen, Lieferanten, Händlern und Endkunden sowie das Zusammenwachsen von realer und virtueller Welt sorgen für einen tiefgreifenden Wandel. Intelligente Lösungen werden unter anderem in der Optimierung von Unternehmensprozessen in der Produktion gesucht. Eine der zentralen Fragen in diesem Zusammenhang lautet: Wie können die zahlreichen Komponenten der Produktion sinnvoll und effizient entlang der Wertschöpfungs- und Lieferkette miteinander verknüpft werden? Dem Themenfeld Logistik kommt bei der Umsetzung dieser Fragestellung eine Schlüsselrolle zu.

Marktveränderungen brauchen optimierte Supply-Chain-Lösungen

Intelligente Systeme werden auch die Intralogistik verändern

Logistik und das Supply-Chain-Management sind das Fundament für ein bestmöglich organisiertes Lager und eine entsprechend reibungslos funktionierende Produktion. Daher ist es wichtig, auf Marktveränderungen schnell zu reagieren. Die steigende Produktvarianz, kleinere Losgrößen oder auf Kundenwunsch produzierte und individualisierte Produkte wie Turnschuhe oder Smartphones erfordern innovative Antworten. Auch die gestiegenen Anforderungen produzierender Betriebe an Just-in-Time- und Just-in-Sequence-Lieferungen oder der stark wachsende E-Commerce-Markt lässt die Nachfrage nach optimierten Supply-Chain-Lösungen steigen.

Zur Grundausstattung von Intralogistiksystemen in der smarten Fabrik von morgen werden nach Meinung der Experten vom Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML intelligente Behälter, zellulare Transportfahrzeuge und Cloud-Lösungen gehören. Die mit integrierter Intelligenz und Sensoren ausgestatteten Behälter kommunizieren mit Menschen und Maschinen, treffen eigenständige Entscheidungen, überwachen ihre Umwelt und steuern selbstständig Logistikprozesse. Zellulare Transportfahrzeuge befördern die intelligenten Behälter. Dabei wird die Aufforderung zum Transport und die Mitteilung über den Zielort unmittelbar von dem Behälter an ein in seiner Nähe stehendes Transportfahrzeug übermittelt. Den Auftrag zum Transport erstellt das intelligente Behältnis auf Grundlage eines Bestellauftrages eines Kunden in der Cloud. Dieses Beispiel zeigt ein cyberphysisches System: Industrielle Prozesse werden in Zukunft nicht mehr zentral aus der Fabrik, sondern dezentral gesteuert.

Neue Technologien lassen sich bereits in der Praxis finden Schon heute liefern innovative Systeme gute und brauchbare Lösungen für entsprechende Anforderungen: Software steuert komplette Logistikketten von der Versandstelle über den Fuhrpark bis zu den Lagerflächen des Kunden. »Intelligente« Transportkisten kennen den Ort, an dem sie sich befinden und kommunizieren via Cloud mit Logistikmitarbeitern. Warenströme lassen sich in Echtzeit von allen involvierten Akteuren verfolgen. Im Zeitalter von Industrie 4.0 werden sich Lösungen im Rahmen eines ganzheitlichen Supply-Chain-Managements mit den Kernelementen Technik, Technologie, Management und IT rasant weiterentwickeln. Gefragt ist in diesem Kontext der Blick über den eigenen Unternehmensbereich hinaus.

390.000

Geschätzte neue Arbeitsplätze in Deutschland durch Industrie 4.0

Geschätzter Investitionbedarf bis 2025 in Mrd. Euro:

Mrd. Euro an geschätztem Beitrag zum deutschen BIP

Quelle Boston Consulting Group

→ achema

Chemie 4.0 — Modularisierung und Digitalisierung in der Prozessindustrie

Vom Sensor bis zur Pumpe — im »Chemiewerk 4.0« kommunizieren alle miteinander. Quelle Achema

Redaktioneller Gastbeitrag DECHEMA Dr. Kathrin Rübberdt

In der Prozessindustrie werden nicht Bauteile miteinander verbunden, sondern Stoffe umgewandelt. Doch die Anforderungen an flexible Produktion, kurze Time-to-market sowie Kosten- und Ressourceneffizienz sind im globalen Wettbewerb mit denen in der Fertigungsindustrie vergleichbar. Ein wesentlicher Trend liegt auch hier in der Modularisierung der Anlagen — bis hin zum »Chemiewerk im Container«. Transportable Kleinanlagen und Module, die einzelne Prozessschritte wie das Mischen von Ausgangsstoffen, die chemische Reaktion oder die Destillation

beinhalten und sich beliebig kombinieren lassen, beschleunigen nicht nur die Inbetriebnahme einer Anlage, sondern ermöglichen auch die flexible Herstellung unterschiedlicher Produkte. Gleichzeitig können die Kosten im Engineering erheblich gesenkt werden. komponenten werden intelligent Eine Voraussetzung dafür sind variabel einsetzbare und robuste Komponenten. Doch sie müssen noch mehr können: Branchenbeobachter erwarten, dass in Zukunft wesentlich mehr Intelligenz und Funktionalität in die Feldebene wandern. Wenn Pumpen, Kompressoren oder Armaturen je nach Anwendung flexibel miteinander kombiniert werden oder ein Austausch binnen einer Stunde gefordert wird, muss die Technik sich schnell neuen Anforderungen anpassen. Für den Komponenten-Hersteller bedeutet dies: Er muss seine Technik zur Einbindung in die zentrale Leittechnik zum einen kommunikativer machen, zum anderen muss die

Komponente vor Ort per Mikroprozessor und hinterlegten Algorithmen in eigener Regie bestimmte Funktionalitäten ausführen können. datenaustausch in alle richtungen Der Datenaustausch muss dazu in beide Richtungen möglich sein — das ist der Kern des Industrie-4.0-Konzepts: der Fluss von Information von der zentralen Leittechnik zur dezentralen Feldkomponente und zwischen den Komponenten — beispielsweise zwischen Pumpe und Armatur oder zwischen Kompressor und Armatur. Für die Automatisierungsbranche eröffnen sich in modularisierten Anlagen unglaubliche Möglichkeiten. Der chemischen Industrie erlauben sie, schneller und flexibler auf Kundenwünsche oder Marktbedingungen zu reagieren. Entsprechend hohen Stellenwert genießt das Thema deshalb auch aktuell bei Verbänden und Veranstaltungen. Mehr unter www.achema.de

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→ Pepperl+Fuchs

Sensorik für Industrie 4.0? Autonomie, Flexibilität und die Kollaboration von Menschen und Maschinen sind fester Bestandteil der Industrie-4.0-Konzepte und benötigen deutlich verbesserte kognitive Fähigkeiten – neue Sensortechnologien

Die Vernetzung der vollständig digitalisierten Fabrik

maschinen lernen denken

der Zukunft wird mehrdimensional entlang der

Doch selbst im Detail der automatisierten Maschinen

Wertschöpfung, entlang der Geschäftsprozesse und

gibt es noch erhebliche Herausforderungen auf

entlang der Produktlebenszyklen verlaufen und

dem Weg zu Industrie 4.0: Unsere Maschinen sind

dabei dem abstrakten Referenz-Architektur-Modell

heute zwar leistungsstark, präzise und schnell, ihre

für Industrie 4.0 folgen. Das heißt: Neben der

kognitiven Fähigkeiten sind aber noch unzureichend.

realen Fabrik entsteht auch ein vollständiges

Um die angestrebte Flexibilität der Fabrik der

virtuelles Bild der Fabrik der Zukunft. Dabei erlaubt

Zukunft zu erreichen, müssen Anlagen, Maschinen

die ständige Synchronizität von Simulation und

und Systeme mit einer Vielzahl deutlich leistungs-

realem Betrieb eine optimale Flexibilität bei gleich-

stärkerer und preiswerterer kognitiver Systeme

zeitiger hoher Effizienz und Ressourcennutzung.

ausgestattet werden.

Die stetig steigende verfügbare Leistung von

Industrie 4.0 braucht auch Sensorik 4.0! Dabei

Rechnern, Speichern und Datenübertragungs-

kommt gerade den optischen Sensorprinzipien eine

systemen begünstigt und beschleunigt diese

noch wachsende Bedeutung zu. Neue Lichtlaufzeit-

Entwicklung, macht sie geradezu unaufhaltsam.

und Lichtschnitt-Messsysteme zum Beispiel erlauben die vollständige, hochauflösende, drei-

anlagen brauchen einheitliche sprache

dimensionale Erfassung von Werkstücken, Objekten

Und doch müssen die Hersteller von Investitions-

und Räumen. Nur so können Autonomie und

gütern, Maschinen, Anlagen, Systemen, Geräten

Flexibilität von Maschinen und automatisierten

und Komponenten einen erheblichen eigenen Anteil

Anlagen deutlich erhöht und eine sichere, effiziente

in die Fabrik der Zukunft investieren. Eine vertikale

Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen in

wie horizontale Integration benötigt eine verbind-

der Fabrik von morgen möglich werden.

liche Ontologie, einen Sprachumfang also, mit dem

Sensorik 4.0 — Ideas Beyond Limits. Intelligente Sensorik, vernetzte Feldgeräte und neue Brückentechnologien bilden die Basis auf dem Weg zum Internet der Dinge. Quelle Pepperl+Fuchs

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Systeme und Anlagen über einheitliche Schnitt-

safety first

stellen nicht nur Daten austauschen, sondern auch

Die intelligenten Anlagen der Fabrik der Zukunft

zusammenfügen, interpretieren und deuten

generieren dabei auch immer mehr Informationen.

können. In vielen Teilbereichen wurden hier bereits

Und diese Daten können nicht nur von überall

umfangreiche Vorarbeiten geleistet. So enthält

gesendet und gelesen, sondern auch manipuliert

der Beschreibungsstandard eCl@ss heute nicht nur

werden. Aus diesem Grund braucht die smarte

eine vollständige, herstellerunabhängige Festlegung

Fabrik eine besonders sichere Netzwerkstruktur.

von Gerätebeschreibungsmerkmalen, sondern

»Cyber Security« ist noch immer die Achillesferse

auch eine Reihe syntaktischer und semantischer

der vierten industriellen Revolution.

Elemente, die beim Aufbau der Industrie-4.0Ontologien genutzt werden müssen.

→ Landeshauptstadt dresden

Dresdens Pioniere für Industrie 4.0 In kaum einer anderen Wirtschafts- und Wissenschaftsregion in Europa sind die Kompetenzen für Automatisierungslösungen so stark gebündelt wie in Dresden. In Sachsens Hauptstadt werden die Grundlagen für die digitale Fabrik der Zukunft gelegt.

Das ›Internet der Dinge‹ hat mit seinen vielfältigen

weltweit zur technologischen Spitze. Der Automati-

Möglichkeiten für die Fabrikproduktion die vierte

sierungsspezialist entwickelte mit dem ›Scout‹ einen

industrielle Revolution eingeleitet: In der vollauto-

selbständig navigierenden Roboter für den flexiblen

matisierten Produktion kommunizieren Bauteile,

Einsatz in Chip-Fabriken. Ganz ohne Führungssys-

Werkzeuge, Transportcontainer und Maschinen

teme im Boden oder an der Decke übernimmt er

intelligent miteinander; alle Prozesse sind

den Transport und das Handling.

IT-optimiert. Das ermöglicht eine effiziente, sich selbst organisierende Fertigung mit enormen

mikroelektronik trifft auf boomende

Kostenvorteilen. In Dresdens Halbleiterindustrie

software-branche

sind diese smarten Fabriken bereits heute

Hardware kann jedoch erst durch entsprechende

Wirklichkeit: Die Halbleiterwerke von Infineon und

Software ›mitdenken‹: Die neue Software der

Globalfoundries zählen zu den Chipfabriken mit dem

smarten Fabrik muss deshalb enorme Datenmengen

höchsten Automatisierungsgrad weltweit.

erfassen, auswerten und daraus Handlungsemp-

Die Region um Dresden ist Europas größter Standort

fehlungen ableiten. Und genau solche Software

der Mikroelektronik: Die Hochvolumenproduktion

entsteht in Dresden. Hier vereinen Produktions-

auf 300-Millimeter-Basis von Globalfoundries und

unternehmen und Software-Anbieter ihr Know-how

die Hochvolumenproduktion für Leistungselektronik

sowohl für moderne Chips und Automatisierungs-

von Infineon sind einzigartig. Jeder zweite in

lösungen als auch für intelligente Software. Die

Europa gefertigte Chip stammt heute aus Dresden —

Software-Experten aus der Region liefern

200 verschiedene Chips werden in den Hightech-

IT-Lösungen insbesondere für die Halbleiter- und

Werken der Stadt produziert. Die hiesige Fabrik des

Elektronikindustrie sowie für Automotive, Medizin-

Mikroelektronik-Riesen Infineon gilt als Blaupause

technik und Erneuerbare Energien.

für die intelligente Vernetzung der Fertigung in der smarten Fabrik.

semicon europa 2015 in dresden Im Branchenverband Silicon Saxony finden Vertreter

Technologien aus Dresden für die digitale Fabrik: Der autonom navigierende Roboter SCOUT erkennt in Echtzeit Hindernisse und kann diese selbständig umfahren. Quelle Roth & Rau – Ortner GmbH

›kollege roboter‹ aus dresden

der Dresdner Mikroelektronik- und Softwarebranche

Mit Produkten und Dienstleistungen ›Made in

zusammen, um gemeinsam die Zukunftsfragen

Dresden‹ gehen Unternehmen neue Wege und helfen

der Industrie 4.0 zu diskutieren. Die Technologie-

ihren Industriekunden auf der ganzen Welt, ihre

Region an der Elbe ist darüber hinaus ein

Produktion zu vernetzen und zu automatisieren —

traditioneller Ort für den Austausch internationaler

etwa mit energieeffizienten Chips, intelligenter

Branchenexperten: Vom 6. bis zum 10. Oktober

Software, autonomen Sensorsystemen und komplet-

2015 treffen sich die Vertreter der europäischen

ten Produktionsanlagen. Die Automatisierungs-

Branche auf der SEMICON Europa, Europas

spezialisten bündeln ihre Kompetenzen im

Leitmesse für Entwicklungen, Produkte und

Automation Network Dresden (AND). So zählt das

Dienstleistungen rund um die Halbleiterindustrie.

Dresdner Unternehmen Roth & Rau – Ortner bei der Einrichtung und Ausrüstung von smarten Fabriken

Weitere Informationen dresden.de/invest

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