Trotz aller Euphorie für das Trendthema - Industrie 4.0 ist bisher nur einseitig in der Wirtschaft angekommen. Die meisten Anwendungen konzentrieren sich auf den Maschinenbau und Automati­sie­rungs­lö­sungen. Das volle Potenzial von Vernetzung, Selbststeue­rung und Digitali­sie­rung wird selten ausgeschöpft.

Komplett vernetzte Fertigungs­pro­zesse, Highspeed-Fabriken und vollauto­ma­ti­sche Prozessketten - diese Zukunft der Industrie haben die Besucher der Hannover­messe 2016 in vierhundert Industrie 4.0-Showcases gesehen und erlebt. „Jetzt geht es darum, diese Lösungen zu implemen­tieren und die Geschäfts­mo­delle zu verdeutli­chen", sagte Dr. Friedhelm Loh, Vorsitzender des Aussteller­bei­rats, auf der weltweit größten Industrie­messe.

Einer dieser Showcases ist der KUKA Coffee 4.0: Zwei Roboter bereiten Kaffee eigenständig zu - von der Aufnahme der Bestellung über das Zubereiten bis zur Ausgabe, individuell nach den Wünschen der Besucher. Der Kaffeebe­cher ist mit einem Strichcode versehen und wird von den Robotern gescannt. Vorher hat der Kunde seine Wünsche ebenfalls über diesen Strichcode per Smartphone eingegeben. Der frisch aufgebrühte Kaffee zeigt: Das individua­li­sierte Produkt in der industri­ellen Fertigung ist möglich. Vernetzte, digitale Produktion wird voll umgesetzt. Die benötigten Anlagendaten sind in der Cloud gespeichert. Sie können so mobil von überall abgerufen werden.

Doch wie kann dieser Showcase von der Bühne der Hannover­messe in die Fabrikhalle übertragen werden? Gibt es bald nicht nur Kaffee 4.0, sondern auch das Auto 4.0 - vollautonom produziert und auf die Wünsche des Kunden individuell zugeschnitten?

Assistenz­sys­teme stehen im Vordergrund

Bis es soweit ist, wird es, wenn es überhaupt dazu kommt, noch dauern. Denn zahlreiche Anwendungen in Deutschland befinden sich noch in einer frühen Entwicklungs­phase oder sind Pilotpro­jekte, besagt die aktuelle Bitkom-Studie „Industrie 4.0 - Status und Perspekti­ven". Insbeson­dere komplexe Anwendungen mit einem hohen Vernetzungs­grad hängen in diesem Status fest. Der Maschinenbau ist mit Abstand der Branchen­sektor mit den meisten Anwendungs­fällen (ca. 30 Prozent). Das Gros der realen Anwendungen fällt unter die Kategorie „Assistenz­sys­teme" (ca. 40 Prozent), dabei stehen „Automati­sie­rungs­lö­sun­gen" im Vordergrund, ergänzt durch „Lösungen zur Steigerung der Energie-Effizienz", schreiben die Verfasser der Studie.

Dr. Thomas Bergs, Geschäfts­führer am Fraunhofer Institut für Produkti­ons­tech­no­logie (IPT), nennt dafür folgende Gründe: „Wir bewegen uns von einer Engineering Excellence langsam und schrittweise in die digitale Welt. Der erste Schritt in Richtung Autonomie ist in der Regel, Maschinen zu befähigen, einen höheren Automati­sie­rungs­grad zu erzeugen. Aber bis das Zusammen­spiel verschie­dener Systemkom­po­nenten - auch aus der digitalen Welt - funktioniert, muss noch einiges passieren. An diesem Punkt sind wir aktuell noch nicht."

Industrie 4.0-Lösungsan­sätze - drei Beispiele aus Deutschland:

Ein Blick auf die virtuelle Landkarte der Plattform Industrie 4.0, die Fortführung des Projekts Industrie 4.0 des Bundesmi­nis­te­riums für Bildung und Forschung, bestätigt diese Einschät­zung. Sie zeigt aber auch, mit welchem Interesse die Möglichkeiten der digitalen, vernetzten Produktion ausgelotet werden. Die Karte bündelt aktuell 260 Anwendungs­fälle, die Industrie 4.0-Prinzipien umsetzen. 142 davon mit dem Status „Marktreife oder produktiver Einsatz". Die restlichen Praxisbei­spiele sind Forschungs- und Entwicklungs- oder Pilotpro­jekte. Drei Beispiele:

1. Autonome Instandhal­tung durch selbststeu­ernde Maschinen­über­wa­chung

Die von Schaeffler entwickelten Condition-Monitoring-Systeme und Sensortech­no­lo­gien ermöglichen es, Maschinen und Produkten, ihren Zustand sowie den Wartungs­be­darf selbst zu diagnosti­zieren. Neben Monitoring-Daten wie etwa Schmierzu­stand oder Verschlei­ßpar­tikel, können auch Drehzahlen und Kräfte exakt gemessen werden. Ein E-Motor, der von einem Sensorlager überwacht wird, liefert die Daten an die Steuerung. Diese vergleicht Ist- und Sollwerte und stößt entsprechende Wartungs­ak­tionen an.

2. Datenaus­tausch in Echtzeit in der landwirt­schaft­li­chen Produktion

Betriebe im Ackerbau bewirtschaften ihre Felder oft in Zusammen­ar­beit mit verschie­denen Partnern und unterschied­li­chen Maschinen­parks. Um eine effiziente Zusammen­ar­beit zu gewährleisten, entwickelte die Deutsche Telekom Farming 4.0. Dahinter verbirgt sich ein hersteller- und betriebs­über­grei­fender Datenaus­tausch in Echtzeit. Erntebetei­ligte und Maschinen senden mit mobilen Endgeräten Daten über das LTE-Netz der Telekom an Cloud Server. Optimale Wege und Übernahme­zeit­punkte werden dort in der Connected Industry Plattform berechnet und per App sofort an alle Beteiligten übermittelt. So kann etwa die Logistik für Bestell- und Erntepro­zesse effizient geplant werden.

3. Digitale Produktion in der Metalltei­le­be­ar­bei­tung für Losgröße 1

Die 3D-Schilling GmbH fertigt Formen für den Spritzguss in Losgröße 1. Die Beschrei­bung der Produkte und Arbeitsfolgen laufen komplett digital. Durch RFID werden Werkzeuge und Werkstücke identifi­ziert, Abläufe in der Fertigungs­linie werden über ein zentrales System gesteuert. Verschie­dene Metallbe­ar­bei­tungs­ma­schinen sind dabei in zwei Fertigungs­li­nien intelligent miteinander verbunden. Am Ende werden die Werkzeuge und -stücke vermessen und automatisch bewertet. Mit dem Industrie 4.0-Lösungsan­satz konnten die Fertigungs­zeiten für die Einzelteile stark verkürzt werden.

Neue Geschäfts­mo­delle sind rar

Obwohl die genannten Praxisbei­spiele von Datenana­lyse und -austausch profitieren, sind sowohl datengetrie­bene, vernetzte Anwendungen als auch neue Geschäfts­ideen in der Minderheit, ist im Fazit der Studie zu lesen. Der Grund: „Vernetzte Anwendungen mit dem Ziel der Integration horizontaler und vertikaler Wertschöp­fungs­ketten besitzen eine erhebliche Komplexität und stellen hohe (teilweise noch ungelöste) Anforderungen an Interope­ra­bi­lität, Sicherheit und Datenschutz." Der Weg zur digitalen Transfor­ma­tion ist lang.