Industrielle Entwicklung

Als die Werkstücke laufen lernten

Von Michael Gneuss · 2014

Was heute in Deutschlands Fabriken geschieht, klingt nach Science Fiction. Doch dem ist nicht so: Die vierte industrielle Revolution ist bereits in vollem Gange. Maschinen und Bauteile in den Werkshallen werden heute tatsächlich selbst aktiv und bieten dem Menschen den Dialog an. Als Fabrikausrüster der Welt ist Deutschland in der besten Startposition für ein neues Wirtschaftswunder mit dem Treiber Industrie 4.0.

Als Captain Jean-Luc Picard in den Raumschiff-Enterprise-Filmen der Achtzigerjahre zu seinem Tablet-pc griff, war das noch Vision. Kaum vorstellbar, dass ein Ingenieur so leger den Zustand seiner Maschinen überprüfen könnte. Heute gehört vieles, was Star-Trek-Macher vordachten, längst zum Alltag. Fast jeder zweite Deutsche besitzt ein Smartphone, jeder Vierte nutzt einen Tablet-PC. Aber nicht nur Menschen kommunizieren mit neuen Technologien, auch Geräte tauschen sich untereinander aus und bieten damit für die industrielle Produktion faszinierende neue Perspektiven. Moderne it macht es möglich, dass Maschinen und Bauteile den Produktionsprozess aktiv unterstützen. In sogenannten cyberphysikalen Systemen steuern sie ihr Zusammenspiel weitgehend selbst.

Einzelstücke gehen in Serie

Der Endverbraucher kann sich freuen. Zum Beispiel, wenn er sein Traumauto vom heimischen PC plant und in die Produktion schickt – ohne Aufpreis und lange Wartezeit. Auch Unternehmer profitieren, denn Fehler am virtuellen Produkt werden entdeckt, noch bevor das erste Werkstück verarbeitet wurde. Schon die virtuelle Testfahrt zeigt, ob das Fahrzeug den Elchtest bestehen wird. Und weil smarte Fabriken nur noch das herstellen, was wirklich gebraucht wird, profitiert auch die Umwelt. Klingt fern? Ist es aber nicht. Immer mehr Pilotprojekte stellen unter Beweis, was die Industrie 4.0 schon kann. Jedes dritte deutsche Großunternehmen mit mehr als 20 Produktionsstätten hat nach einer Befragung der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft PricewaterhouseCoopers (PwC) bereits Konzepte der smarten Fabrik etabliert. Kein Wunder, denn nach Schätzungen der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften e. V. (acatech) können Unternehmer ihre Produktivität um 30 Prozent steigern, wenn sie die Potenziale der smarten Technologien ausschöpfen. Ein RFID-Funketikett in der Größe zwischen einem Millimeter und einer Chipkarte reicht aus, um die Bauteile mit so viel Intelligenz zu versehen, dass sie sich selbst die Maschine aussuchen, die sie am schnellsten oder am ressourcenschonendsten verarbeitet. Maschinen wiederum melden, wann sie bereit für neue Werkstücke sind. Auch weiß die intelligente Fabrik zu jeder Zeit, wann sie Bauteile beim Lieferanten nach- oder abbestellen muss. Wie ein unsichtbares Netz legt sich die drahtlose Automatisierungstechnik über alle Einzelteile. Die Fabrik der Zukunft wird damit immer wandlungs- und widerstandsfähiger.

Turbo für den Standort

Noch dazu kommt die Industrie 4.0 gerade recht, um die Attraktivität des Produktionsstandorts Deutschland zu steigern. Das Institut der deutschen Wirtschaft in Köln sieht Deutschland zwar in puncto Standortqualität auf Platz fünf von 45 untersuchten Ländern. In der dynamischen Betrachtung reicht es aber nur für Platz 18, während Spitzenreiter wie Estland, Lettland, Litauen und Südkorea massiv aufholen. Will sich die deutsche Wirtschaft weiterhin als industrielles Schwergewicht und Fabrikausrüster der Welt positionieren – mit einem Drittel der Wertschöpfung in der ganzen Europäischen Union – dann liefert ihr Industrie 4.0 den Schlüssel dafür.

Doch was genau ist das Revolutionäre an der Industrie 4.0? Zuvor gab es bereits drei radikale Umbrüche – angefangen mit der Erfindung des ersten mechanischen Webstuhls 1784, der die erste industrielle Revolution auslöste. 1870 folgte das erste Fließband in den Schlachthöfen von Cincinnati, das die geschlachteten Schweine von einem Arbeiter zum nächsten transportierte. Eben jene Idee, die Henry Ford später für die einsetzende Massenproduktion in der Automobilindustrie nutzte. Sein erstes permanent laufendes Fließband steigerte die Produktivität so enorm, dass er gleichzeitig die Preise für seine Autos senken und die Löhne der Arbeiter erhöhen konnte – zumindest für die, die ihren Job behielten. 1969 schließlich läutete die erste Speicher-Programmierbare-Steuerung (SPS) die dritte Revolution ein. Die Elektronik trieb die Automatisierung weiter voran. Noch mehr bezahlbare Produkte, noch mehr Wirtschaftswachstum, Wohlstand, Freizeit und Lebensqualität dank schnellerer und effizienterer Produktion war die Devise. Die Abwanderung der Fabriken in Länder mit geringeren Lohnkosten konnte die neue Technologie aber nicht stoppen. Deutschland, das Hochlohnland, schien an Wettbewerbsfähigkeit einzubüßen.

Akteure im Einklang

Mit der vierten industriellen Revolution soll das anders werden. Bundesregierung, Verbände, Unternehmer oder Forschungsinstitute – sie alle wittern in der Industrie 4.0 mit ihren aktiven Werkstücken und Maschinen die Chance, die Produktion am Hochlohnstandort Deutschland auf Dauer wettbewerbsfähig zu halten. Zwar braucht auch die smarte Fabrik Menschen, aber es sind nun andere Qualifikationen. In der digitalen Fabrik ist weniger Körperkraft und dafür mehr Know-how gefragt. Hochqualifizierte Ingenieure müssen die Bauteile so intelligent machen, dass sie von alleine anfangen zu arbeiten. Auch ältere Mitarbeiter werden von den neuen technologischen Möglichkeiten profitieren. Dank schlauer Assistenzroboter können sie länger in der industriellen Produktion tätig sein, weil Maschinen ihnen beschwerliche Arbeit abnehmen. So erhofft sich die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e. V. (acatech) aus dem neuen industriellen Wandel ein neues Wirtschaftswunder „Made in Germany“. Und zwar eines, das sich nicht auf den industriellen Sektor beschränkt, denn um die smarten Fabriken und die darin produzierten intelligenten Produkte herum sind eine Fülle von neuen Geschäftsmodellen denkbar, die auch Dienstleistern und Start-ups große Chancen bieten. Kein Wunder, dass es die Industrie 4.0 damit weit nach oben auf die innenpolitische Agenda von Kanzlerin Angela Merkel gebracht hat. Die Hoffnung, zum Leitmarkt und Leitanbieter der Industrie 4.0 zu werden, bestehen zu Recht. Denn schon heute ist Deutschland der international führende Fabrikausrüster und, was viele nicht wissen: Die Bundesrepublik zählt auch zur Weltspitze bei der Entwicklung von Industriesoftware. Und doch müssen noch zahlreiche technologische, rechtliche und auch gesellschaftliche Voraussetzungen geschaffen werden. Wir wollen Sie in der vorliegenden Publikation mitnehmen auf die visionäre Reise in das neue Zeitalter der industriellen Produktion, zu dessen Chancen, aber auch dessen Herausforderungen. Staunen Sie mit.