Autonomik

Forschung für die Fabrik der Zukunft

Von Claudia König · 2014

Die Industrie 4.0 kann schon heute mehr, als viele meinen. In der Förderreihe „Autonomik“ bereiten Wissenschaft und Unternehmen die vierte industrielle Revolution schon seit Jahren vor. Während die einen dank der Erkenntnisse ihre Liefernetze in Echtzeit optimieren, spielen andere bereits mit dem Gedanken, ihre Produktion von Asien in die Hochlohnländer zurückzuverlagern.

 Blick in einen beleuchteten Tunnel

Adidas erwägt eine Abkehr aus Asien – mit dieser Aussage hat der Sportartikelhersteller jüngst Schlagzeilen gemacht. Der Grund: Auch in China steigen die Löhne und noch dazu nehmen die Handelshemmnisse zu. „Wir werden näher an die Kunden heranrücken und die Ware dort fertigen, wo die Käufer sind“, sagte Adidas-Forschungschef Gerd Manz dem Handelsblatt im Februar. Das langfristige Ziel des Unternehmens sei es, unabhängiger von den Arbeitskosten zu fertigen. Die Industrie 4.0 verändert das Kalkül der Konzerne plötzlich von Grund auf: Weil Maschinen inzwischen immer mehr Arbeit übernehmen können, werden Fabriken in Hochlohnländern wieder attraktiv. Denn dort finden sich gleichzeitig auch die hochqualifizierten Fachkräfte, die das komplexe Zusammenwirken aus Anlagen und Werkstücken programmieren und überwachen können. Im Projekt Speedfactory erprobt und erforscht Adidas in den kommenden drei Jahren gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft und unter Schirmherrschaft der deutschen Bundesregierung, wie die Sportartikelproduktion der Zukunft aussehen könnte.

80 Millionen für die Industrie 4.0

Die Speedfactory ist eines von 14 geförderten Projekten des nationalen Programms „Autonomik für Industrie 4.0“. Dieses Programm soll seinen Beitrag zur Umsetzung der Hightech-Strategie 2020 der Bundesregierung leisten. Das Bundeswirtschaftsministerium stellt dafür 40 Millionen Euro an Fördergeldern bereit, die Konsortialpartner sollen noch einmal dieselbe Summe beisteuern. Ein Vorgängerprogramm mit dem Titel „Autonomik – autonome und simulationsbasierte Systeme für den Mittelstand“ hat bereits 14 Verbundprojekte unter Beteiligung von über 80 Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen gefördert. Daraus sind verschiedenste Lösungsansätze für die Entwicklung einer neuen Generation von Werkzeugen und Systemen entstanden, die eigenständig in der Lage sind, sich zu vernetzen und sich wechselnden Einsatzbedingungen anzupassen. So hat das Projekt ran – kurz für RFID-based Automotive Network – zwischen 2010 und 2013 am Beispiel der Automobilbranche untersucht, wie sich die komplexen Liefernetze transparenter und optimaler steuern lassen. Denn damit ein einzelnes Auto vom Band rollen kann, muss schon heute ein vielfach verflochtenes Netzwerk internationaler Lieferanten koordiniert werden, die die einzelne Bauteile per Schiff, Bahn und LKW zum Werk bringen.

Weltsprache für Wertschöpfungsnetze

Das Ergebnis des Projekts ist ein sogenannter Infobroker, der erstmals eine Weltsprache für ein globales Wertschöpfungsnetzwerk gefunden hat, das sogenannte Automotive Business Vocabulary, mithilfe dessen sich die Ereignisse im Infobroker nahezu in Echtzeit auswerten lassen. Assistenzsysteme gleichen Plan- und Echtdaten miteinander ab und geben im Fall von Abweichungen auch Handlungsempfehlungen. So können Hersteller und Lieferanten schnell und flexibel auf den raschen Wandel der Märkte reagieren. Basierend auf diesen Forschungsergebnissen hat das Technologie- und Dienstleistungsunternehmen Bosch seine physischen Warenströme vollständig digitalisiert. Dafür ist der Konzern kürzlich mit dem Logistik Award des Verbands der deutschen Automobilindustrie (vda) ausgezeichnet worden. Seine Lieferketten können nun virtuell abgebildet werden – unternehmensübergreifend und in Echtzeit. In der Pilotanwendung im saarländischen Homburg konnte Bosch die Effizienz der Logistik so um rund zehn Prozent steigern.

Produktion optimiert sich selbst

Und das ist erst der Anfang. Die von intelligenten Algorithmen aufgezeigten Zusammenhänge und Wirkungsmechanismen helfen bei der weiteren Optimierung von Produktion und Liefernetz. „Der Produktionsprozess optimiert sich selbst. Neue Daten führen zu neuen Erkenntnissen. Neue Erkenntnisse führen zur Verbesserung des Systems. Das nun verbesserte System führt wiederum zu neuen Daten. Aus Daten wird Wissen, aus Wissen wird Nutzen. Der Verbesserungskreislauf ist geschlossen”, erklärt Bosch-Projektleiter Andreas Müller. Durch die Standardisierung von Datenströmen über Unternehmensgrenzen hinweg ist es möglich, weitere Geschäftspartner wie Kunden und Zulieferer in die Prozessoptimierung einzubeziehen. „Vernetzte und damit intelligente Produktion und Logistik rücken ein Stück näher, wenn Material- und Informationsflüsse durchgängig über Unternehmensgrenzen hinweg gestaltet werden können”, begründete der Jury-Vorsitzende Prof. Wolfgang Stölzle von der Universität St. Gallen das Urteil des Expertengremiums.

Quelle: VDE Trendreport, 2013

Effizienzgewinne für viele Branchen

Interessant sind die Ergebnisse des ran-Forschungsprojekts damit für viele Branchen. Der Infobroker lässt sich an die jeweiligen Partner im Wertschöpfungsprojekt anpassen. Die große Herausforderung besteht jedoch darin, sich auf standardisierte Prozessbausteine zu einigen. Ein globales Liefernetz muss sozusagen lernen, eine gemeinsame Sprache zu sprechen. Gelingt das, reduzieren sich Suchaufwände und Fehlerfolgekosten. Produktionsausfälle in einem Werk können schneller und besser aufgefangen werden und einzelne Serien lassen sich bei Qualitätsproblemen leichter rückverfolgen. Aktuelle Projekte der Förderinitiative „Autonomik für die Industrie 4.0“ planen, in Zukunft nicht nur Bus, Schiff und Bahn für die Unternehmenslogistik einzuspannen, sondern auch autonome Flugroboter. Inventairy – so nennt sich das Projekt, in dem die Mini-Drohnen lernen sollen, Lagerbestände automatisch zu lokalisieren und zu inventarisieren. Nicht nur Flugzeuge, auch andere Transportfahrzeuge sollen sich in den Fabrikhallen künftig alleine zurechtfinden. „ftf OutOfTheBox“ führt das Vorgängerprojekt „SaLsA“ fort und bringt den fahrerlosen Fahrzeugen das Sehen, Hören und Denken bei. Sie sollen künftig auch Sprache und Gesten der Werksarbeiter verstehen, so dass ein Fingerzeig genügt, damit der intelligente Gabelstapler weiß, wie er weiterarbeiten soll.