Wo steht Industrie 4.0 heute? Die Umsetzung der digital vernetzten Fabrik erfolgt nicht über Nacht, sondern nach und nach in einzelnen, konkreten Anwendungsfällen. Um die vierte industrielle Revolution aktiv zu gestalten, startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung 2012 die ersten drei Pilotforschungsprojekte KapaflexCy, ProSense und Cypros.

Blick in die Produktion der Fellbacher Schaufensterfabrik der Wittenstein bastian GmbH. Bild: Wittenstein AG

Gemeinsam mit seinen Projektpartnern hat das Fraunhofer IAO in den letzten drei Jahren ein gutes Stück des Wegs zurückgelegt und mit dem SchichtDoodle eine konkrete Anwendung für einen flexiblen Personaleinsatz in der Produktion entwickelt und umgesetzt. Jetzt stellen die drei ersten deutschen Umsetzungsprojekte der Industrie 4.0 ProSense, KapaflexCy und CyProS ihre Ergebnisse vor.
Wie praxistauglich die Anwendungsbeispiele sind, konnten die Besucher der zweitägigen Ergebnispräsentation »Schaufenster Industrie 4.0« am 29. und 30. September im Goldbergwerk in Fellbach selbst erleben. Die Anwendungsbeispiele der deutschen 4.0-Leitprojekte im Kurzüberblick:
Das Fraunhofer IAO hat im erfolgreichen Industrie 4.0-Leitprojekt KapaflexCy mit dem SchichtDoodle eine konkrete Anwendung für die Industrie 4.0 entwickelt und auf ihre Praxistauglichkeit getestet. Zwei Unternehmen nutzen diese bereits in ihrer Produktion. Mit welchem Erfolg, konnten die Besucher der zweitägigen Veranstaltung »Schaufenster Industrie 4.0« live erleben.

KapaflexCy – Schicht-Doodle macht Produktionsbetriebe flexibel

Smartphone statt Stechuhr! Starre Anwesenheitszeiten von 7-16 Uhr sind Relikte der Vergangenheit. Im Forschungsprojekt »KapaflexCy« hält das Smartphone Einzug in die Produktion.

• Idee: Produktionsarbeiter stimmen ihre Einsatzzeiten per Smartphone-App ab. Eigenverantwortlich, kurzfristig, flexibel. Gearbeitet wird nach Bedarf – genau dann, wenn der Kunde ordert.
• Vorteile: Das Unternehmen kann schnell und kurzfristig auf das schwankende Marktumfeld reagieren. Das flexible Modell hilft zudem den Mitarbeitern, private Interessen mit beruflichen Pflichten besser zu vereinbaren.
• Praxistauglichkeit: »Das ist ja cool und wirklich sehr einfach zu bedienen«, stellte Bundesarbeitsministerin Andrea Nahles im Sommer 2015 bei einem Besuch des Industrie 4.0-Preisträgers und KapaflexCy-Projektpartners BorgWarner in Ludwigsburg fest. Die innovative Arbeitsorganisation kommt so gut an, dass geplant ist, den KapaflexCy-SchichtDoodle im Frühjahr 2016 als kommerzielle Software auf den Markt zu bringen. Daran arbeitet das Startup MVCon InnovationLab GmbH.

ProSense – Planungssicherheit in einem turbulenten Produktionsumfeld

Bewertete Handlungsvorschläge der ProSense-App für den Produktionssteuerer, WZL der RWTH Aachen, Design und Quelle: FH Aachen.

12 Partner haben im Projekt »ProSense« eine hochauflösende Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Unterstützungssysteme und intelligenter Sensorik entwickelt.

• Idee: Das kybernetische Unterstützungssystem verknüpft dank zusätzlicher Sensoren bislang nicht verfügbare Daten über Materialflüsse mit bereits vorhandenen Daten zu neuen Informationen. Anhand dieser Informationen werden automatisch Handlungsvorschläge für den Fertigungssteuerer simuliert und bewertet.
• Vorteile: Fertigungssteuerer können fundierte Entscheidungen bezüglich notwendiger Eingriffe treffen, sowohl auf dem Shopfloor als auch in den IT-Systemen. Dadurch wird die Planung zuverlässiger und zugesagte Kundentermine werden trotz eines turbulenten Produktionsumfelds besser eingehalten.
• Praxistauglichkeit: Bei den Anwendungspartnern Ortlinghaus Werke, MSR Technologies sowie der Demonstrationsfabrik Aachen befinden sich prototypische Umsetzungen der entwickelten Lösungen bereits im Einsatz. So konnten Potenziale zur Durchlaufzeitverkürzung über die Transparenz von hohen Liegezeiten gehoben und eine effizientere Kommissionierung von Montageaufträgen erreicht werden. Der vollständige Projektbericht ist unter diesem Link zu finden.

CyProS – Produktivitäts- und Flexibilitätssteigerung durch die Vernetzung intelligenter Systeme in der Fabrik

• Idee: CyProS verfolgt das Ziel, basierend auf einer Referenzarchitektur ein repräsentatives Spektrum Cyber-Physischer Systemmodule zu entwickeln. Für deren wirtschaftlichen Betrieb Cyber-Physischer Systeme in realen Produktionsumgebungen soll eine technische und methodische Basis geschaffen werden
• Vorteile: Damit wird nicht nur die Komplexität des sich verschärfenden Wettbewerbs beherrscht; durch die Entwicklung und Einführung Cyber-Physischer Produktionssysteme (CPPS) werden auch die Produktivität und Flexibilität der produzierenden Unternehmen nachhaltig und signifikant gesteigert.
• Praxistauglichkeit: In dem mehrfach als »Leuchtturmprojekt der Industrie 4.0« bezeichneten Vorhaben wurde der Nachweis erbracht, dass Industrie 4.0 mit heutigen Technologien zur Realität werden kann. In mehreren Transferzentren sowie im Produktionsumfeld von Industriepartnern wurden typische Anwendungsszenarien umgesetzt, u.a. in der »Schaufensterfabrik« der Wittenstein bastian GmbH in Fellbach. Bereits mehr als tausend interessierte Besucher, darunter hochrangige Vertreter aus Politik wie z.B. Wirtschaftsminister des Landes BW Dr. Nils Schmid oder Bundeswirtschaftsminister Dr. Sigmar Gabriel konnten erleben, dass Industrie 4.0 für den Mittelstand bereits heute Realität ist. Die erarbeiteten Ergebnisse wurden für Unternehmen, die sich auf diesen Weg machen auf über 400 Seiten in »Intelligente Vernetzung in der Fabrik« als praxisorientierter Leitfaden zusammengestellt.

Wittenstein setzt am Standort Fellbach in der dortigen Produktion von Verzahnungsteilen für die Antriebstechnik mehrere Industrie 4.0-Pilotanwendungen um. Ein Beispiel der dortigen Aktivitäten ist der bedarfsgesteuerte ‚Milkrun‘ für eine medienbruchfreie Produktionsplanung. Bild: Wittenstein AG

Die Anwendungsbeispiele verdeutlichen, dass einzelne Elemente der Industrie 4.0 in der Praxis schon sehr weit fortgeschritten sind und Einzug in den Fabrikalltag gehalten haben.
Darüber hinaus machen die Forschungsergebnisse eines deutlich: Der Mensch wird weiterhin eine wichtige Rolle im Produktionsbetrieb der Zukunft spielen.
Prof. Wilhelm Bauer, Institutsleiter des Fraunhofer IAO, ist überzeugt, dass den Menschen die Arbeit zukünftig nicht ausgehen wird, die Art der Tätigkeiten sich jedoch ändern wird: »Wir brauchen auf allen Ebenen eine Qualifizierungsoffensive, um die Menschen mit den notwendigen Kompetenzen für eine Industrie 4.0 auszustatten«, betont Bauer.
Eine Herausforderung, der sowohl die Unternehmen, unser Bildungssystem als auch jeder Einzelne künftig begegnen wird.