Siemens - Industrie 4.0
Siemens
01.04.2020 Publikation

Digital und nachhaltig

Die Hannover Messe verwandelt die niedersächsische Landeshauptstadt wieder in ein Mekka der Auto­matisierungs- und Energietechnik. In diesem Jahr kommen zwei Schwerpunkte hinzu, die vor allem das Thema Industrie 4.0 neu beflügeln: der neue Mobilfunkstandard 5G und die Nachhaltigkeit im Sinne von Umwelt- und Klimaschutz.


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Chefredakteurin VDE dialog
Gerolsteiner Brunnen

Daten in Wissen verwandeln und so für mehr Nachhaltigkeit sorgen: Die Gerolsteiner Brunnen GmbH füllt täglich vier Millionen Flaschen Mineralwassergetränke ab. Um seinen Quellen nicht unnötig viel Wasser zu entnehmen, nutzt der Mineralbrunnen eine IoT-basierte Lösung für eine möglichst exakte Bedarfsvorschau.

| Gerolsteiner Brunnen

Die Hannover Messe (HM) steht seit 2012 für Indus­trie 4.0. Manch einer kann das Wort vielleicht nicht mehr hören. Aber der Weg zu autonomen Produktionssystemen – und das bleibt das Ziel – ist noch lang. Es werden eher Jahrzehnte als Jahre vergehen, ehe vollautonome Systeme Industriehallen oder Straßen beherrschen. Hinzu kommt, dass längst nicht alle Unternehmen schon die gleiche Wegstrecke zurückgelegt haben. Erst jüngst ist das Ergebnis einer Befragung unter industriellen Entscheidern veröffentlicht worden, aus dem hervorgeht, dass selbst Manager das Potenzial der vierten industriellen Revolution noch nicht voll erkannt haben. „Nur 41 Prozent der befragten Führungskräfte haben einen formalen Ansatz entwickelt, wie ihr Unternehmen mit den Folgen des Klimawandels umgeht; nur 9 Prozent der Befragten geben an, eine umfassende Industrie-4.0-Strategie vorliegen zu haben“, fassen die Experten des Beratungsunternehmens EY die Ergebnisse zusammen.

Genau hier wird auch die diesjährige Hannover Messe ansetzen. Standen in den Vorjahren Produktivität, Flexi­bilität (Stichwort: Losgröße 1) und Time-to-Market (Schnelligkeit der Produktentwicklung bis zur Markt­reife) im Vordergrund, rückt in diesem Jahr das Thema Umwelteffizienz zumindest auf Augenhöhe mit den anderen drei Themen, ist Klaus Helmrich, Mitglied des Vorstandes der Siemens AG, überzeugt. Unterstützung kommt vom Messechef Jochen Köckler.  Der Vorstandsvorsitzende der Deutschen Messe AG ist im Vorstand zuständig für die Hannover Messe. Im Gespräch mit dem VDE dialog sagte er, dass es für die Erreichung der Klimaneutralität in der Industrie vieler Schritte bedarf, „zum Beispiel den Wechsel auf Ökostrom sowie dessen Speicherung oder die Auswahl nachhaltiger Materialien“. Die Hannover Messe biete mit „nachhaltiger Spitzentechnologie“ Antworten auf diese Herausforderungen (siehe Interview).

Die Hannover Messe zeigt Ansätze und Lösungen der klimaneutralen Produktion

Das sieht auch Matthias Zelinger so. Der klima- und energiepolitische Sprecher des Maschinenbauverbandes VDMA sagte vor dem Messestart: „Auf der HM werden Lösungen zu sehen sein und Ansätze diskutiert werden im Hinblick auf klimaneutrales Produzieren.“ Dazu gehört auch das Dauerthema Wasserstoff. Gerade das Thema Wasserstoff / Brennstoffzelle zeigt, dass viele Themen sich – mal schneller, mal langsamer – über Jahre hinweg entwickeln und in Hannover die jährlichen Fortschritte zu sehen sind.

Vor einem Jahr war die Künstliche Intelligenz ein großes und für den industriellen Einsatz neues Thema. Ihr Einsatz ist auch zwölf Monate später immer noch ein zentraler Punkt. Was im ersten Jahr als Neuheit präsentiert wurde, erfährt seine großflächige Verbreitung erst im nächsten Jahr oder gar noch später. In diesem Jahr wird viel neue Software angeboten, aber auch ganz praktische Hardwarelösungen wie jene vom Karlsruher Institut für Technologie KIT. Dessen Forscher haben ein System zur vollautomatischen Überwachung von Kugelgewindetrieben in Werkzeugmaschinen entwickelt. Dabei kommt eine direkt in die Mutter des Kugelgewindetriebs integrierte Kamera zum Einsatz. Auf Basis der damit erzeugten Bilddaten überwacht Künstliche Intelligenz kontinuierlich den Verschleiß und reduziert so den Maschinenstillstand.

Der digitale Zwilling ist zwar in aller Munde, der Einsatz erfolgt jedoch noch zögerlich

Den digitalen Zwilling für die gesamte Wertschöpfungskette eines Unternehmens gibt es seit 2017. Heute sprechen zwar bereits 90 Prozent der Unternehmen darüber, im Einsatz ist er aber erst bei wenigen. Helmrich schätzt, dass bislang nur etwa 40 Prozent der Industrieunternehmen zumindest teilweise mit einem digitalen Zwilling arbeiten.  In der Praxis geht es in ganz vielen Unternehmen derzeit immer noch um die digitale Erfassung von Daten, also den Einbau entsprechender Sensoren. Ein weiteres, ganz wichtiges Thema ist die Durchgängigkeit aller Daten im Unternehmen. Gerade hier aber sind inzwischen große Fortschritte zu verzeichnen, sowohl in der Umsetzung in Pilotprojekten als auch in der Normung durch DKE und IEC. Als Hindernis in vielen Unternehmen erweisen sich jedoch oftmals „selbstgestrickte“ IT-Systeme, die eine Durchgängigkeit der Daten verhindern – wie bei der Gerolsteiner Brunnen GmbH aus Gerolstein in der Eifel. 28 Quellen aus den Tiefen der Vulkaneifel liefern mit ihrem Mineralwasser die Basis für heute 125 verschiedene Getränke, von denen täglich in 24 Stunden vier Millionen Flaschen an zwölf Abfüllanlagen abgefüllt werden. „Wir konnten zuletzt am Montag nicht genau sagen, ob wir am Freitag genug Wasser für bestimmte Getränke in den Tanks hatten“, beschreibt Arnd Büchsenschütz die Situation. Büchsenschütz ist Betriebsleiter für die Prozess- und Verfahrenstechnik im Stammwerk Gerolsteiner. „Um die Zuführungen zur Produktion optimal zu steuern, fehlte uns die Transparenz“, sagt Büchsenschütz. Es seien zwar alle Daten erfasst worden, aber sie blieben an den einzelnen Quellen oder in den einzelnen Lagern, sie wurden nicht zusammengeführt und nicht von der MES-Ebene der Maschinen auf die ERP-Ebene der kaufmännischen Software übertragen. Diese Schnittstelle fehlte – wie in vielen anderen Unternehmen auch. Gemeinsam mit seinem für die IT zuständigen Kollegen habe man sich nach entsprechenden digitalen Lösungen umgeschaut und wurde bei dem deutschen Softwarehaus SAP fündig.

Der Beratungsbedarf ist immens, ebenso die Erwartungen an den Mehrwert

Unter dem Vornamen des italienischen Universalgenies Leonardo da Vinci bietet das Softwarehaus ein System an, das die durchgängige Digitalisierung im ganzen Unternehmen ermöglicht – von der Maschine über die kaufmännische Verwaltung bis in die Cloud. Damit ist SAP nicht allein. Während ihre Softwarefachleute das System von oben her kommend in die Produktion vertiefen, geht beispielsweise Siemens den umgekehrten Weg. Der Elektrokonzern aus München hat vielfältige Erfahrungen in der Steuerung von Maschinen und bietet auch die Begleitung der Wertschöpfungskette von der Produktion über die kaufmännische Verwaltung bis in die Cloud an.

Nach SAP-Angaben haben bisher nur drei Prozent der Unternehmen digitale Transformationsprojekte unternehmensweit realisiert. Der Bedarf an entsprechender Software, an Beratung und an Dienstleistungen ist also immens, weil auch die zu erwartenden Erträge groß sein können. Eine neue Studie der Beratung Capgemini hat ergeben, dass intelligente Fabriken in den kommenden fünf Jahren der Weltwirtschaft einen Mehrwert von mindestens 1,5 Billionen Dollar zusätzlich einbringen könnten. Die größte Herausforderung sei die sogenannte IT-OT-Konvergenz, also die Durchgängigkeit der Datenbearbeitung von der Maschinenebene (OT, Operational Technology) über die kaufmännischen Systeme der Datenverarbeitung (IT) bis in die Cloud.

Eine große Herausforderung ist die Vereinheitlichung von Daten, auch Normalisierung genannt. Auch dazu wird man in Hannover viel sehen. Eine weitere wichtige Frage bleibt die, ob man nicht auch Daten vor Ort auswerten und zur Steuerung nutzen kann, also auf Neudeutsch das Edge Computing. „Die Daten müssen dorthin, wo sie ausgewertet und zur Steuerung der Maschinen eingesetzt werden können“, beschreibt Siemens-Vorstand Helmrich diesen Trend. Edge Computing könnte geeignet sein, vielen Anwendern die Angst zu nehmen, über die Cloud die Herrschaft über die eigenen Daten zu verlieren.

In die gleiche Richtung – die Rückgewinnung der Autonomie über seine eigenen Daten – zeigt auch die Entwicklung der 5G-Campusnetze. Bereits auf der letzten Hannover Messe waren erste, sehr vage Vorstellungen vorhanden. Auch in diesem Jahr wird es noch keine endgültigen Lösungen geben. Wiederum wird es eine Sonderhalle zu 5G geben. Etwas vollmundig war indes das Versprechen, schon in diesem Jahr ein 5G-Netz für das gesamte Messegelände zur Verfügung zu stellen. Der Aufsichtsrat der Deutschen Messe wird erst im April den Auftrag für ein Campusnetzwerk vergeben.

5G macht auch die Messegelände selbst zu „Smart Venues“

5G bringt für die Industrie neue Möglichkeiten der Echtzeitbearbeitung und der Vernetzung – nicht nur in der industriellen Anwendung. 5G wird für die gesamte Industrie wichtig. „Mit 5G wird das Internet der Dinge endlich eine Mainstream-Realität, die dem Endverbraucher praktisch ohne Reaktionsverzögerung Zugang zu mehr Daten zur Verfügung stellt“, ist das Marktforschungsunternehmen Nielsen überzeugt. Noch in diesem Jahr kommt 5G in die ersten zwanzig Städte, verspricht die Deutsche Telekom. Markus Haas, Vorstandschef von O2 (Telefónica Deutschland), erklärt die anbrechende Dekade gar zum „Jahrzehnt des Mobilfunks“. Und weiter: „Künstliche Intelligenz, das Internet der Dinge, Industrie 4.0 oder autonomes Fahren werden die mobile Datennutzung in eine neue Dimen­sion heben. 5G bietet für Deutschland die einmalige Chance, den Rückstand im internationalen Vergleich aufzuholen“, sagt Haas.

Das wird vor allem autonomes Fahren auf dem jeweiligen Industriegelände ein großes Stück vorantreiben. Daher steht auf der für Dezember 2020 geplanten 5G-Messe Smart Venue (Kluger Veranstaltungsort) die Nutzung von 5G für Logistikaufgaben im Vordergrund, angefangen bei der selbstfahrenden Kehrmaschine über den Gabelstapler oder auch den Gefahrguttransport auf dem Gelände einer Chemiefabrik. Das wird sich auch auf der Hannover Messe schon andeuten. Für die Steuerung der Fertigungstechnik in Echtzeit durch 5G wird es nur vage Ansätze auf der Hannover Messe geben. Hier müssen jetzt erst einmal die Anbieter entsprechende Produkte mit eigenen 5G-Netzen testen und entwickeln. „Der Rollout der 5G-Technik in der Industrieautomatisierung wird ab 2023 erfolgen“, erwartet Helmrich. Auch der ZVEI-Präsident Michael Ziesemer erwartet in diesem Jahr bestenfalls „5G-Anwendungen auf der Basis von test cases“, wie er vor Messebeginn sagte. Das dürfe aber nicht über die große Bedeutung hinwegtäuschen. „5G ist neben der Künstlichen Intelligenz und den Cloud-Anwendungen einer der drei großen Treiber von Industrie 4.0“, ist Ziesemer überzeugt. Vor allem brauche man dringend Standards für Cloud-Plattformen, die einen schnellen und einfachen Wechsel von einer Plattform zur anderen möglich machen, damit die Entscheidung für eine Plattform (Azure oder Mindsphere) keine Entscheidung fürs Leben ist.

Die Hannover Messe bleibt ein Impulsgeber. Aber im Gegensatz zur amerikanischen CES in Las Vegas, wo autonome Autos gezeigt wurden, oder zur Konferenz DLD in München, auf der der Quantencomputer und seine faszinierenden Möglichkeiten diskutiert wurden, bleibt die Hannover Messe der bodenständige Impulsgeber für Ideen und Lösungen, die im Hier und Jetzt umsetzbar sind.


Georg Giersberg ist seit 1982 Wirtschaftsredakteur der Frankfurter Allgemeinen Zeitung. Neben betriebs­wirtschaftlichen Themen ist die Elektroindustrie einer seiner Schwerpunkte.