IPL-Magazin 26 | Januar 2014 | Autor: M.Eng. Michael Rädler


Voraussetzungen und Risiken
Nach den Entwicklungsschritten der Mechanisierung, Elektrifizierung und Informatisierung, wirft nun die 4. industrielle Revolution ihre Schatten voraus.


M.Eng. Michael RädlerDas Ziel der intelligenten Fabrik (Smart Factory) wurde schon vor der Festigung des Begriffs „Industrie 4.0“ definiert. Doch seit dieses Ziel einen Namen hat, erlebt die konsequente und stark geförderte (Weiter-)Entwicklung des Internet der Dinge und Dienste einen Hype.

Es laufen zahlreiche Initiativen, um einen tiefgreifenden Paradigmenwechsel in der Industrie einzuleiten, dessen Ziel die flexibelsten Supply Chains und Produktionssysteme aller Zeiten sind. Wenn Materialien ihren Weg durch die Produktion selbstständig steuern, die benötigten Maschinen und Anlagen parametrieren und anhand der aktuellen Belastungssituation gemeinsam in Echtzeit eine optimale Bearbeitungsreihenfolge finden können, eröffnet das große Spielräume:
 

  • Kundenindividualität in kleinsten Losen wirtschaftlich realisieren.
  • Änderungswünsche noch im laufenden Produktionsprozess umsetzen, ohne an Geschwindigkeit zu verlieren.
  • Zusätzliche Produktivitätssteigerungen erzielen.


Doch wie weit ist die Industrie heute in der Umsetzung dieser Potentiale?
Professor Dr.-Ing. Dr. h.c. Detlef Zühlke, Leiter „Innovative Fabriksysteme“ des DKFI Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, fällt ein zunächst ernüchterndes Urteil: „Im Moment sind wir noch nicht so weit, dass wir etwas Fertiges kaufen können, was das Label ‚Industrie 4.0‘ wirklich verdient.“ Doch sieht er es als das zentrale Zukunftsthema, welches im Umbruch ist und weitreichende Auswirkungen mit sich bringt. Wie nah ist die Industrie dem Zukunftsbild der Industrie 4.0 und in wie weit werden die Voraussetzungen erfüllt?

Die Marktforschungs- und Beratungsfirma PAC kann hier Daten liefern:
 

  • 15% der Befragten deutschen Fertiger betreiben bereits selbststeuernde Produktionsprozesse (vorrangig in der Automobilbranche).
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  • 52% verfügen über einen intelligenten Anlagenpark (Werkzeugmaschinen, Palettenwechsler und KSS-Systeme können in einem Netzwerk kommunizieren).


Ein signifikanter Teil der deutschen Industrieunternehmen scheint zumindest anlagenmäßig für diese „Revolution“ gerüstet zu sein. Ein oft genanntes Beispiel ist die Kooperation von Siemens und Kuka. Der Steuerungs- und der Roboterhersteller sehen viel Potenzial in der Integration von Roboter- und CNC-Technik auf Steuerungsebene und wollen im Rahmen dieser Kooperation einen großen Schritt in Richtung Industrie 4.0 gehen und eine Vorreiterrolle einnehmen. Ebenfalls unter dem Label Industrie 4.0 vermarktet DMG Mori derzeit eine App-orientierte Bedienoberfläche namens „Celos“. Bei Celos handelt es sich um ein durchgängiges System, das komplett mit dem Unternehmensnetzwerk verbunden ist und Unternehmens-, Auftrags- und Prozess- sowie Maschineninformationen nicht nur übermittelt, sondern sie managed.

Eine Konsequenz dieser Kooperationen und Entwicklungen ist sicher die Entstehung neue Geschäftsfelder. Prozessstrukturen und Wertschöpfungsketten werden hoch dynamisch und flexibel vernetzt sein. Außerdem werden dadurch die Karten im Wettbewerb neu gemischt: In einem so dynamischen Umfeld hat das am besten in die neue Infrastruktur integrierte Unternehmen die Nase vorn. Das führende Netzwerk „Plattform Industrie 4.0“ betont die Relevanz dieser Entwicklungen für die eigene Wettbewerbsfähigkeit. Aus diesem Bewusstsein entstehen für Unternehmen nie dagewesene Voraussetzungen: Bereits jetzt ist es möglich, die entscheidenden Schritte einzuleiten, um sich nachhaltig Vorteile zu sichern!

Bei näherer Betrachtung ist allerdings schnell zu erkennen, dass die Weiterentwicklungen nicht „auf einen Schlag“ und die Implementierung der neuen Technologien nicht auf der grünen Wiese stattfinden können. Der Paradigmenwechsel, weg von der Automatisierungspyramide, will gut vorbereitet sein und kann Hindernisse und Gefahren mit sich bringen. Industrie 4.0 bedeutet eine noch stärkere Vernetzung der Produktion mit der klassischen IT, wodurch sich die bedeutendste Gefahr ergibt. Heute liegt in der Herstellung der Fokus primär auf Arbeitsschutz oder der Verhinderung von Industriespionage.

Wenn Anlagen und ganze Herstellungsprozesse zukünftig mit Hilfe von Informationstechnik weitestgehend automatisiert und vernetzt werden, müssen sich Unternehmen gleichzeitig verstärkt Gedanken über geeignete und zuverlässige IT-Sicherheit machen.

Steuerungsgeräte von Produktionsmaschinen mit der Office-IT werden größtenteils über herkömmliche und nur leicht angepasste IP-Standards vernetzt. Entsprechend funktionieren Angriffsmethoden gegen IT-Systeme prinzipiell auch gegen Produktionssysteme.

Doch die Auswirkungen können wesentlich schlimmer sein. Ein mögliches Szenario ist die unbemerkte Herstellung minderwertiger Ware durch Manipulationen an den Produktionsmaschinen. Handelt es sich hier beispielsweise um Fahrzeugbremsen, Medikamente oder Baumaterialien, sind möglicherweise Menschenleben gefährdet. Zudem können Schäden an den Maschinen auftreten, wenn sie außerhalb zugelassener Normen arbeiten.

Noch größer ist die Gefahr von innen. Nicht nur die eigenen Mitarbeiter sondern auch Techniker und Partner können, wenn sie über mobile Geräte auf die System zugreifen, unbeabsichtigt Schadprogramme übertragen, die sich von dort auf die Steuerungssysteme ausbreiten. So werden etwa SAP-Datenbanken zur automatischen Nachbestellung von Materialien oder zum Auftragseingang direkt mit den Produktions- und Steuerungsdaten verbunden und Techniker können dann über Fernwartungssysteme auf das Produktionsnetz zugreifen. Der Wurm Stuxnet schärfte das Bewusstsein dafür, wie angreifbar die Produktionssoftware von Unternehmen heutzutage noch ist. Entsprechend müssen Unternehmen für den Zugang zu Produktivsystemen ein umfassendes Berechtigungs- und Identifikationsmanagement einführen sowie sämtliche Schnittstellen absichern.

Damit die Industrie 4.0 zum Erfolgsmodell wird, werden Unternehmen miteinander kooperieren (müssen), die bislang nichts miteinander zu tun hatten. Selbiges gilt für Fachpersonal, denn es ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg, dass ausreichend Fachleute mit interdisziplinarischem Wissen aus den Schnittstellen von Produktion und IT ausgebildet werden. Ein Trendreport des VDE zeigt, dass die Erwartungen noch nicht erfüllt werden: 47 Prozent der Befragten meinen, dass Hochschulen auf Industrie 4.0 nicht gut vorbereitet sind.

Laut einer Studie des Verbands der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik „fällt die Revolution vorerst aus“. Acht von zehn Unternehmen und Hochschulen glaubten nicht an den Siegeszug der Industrie 4.0 vor dem Jahr 2025! Fehlende Normen und Standards, Qualifizierungsbedarf und ITSicherheitsfragen seien die Bremsklötze.

Und selbst die 111-seitige Empfehlung für Kanzlerin Merkel hält im Fazit fest: „Der Weg zu Industrie 4.0 ist ein evolutionärer Prozess.“