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Industrie 4.0 Diese fünf Trends gestalten die Fabrik der Zukunft

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Flexible Produktionssysteme autonomer machen, ist mittlerweile unverzichtbar geworden. Dadurch können Ingenieure mit Simulation das Verhalten von Anlagen, nicht nur in Testdurchläufen, validieren. Welche 5 Trends dabei maßgeblich die Fabrik der Zukunft gestalten, hat Mathworks zusammengefasst.

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Die Corona-Pandemie brachte der Digitalisierung einen deutlichen Aufschwung mit sich. In der Fabrik der Zukunft ermöglichen so flexible Produktionssysteme Ingenieuren, das Verhalten der Anlagen anhand von Simulationen zu validieren, nicht nur in Testdurchläufen vor Ort.
Die Corona-Pandemie brachte der Digitalisierung einen deutlichen Aufschwung mit sich. In der Fabrik der Zukunft ermöglichen so flexible Produktionssysteme Ingenieuren, das Verhalten der Anlagen anhand von Simulationen zu validieren, nicht nur in Testdurchläufen vor Ort.
(Bild: ©Monopoly919 - stock.adobe.com)

Die Corona-Pandemie hat den persönlichen und auch beruflichen Alltag in vielen Fällen auf den Kopf gestellt. Für die Digitalisierung brachte sie einen deutlichen Aufschwung mit sich. So ermöglichen flexible Produktionssysteme Ingenieuren, das Verhalten der Anlagen anhand von Simulationen zu validieren, nicht nur in Testdurchläufen vor Ort. Dieser Aspekt werde auch nach Abklingen der Pandemie erhalten bleiben - so die Prognose vom Software-Entwickler für mathematische Berechnungen Mathworks.

Demnach werden die folgenden fünf Trends den Weg zur Fabrik der Zukunft in den nächsten Jahren begleiten:

1. KI-Projekte werden wirtschaftlich erfolgreich

Im Smartphone, Fitnesstracker oder sonstigen Smart Assistants ist die Künstliche Intelligenz nicht mehr wegzudenken. In der verarbeitenden Industrie wurde hingegen gerade erst begonnen, ernsthaft über die Integration von KI nachzudenken. Wenn es um automatische Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), visuelle Qualitätsprüfung und die Optimierung von Fertigungsprozessen geht, ist KI unverzichtbar.

KI wird der Vision einer vollautomatischen Fabrik den Weg ebnen, die flexibel Waren in kleinen Produktionsmengen herstellt – bis hin zu "Losgröße Eins".

In den nächsten Jahren werden neue KI-basierte Applikationen auf den Markt kommen, die nicht nur technologisch interessant, sondern auch wirtschaftlich relevant sein werden. Letztendlich wird KI flexiblere und leistungsstärkere Maschinen-Software ermöglichen, die durch herkömmliche Programmierung nicht möglich wäre.

Leifaden Künstliche Intelligenz

Um das Thema KI im Maschinen- und Anlagenbau greifbarer zu machen, hat der VDMA gemeinsam mit MathWorks und anderen Projektpartnern aus der Industrie den „Leitfaden Künstliche Intelligenz – Potenziale und Umsetzungen im Mittelstand“ erarbeitet.
Im Leitfaden werden unterschiedliche Anwendungsfälle von KI im Maschinen- und Anlagenbau aufgezeigt, unter anderem die folgenden drei:

  • Vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) in der Folienherstellung
  • Teileerkennung und Qualitätssicherung mittels Image Recognition und Deep Learning
  • KI-basierte Objekterkennung und -aufnahme durch einen Pick & Place Roboter
KI-Leitfaden herunterladen

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2. Simulation validiert die Funktionalität von Maschinen

Die Maschinensoftware wird zunehmend komplexer und moderner Produktionsanlagen modularisiert. Dadurch sind immer weiterreichende Simulationen im Vorfeld erforderlich.

So werden Funktionstests von Produktionsanlagen zukünftig mit umfassenden Modellen zur Simulation und zur virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt. Die Fabrik der Zukunft wird zweimal aufgebaut – erst virtuell, dann physisch. Ein digitales Abbild, das kontinuierlich mit Live-Daten gespeist wird, wird während der gesamten Lebensdauer der Maschine als digitaler Zwilling Auskunft über deren Zustand geben, was letztendlich Einsätze vor Ort zur Ausnahme machen wird.

3. Produktionshalle und Büro verschmelzen miteinander

Durch die Verbindung von modularisierten Maschinen über standardisierte Protokolle wie OPC UA TSN oder den Wechsel von Kabelverbindungen hin zu drahtlosen Protokollen wie 5G wird auch der IT-Bereich eine Veränderung erleben. Programme, die auf Industrie-Steuerungen, Edge-Geräten und Cloud-Systemen laufen, werden noch enger mit Apps und Dashboards zusammenarbeiten. Damit verschmelzen schließlich Fertigungsbereich und Bürobereich.

Zunehmend leistungsfähigere Hardwaresysteme leiten durch die automatisierte Verarbeitung von Textdaten und Spracherkennung eine neue Ebene der Mensch-Maschine-Interaktion ein. In der Konsumgüterindustrie ist diese bereits mit intelligenten Sprachassistenten weit verbreitet.

4. Roboter und autonome Systeme automatisieren die Produktion

Die flexible Produktion in der Fabrik der Zukunft erfordert Roboter und autonome Handhabungssysteme, um sich schneller an wechselnde Anforderungen anzupassen. Das klassische Programmieren und Trainieren von Robotern ist dabei eher ungeeignet. Um das System auf die Verarbeitung von großen und schnell wachsenden Mengen unterschiedlicher Güter vorzubereiten, werden Handhabungsgeräte dies in Zukunft durch Reinforcement Learning und andere KI-Techniken automatisch lernen. Die Voraussetzungen dafür – hohe Rechenleistung und große Datenmengen – sind in den letzten Jahren geschaffen worden.

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5. Domänenwissen mit Fachkenntnissen kombinieren

Nachdem dieses Jahr gezeigt hat, wie wichtig Digitalisierung ist, werden die nächsten Jahre offenbaren, wer für die Fabrik der Zukunft bereit ist und wer nicht.

Was benötigt ein Unternehmen, um sich erfolgreich den Herausforderungen und Chancen einer zunehmend digitalen und virtuellen Welt zu stellen? Die Antwort: Teams aus Ingenieuren mit erweiterten Domänenkenntnissen. Diese Teams sind in der Lage, Domänenwissen mit Fachkenntnissen in Technologie und Tools von Unternehmen wie MathWorks zu kombinieren. Daher sollten Unternehmen, die Industrieanlagen bauen und betreiben, ihre Stellenausschreibungen überarbeiten und Ingenieure mit einem vollkommen veränderten Anforderungsprofil einstellen.

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