Digital Enterprise

April 2018 | Wirtschaftswoche | Technologien der Zukunft

Digital Enterprise

Industrie 4.0 und additive Fertigung sind auf dem Weg zum neuen Standard.

Illustration: Rüdiger Geis
Mirko Heinemann / Redaktion

Der Mechanikermeister von heute trägt nicht mehr Blaumann, sondern eine Sensorjacke. Jedenfalls, wenn er es mit Azubis zu tun hat, deren Intelligenz nicht auf Hirnschmalz, sondern auf Speicherchips basiert. Die Jacke, die das Dresdner Start-up Wandelbots entwickelt hat, verfügt über Sensoren, die Arbeitsschritte des Menschen aufzeichnen und drahtlos an einen Zentralrechner weitergeben. Der Rechner steuert wiederum einen Industrieroboter. „Auf diese Weise kann von einem Roboter eine klar definierte Aufgabe durch Vor- und Nachmachen gelernt werden“, so Christian Piechnick, Gründer und Geschäftsführer von Wandelbots, einer Ausgründung aus der TU Dresden. Der Roboter sei in der Lage, sich selbstständig an die individuellen Anforderungen des menschlichen Kollegen anzupassen. Die Jacke kann damit eine wichtige Schnittstelle bei der Mensch-Maschine-Kollaboration im Rahmen von Industrie 4.0 bilden.  

Industrie 4.0 - die digitale Fabrik kommt damit einen weiteren Schritt auf dem Weg zur Automatisierung voran. Menschen werden in der Fertigung immer seltener gebraucht. Sie werden in nicht allzu ferner Zukunft allenfalls noch überwachen, ob der Kollege Roboter die Prozessschritte richtig ausführt. Der Meister der Zukunft wird seine Azubis nicht mehr mit der Schieblehre triezen, sondern die Roboter mit einem Tablet-Computer überwachen. Er wird darüber sinnieren, wie die Produktion noch effizienter verlaufen kann, wie Produkte den Bedürfnissen der Kunden noch besser gerecht werden können und welche Schätze in den Datenmassen versteckt sein könnten, die jede Millisekunde anfallen.

Die Industrie 4.0, lange skeptisch beäugt, ist auf dem Weg, zum neuen Standard zu werden – jedenfalls in der Großindustrie. Dort sind vielerorts bereits Cyber-Physikalische Systeme im Einsatz, die mit dem Internet verbunden sind und untereinander sowie mit „intelligenten Materialien“ kommunizieren. Die Materialien tragen ihre Eigenschaften wie Qualität und benötigte Fertigungsschritte auf einem Datenchip mit sich und finden so selbstständig den Weg durch die Fertigung. Das System und die Materialien koordinieren ihren Kapazitätsbedarf quasi selbstständig. So steuert sich die Produktion fast von selbst.

Bei den spezialisierten Mittelständlern sieht das noch anders aus. Wer in die Werkstätten der so genannten „Hidden Champions“ hineinschaut, wundert sich über das hohe Maß an Handarbeit, das hier noch anfällt. Die Fabrik von Autogyro in Hildesheim etwa, Weltmarktführer bei Tragschraubern, ist eine „Manufaktur, wie sie im Buche steht“, wie das Unternehmen von sich selbst sagt. Hier stehen zahlreiche Mitarbeiter tatsächlich noch an der Fräse oder am Schweißgerät und verarbeiten Kunststoff mit der Hand. Es erschließt sich von selbst, dass sich angesichts der geringen Stückzahlen und dem hohen Maß an Handarbeit der Einsatz von Industrie 4.0 hier auf absehbare Zeit nicht lohnt.  

Andere Mittelständler, bei denen sich die Digitalisierung der Fertigungsprozesse durchaus bezahlt machen würde, finden das Personal nicht, um den Bereich auszubauen, und investieren deshalb nicht oder zu wenig in die Digitalisierung ihres Geschäfts. Jedenfalls geht dies aus einer aktuellen Befragung von 2000 Mittelständlern im Auftrag des Beratungsunternehmens EY (Ernst & Young)  hervor. EY-Mittelstandsexperte Michael Marbler spricht von einem „Alarmsignal“. Er sieht vor allem kleinere Firmen in der Gefahr, in eine Abwärtsspirale zu geraten. Ihnen fehle oft das Geld, um Produktion oder Vertrieb zu digitalisieren, zudem hätten sie es noch schwerer, auf einem leer gefegten Arbeitsmarkt die dafür benötigten Fachleute zu finden. „Wenn ihnen das Geld und das Personal fehlen, müssen sie kreativer werden, um trotzdem mit der Entwicklung Schritt zu halten“, so Marbler. Die Mittelständler müssten sich zusammenschließen oder mit Forschungseinrichtungen kooperieren.

Die Berufsschulen reagieren bereits. Sie stellen ihre Lerninhalte um und integrieren Industrie 4.0 in den Unterricht. An der Technischen Schule Aalen etwa erarbeiten derzeit Fortbilder und Fachberater der Schule im Auftrag des Regierungspräsidiums Stuttgart eine Strategie, wie sich Inhalte der neuen digitalen Technologien im Unterricht integrieren lassen. Die Fortbildungen für Lehrer im Bereich Industrie 4.0 erstrecken sich von den Themen Automatisierungs-, Informations-, CAD- und CNC-Technik mit 3D-Druck, Qualitätstechnik bis hin zur Produktionsorganisation mit SAP-Inhalten.

Sobald die ersten Schüler von den neuen Inhalten profitieren, dürfte die Industrie 4.0 allmählich auch den Weg in die kleineren Unternehmen finden. Immerhin sehen drei Viertel aller befragten Mittelständler in der EY-Umfrage die Digitalisierung grundsätzlich als Chance für sich. Je stärker die Unternehmen aber auf Wachstum ausgerichtet seien, desto größer sei die Rolle, die die digitale Technik bei ihnen spiele.

Die Studie zeigt einmal wieder, dass Digitalisierung in großen Firmen ein wichtigeres Thema ist als in KMU. Deshalb wird auch die eingangs vorgestellte Sensorjacke ihren ersten Einsatz in einem Weltkonzern haben. Sie wird ihre Feuerprobe in der Fertigung von Volkswagen absolvieren und Industrieroboter instruieren, die in der „Gläsernen Manufaktur“ des Automobilherstellers in Dresden arbeiten.

Eine Industrie 4.0-Anwendung aber, die auch im produzierenden Mittelstand immer stärker zum Einsatz kommt, ist die additive Fertigung, der sogenannte 3D-Druck. Er ist vielerorts schon Standard. Statt Ersatzteile für Flugzeuge um die Welt zu fliegen, wird einfach der digitalisierte Bauplan hinübergeschickt und das Teil vor Ort ausgedruckt. Auf der Internationalen Raumstation produziert bereits seit einigen Jahren ein 3D-Drucker Ersatzteile aus Kunststoff. Demnächst sollen Drucker durch eine Wiederaufbereitungsanlage ergänzt werden. Damit können Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff als Rohstoffe für den 3D-Druck verwendet werden. Und das ist erst der Anfang: Ein Konsortium forscht derzeit am 3D-Druck mit flüssigem Titan-Dioxid-Schaum für den Einsatz in der Raumfahrt. Damit könnten Solarzellen, Batterien und Abschirmungen gedruckt werden.