Wir verwenden Cloud-Dienste, verlassen uns auf elektronische Assistenten beim Einparken, nutzen intelligente Stromnetze und leben in Zukunft vielleicht in Smart Homes oder Cities – Vernetzung ist überall. Auch die industrielle Fertigung setzt schon lange nicht mehr nur auf Schraubenzieher und Lötkolben, sondern zunehmend auf iPad, Roboter und Smart Devices. Industrie 4.0 heißt das Schlagwort, das laut Hightech-Strategie der Bundesregierung die industrielle Produktion zunehmend mit Informationstechnik verzahnen soll. Vor allem Hochschulabsolventen ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge und mit IT-Know-how werden für die Smart Factories gesucht.
Digitale Industrie, die sich selbstständig weiterentwickelt
Nach Dampfmaschine, Fließband und Industrieroboter läutet die intelligente Vernetzung die vierte industrielle Revolution ein: Innovative Software sorgt dafür, dass Operational Technology sich mit Informationstechnologie vernetzt. Geräte und Anlagen werden zunehmend mit einem Netz verbunden. Das kann das Internet oder ein Fabriknetz sein. Dass das „Internet der Dinge“ die reale Welt mit der virtuellen verbindet, betrifft auch unsere Haushalte, zum Beispiel mit Kühlschränken, die eigenständig Milch und Butter nachbestellen oder Waschmaschinen, die genau dann waschen, wenn Strom gerade günstig ist.
Mit der Fähigkeit, Millionen von Datensätzen zu speichern, zu teilen und daraus logische Schlüsse zu ziehen, sind Systeme in der Lage, blitzschnell zu lernen und sich weiterzuentwickeln. „Diesen Effekt sehen wir beispielsweise bei der Evolution von Sprachassistenten wie Siri oder Cortana. Durch Feedback verbessern sie ihre Fähigkeiten und lernen weiter – sehr, sehr schnell“, sagt Till Reuter, Vorstandsvorsitzender der KUKA AG.
Das Unternehmen mit Hauptsitz in Augsburg und zahlreichen Standorten weltweit gehört zu den führenden Anbietern von intelligenten Automatisierungslösungen. Für seine Kunden, unter anderem aus der Automobilindustrie, entwickelt man bei KUKA alles – vom Industrieroboter bis hin zur kompletten Fertigungsanlage.
Robotik revolutioniert die Welt
„Die Entwicklung der Robotik wird die Welt ähnlich nachhaltig verändern wie das Internet“, sagt Reuter. „Die Fähigkeiten der Roboter werden sich dramatisch verändern. Sie werden sich zu intelligenten Maschinen weiterentwickeln, die zum Beispiel Gesten- oder Sprachsteuerung beherrschen und autonom agieren.“ Roboter – bestehend aus Maschine, Software und Dienstleistung – verdeutlichen wie kaum etwas anderes das Zusammenwachsen von Informatik, Elektronik und Mechanik. Hochschulabsolventen der Elektro- und Betriebstechnik, der Informatik oder Ingenieurwissenschaften, gern mit Fokus auf Automatisierungstechnik, sind daher bei KUKA heißbegehrt.
© KUKA AG/Claus Brechenmacher & Reiner Baumann
Dabei warten spannende Aufgabenfelder wie die Individualisierung bei der Produktion, ein weiteres Kennzeichen der Industrie 4.0. Mit dem Konzept der flexiblen Matrix-Produktion setzt KUKA die Anforderungen der Industrie 4.0 um. Konkret bestehe die Herausforderung darin, eine steigende Anzahl an Varianten eines Produktes in variablen Stückzahlen zu produzieren, sagt Reuter. Die Lösung liege in der sogenannten Matrix-Produktion: Diese beschreibt eine extrem wandlungsfähige Produktionsweise, basierend auf standardisierten Produktionszellen, die in der Fabrikhalle auf einem Raster angeordnet sind. Innerhalb der Zellen befinden sich Tische zur Ablage der Bauteile, Werkzeuge und Roboter, die den jeweiligen Prozess ausführen.
„Schweißen, Kleben, Stanzen und Löten: Nahezu jeder Prozess kann integriert werden“, sagt Reuter. Die Anlagen können sich automatisch auf wechselnde Produkttypen umrüsten – ohne Wartezeiten und ohne Produktionsausfälle. So lässt sich eine Variantenvielfalt an Produkten anbieten, ohne dass große Lagerbestände notwendig sind. „Unternehmen müssen hier umdenken: An die Stelle des ‚Immer-mehr-vom-Gleichen‘ tritt das individuelle Produkt, produziert von intelligenten Maschinen“, sagt Reuter. In diesen Smart Factories wird es einfacher, auf Kundenwünsche einzugehen. Die Produktion von Kleinstmengen und Einzelstücken wird rentabel.
Intelligenter Handschuh für die Industrie
Für das Produzieren in Zeiten der Industrie 4.0 benötigen beispielsweise Automobilkonzerne neue Fertigungsstraßen. Ingenieure mit den Schwerpunkten Robotik oder Automatisierungstechnik finden somit auch bei BMW Jobs mit Zukunft. „Es gibt eine Abkehr vom reinen Ingenieursstudium. Maschinenbau- und Elektrotechnik-Studenten sollten in andere Fächer hineinschnuppern, zum Beispiel IT. Wir brauchen im Bereich Fertigung IT-affine Mitarbeiter“, sagt Maximilian Mendius, der für BMW als Recruiter arbeitet. Industrie 4.0 wird bei BMW bereits gelebt: Intelligente Geräte, sogenannte Smart Devices, helfen den Arbeitern.
© ProGlove
Ein Beispiel dafür ist ProGlove, ein intelligenter Handschuh, der von einem Münchner Start-up entwickelt wurde. „In jedem Motor müssen eine bestimmte Anzahl von Teilen montiert werden. Früher musste der Arbeiter jedes Teil, das er einbaut, dokumentieren. Jetzt scannt ein Sensor im Handschuh automatisch die Teile, nach denen der Arbeiter greift und registriert, falls etwas fehlen sollte. Der Mitarbeiter muss sich um die Dokumentation keine Sorgen mehr machen. Das vereinfacht und beschleunigt die Arbeit erheblich“, erklärt Mendius. Echte „Mensch-Roboter-Kooperation“, bei der die Grenzen zwischen Menschen und Maschinen verschwinden, gäbe es bei BMW auch an den Fertigungsstraßen.
„Früher gab es Zäune zwischen den Bereichen am Band, wo Menschen und wo Maschinen arbeiteten. Diese Grenzen fallen jetzt weg. Wir haben Roboter, die zum Beispiel bei der körperlich schweren Arbeit des Einpassens von Türdichtungen den Menschen unterstützen“, sagt der Personaler. Die enge Zusammenarbeit von Mensch und Maschine wirft auch Fragen der Akzeptanz auf: Gerade wenn man in den Bereich Robotik will, sei es daher sinnvoll, beim Studium in Psychologie zumindest reinzuschnuppern. An Collaborative Robots, also den „Kollegen-Roboter“, müssen sich die Menschen erst gewöhnen.
350 Varianten von einem Fließband
Industrie 4.0 wird auch bei der Mercedes-Benz Ludwigsfelde GmbH bereits gelebt, die den Mercedes-Benz-Sprinter in über 350 Kombinationsmöglichkeiten fertigt. Demnach benötigt jedes Fahrzeug unterschiedliche Teile. Mit Hilfe einer intelligenten Produktions- und Logistiksteuerung werden für jeden Sprinter exakt die zu verbauenden Teile im richtigen Takt ans Band geliefert. Der Materialtransport erfolgt mit fahrerlosen Transportfahrzeugen, die durch Bodenmarkierungen geleitet werden und das Material autonom entladen. „Die Anlage kann sich ‚on the fly‘ automatisch auf wechselnde Produkttypen umrüsten. Die Herstellung individualistischer Serien wird dadurch im Rahmen der industriellen Massenproduktion realisierbar“, sagt Pressesprecherin Kathrin Schnurr.
Autonome Transportwagen in der Produktion bei Daimler (© Daimler)
Ein Meilenstein in Sachen Industrie 4.0 ist ein Werk im US-amerikanischen Toledo, eine gute Autostunde südlich von Detroit, in dem Fiat-Chrysler die Karosserien für den Jeep Wrangler herstellen lässt. Das Werk gehört KUKA und realisiert quasi die Idee vom „Internet of Things in a Box“: „Alle 72 Sekunden entsteht auf einer Linie eine Karosserie, egal, welcher Typ, egal welche Version“, sagt KUKA-Pressesprecherin Katrin Stuber-Koeppe.
Um dies zu erreichen, verknüpfte KUKA die 259 Roboter des Werkes und 60.000 weitere Geräte mit einem übergeordneten Datenverwaltungssystem. Jedes Bauteil, jeder Schweißpunkt, jede Qualitätsprüfung wird digital dokumentiert. Rund eineinhalb Millionen Rohkarosserien für den Jeep Wrangler liefen bis heute vom Band – wohl gemerkt, vom selben Band, ganz gleich, ob Zwei- oder Viertürer.
Multidisziplinäre Ingenieure gesucht
Industrie 4.0 sei das Schlüsselelement, um den Wohlstand unserer Gesellschaft dauerhaft zu sichern, sagt KUKA-Vorstandsvorsitzender Till Reuter. „Und das der Alterspyramide zum Trotz – ganz einfach, weil der dazu benötigte Teil in der Wertschöpfung künftig von intelligenten Maschinen erwirtschaftet wird.“
Eines ist klar: Die gewaltigen Umwälzungen der Fertigungsindustrie sind in vollem Gange, noch lange nicht abgeschlossen und werden wohl ähnlich disruptive Folgen haben wie Facebook oder WhatsApp für die zwischenmenschliche Kommunikation. Es dürfte deshalb die denkbar spannendste Aufgabe sein, auf diesem Feld mitzuwirken. Für Hochschulabsolventen bedeutet das: Scheuklappen ablegen! Denn die Unternehmen suchen multidisziplinäre Ingenieure, die Knowhow aus unterschiedlichen Bereichen mitbringen und offen für interdisziplinäre Lösungsansätze sind.
Gesucht: Absolventen ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge oder mit anderweitigem IT-Knowhow.
