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Neue Technologien, veränderte Kundenbedürfnisse, er-starkende, bis dato unbekannte Wettbewerber, neue Gesetze, demografischer Wandel und gesellschaftliche Verantwortung als Unternehmen. Die Herausforderungen für die Industrie sind groß, aber nicht neu. Ein externer Schock kommt jetzt dazu. Was verändert sich für die Un-ternehmen und wie müssen sich vielleicht die Unterneh-men verändern?

Wir wollen Ihnen Antworten auf Ihre Fragen geben. In diesem Aufsatz können wir Ihnen nicht die Welt nach der Krise erklären. Das wäre vermessen. Aber wir können mit Ihnen einen kleinen Blick in die technologische und gesell-schaftliche Zukunft wagen und Ideen für heute und mor-gen ableiten. Wir scheuen nicht die Diskussion und freuen uns auf Ihre Meinung.

Dieser Beitrag greift aktuelle Analysen Dritter auf, über-setzt sie für die industrielle Fertigung und erweitert sie um industrielle Szenarien, die schon seit einigen Jahren bekannt sind.

Bosch Rexroth arbeitet seit vielen Jahren an Technologien für die Gegenwart und für die Zukunft. Dabei orientiert sich das Unternehmen in der Entwicklung immer an den

Kundenbedürfnissen und den Veränderungen in den Gesellschaften der Welt. Die Ingenieure begegnen der Flexibilisierungsanforderungen mit dem Bauplan für die Factory of the Future.

Diese Fabrik der Zukunft sichert der Industrie einen technologischen Fortschritt, Anlageneffizienz, Sicherheit, Konnektivität und Ressourcenschonung zu. Wie Rexroth-Lösungen in die aufgezeigten Zukunftsszenarien passen, zeigen wir Ihnen ebenfalls in diesem Beitrag.

Die Factory of the Future ist Bosch Rexroths technologi-sche Antwort auf die vielen Herausforderungen in Ihrer Produktion. Denn wenn sich auch vieles verändern wird, einige Megatrends bleiben weiter bestehen, werden sich sogar verstärken. Dazu zählen: Sicherheit durch Au-tomatisierung, Individualisierung über neue Fertigungs-verfahren, Gesundheit durch UX und Robotik, Umwelt-bewusstsein durch neue Technologien und Konnektivität durch das Zusammenspiel von einer neuen Generation von Hardware und Software.

Robert Weber, Fachjournalist und Host bei KIPodcast.de und Thomas Fechner, Leiter der Product Area New Busi-ness bei Bosch Rexroth.

Fünf Herausforderungen– fünf Antworten für die

Fertigung der Zukunft

1. Sicherheit2. Individualisierung3. Gesundheit4. Neo-Ökologie5. Konnektivität

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ter drängen auf den Markt. Komponenten für die Systeme wurden günstiger und in manchen Fällen endete der Pa-tentschutz. Autonomes Fahren in der Fabrik und die damit einhergehende Flexibilität sind das Ziel – auch von Bosch Rexroth. So übernimmt das ActiveShuttle den Nachschub bedarfsgerecht ohne menschliche Eingriffe, allein durch eigene Intelligenz und Konnektivität zu IT-Systemen. Diese AGVs navigieren frei und benötigen keine Bodenmarkie-rungen oder ähnliche Hilfsmittel. Sie erkennen zuver-lässig Menschen sowie Hindernisse und weichen ihnen eigenständig aus. Die Fähigkeit zum autonomen Fahren ist aber nur eine Voraussetzung für mehr Effizienz in der Intralogistik. Der Schlüssel zu höherer Transparenz ist die nahtlose Einbindung in bestehende IT-Landschaften und Warenwirtschaftssysteme. ActiveShuttle führt die Bedarfs-meldungen des Warenwirtschaftssystems eigenständig aus und koordiniert sich automatisch. Sind mehrere AGVs im Einsatz, kommunizieren sie untereinander drahtlos, infor-mieren sich über neue Hindernisse und vermeiden Staus an Engpassstellen. Gleichzeitig können ganze AGV-Flotten

„Niemand, der heute Verantwortung trägt – Unterneh-mer ebenso wie Politiker – hat jemals etwas auch nur annähernd Vergleichbares erlebt. Das Ergebnis ist eine fundamentale Verunsicherung. Wenn Menschen verun-sichert sind, wollen sie sich schützen. Ins Ökonomi-sche übertragen bedeutet dies, dass Sicherheit für Unternehmen wichtiger wird und dass man dafür gerne Abstriche bei Effizienz oder Wachstum macht.“ Mark Carney, Ökonom, bis 2020 Gouverneur der Bank of England und FSB Vorsitzender der G20 bis 2018, in der Süddeutschen Zeitung1

Vor dem Hintergrund der Corona-Pandemie mit ihren Be-schränkungen beschaffen und lagern viele Unternehmen wieder Fertigteile, die zuvor Teil von just in time Lieferket-ten waren, um ihre Produktion am Laufen zu halten. Nach der Krise wird es sicher nicht zu einem Ende globaler Supply Chains kommen, aber Unternehmer werden ihre Versorgungsketten nach kritischen Bauteilen analysieren und die Logistik, die Versorgung mit Material wird noch mehr an Bedeutung gewinnen. Wolfram Senger-Weiss, CEO eines der größten Industrielogistikdienstleister Ge-brüder Weiß spricht von einer sich abzeichnenden „Gloka-lisierung“.

Die Herausforderung dabei wird sein, die Logistikkosten nicht ins Unermessliche steigen zu lassen. Carney spricht mit der Süddeutschen Zeitung von einem Abstrich von Effizienz. Dieser kann verhindert werden. Das bedeutet auch, dass die Automatisierung und die Modularisierung im Lager, in den Logistikzentren stark vom Trend nach mehr Versorgungssicherheit profitieren werden. Lagerka-pazitäten müssen in Zukunft noch schneller auf- und ab-gebaut werden können. Fördertechnik, Stapler und fahrer-lose Transportsysteme (FTS/AGVs/AMR) müssen flexibel reagieren können. Die Produktionsversorgung aus dem Lager muss sich an neue Produkte oder neue Fertigungs-verfahren schnell anpassen lassen.

Der Markt für fahrerlose Transportsysteme hat sich in den zurückliegenden Monaten rasant entwickelt, viele Anbie-

1 Piper, Nikolaus: Wie die Weltwirtschaft nach der Pandemie aussehen könnte. https://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/corona-krise-weltwirtschaft-danach-1.4887221, zuletzt aufgerufen am 20.5.2020.

1. Sicherheit –Glokalisierung der Industrie?

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große Abhängigkeiten werden in naher Zukunft nicht mehr akzeptiert werden. Das Edge-Computing wird gleichzeitig noch einmal an Bedeutung gewinnen, denn die Mehrheit der Industrieunternehmen sorgt sich um die Datensicherheit in der Cloud.

Ralf W. Dieter, Vorstandsvorsitzender der Dürr AG drückt es so aus: „Ich glaube, wir haben das Thema Cloud jahre-lang falsch kommuniziert. Die großen Infrastrukturanbieter sind dafür verantwortlich und müssen erklären, wo die Daten sind, was damit getan wird. Wir erleben eine große Skepsis gegenüber Cloud-Anwendungen. Das Edge-Com-puting gewinnt an Bedeutung, das stimmt. Dazu kommt: In der jüngeren Vergangenheit wurde Big Data gehypt. Heute brauchen wir zur Problemerkennung oder Perfor-mance-Steigerung aber nur wenige Daten. Dafür reicht die Edge aus. Diese Lernkurve machen gerade viele Ma-schinenbauer.“

schnell auf neue Produktions-und Logistikszenarien an-gepasst werden – ermöglicht wird dies durch den Bosch Rexroth Locator im AGV, eine Laserlokalisierungssoftware, die Layouts eigenständig erstellt und sich an Veränderun-gen anpasst. Damit schaffen Unternehmen eine flexible Versorgungs-sicherheit und die Logistikkosten bleiben stabil, die Effi-zienzverluste können aufgefangen werden. Das eröffnet auch neue Spielräume für die Ansiedlung einer lokalen Produktion, die kurze Lieferwege beinhaltet.

Doch Sicherheit spielt nicht nur in der Versorgung der Werke eine herausragende Rolle – auch in der IT. Unter-nehmen werden in Zukunft Sicherheit und Flexibilität gleichermaßen einfordern. Offene Schnittstellen und Standards werden an Bedeutung gewinnen, denn die In-dustrie wird sich nach der Pandemie noch ungerner an einen Anbieter binden wollen. Der Trend zur Nutzung von Open Source Software wird deshalb stark zunehmen. Zu

„Die Suche des Menschen nach Individualität hat den Massenmarkt erreicht.“ Prof. Dr. Frank Thomas Piller, Institut für Technologie- und Innovationsmanagement von der RWTH Aachen2

Prof. Dr. Ralf Reichwald vom Center for Leading Innovati-on and Cooperation Handelshochschule Leipzig geht noch einen Schritt weiter: „Kunden sind heute nicht nur passive Empfänger und Konsumenten einer vom Hersteller domi-nierten Wertschöpfung. Vielmehr gestalten viele Kunden Produkte und Dienstleistungen aktiv mit und übernehmen dabei sogar teilweise deren Entwicklung und Herstellung. Diese Wertschöpfungspartnerschaft führt zu neuen For-men der Arbeitsteilung, der Koordination und Organisation von Innovations- und Produktionsprozessen.“

Die Gesellschaft wird auch in Zukunft nach noch mehr In-dividualisierung streben. Aktuelles Beispiel: Stoff-Schutz-masken , die nicht aus grauen, alten Bettlaken genäht werden, sondern bunt und individualisiert zum Modeac-cessoire werden. Selbst in einer Krisensituation wollen sich Menschen von ihren Mitmenschen abheben. Für die Industriefertigung bedeutet das auch in Zukunft, sich auf die Fertigung kleinster Losgrößen einstellen zu müssen.

Eine Möglichkeit dies zu tun sind Produkte aus dem 3D-Drucker. Für die Industrie ist die Additive Fertigung heute in vielen Fertigungsunternehmen bereits fester Bestandteil des Geschäfts, beispielsweise in den Bereichen Rapid Pro-totyping, Reverse Engineering und Ersatzteilherstellung. Experten sprechen von einer der disruptiven Technologien

2 Piller, F. T. /Müller, M. (2003): Mass Customization und Kundenintegration: Neue Wege zu konsequenter und effizienter Kundenorientierung, in: IM – Fachzeitschrift für Information Management & Consulting, Oktober 2003.

2. Individualisierung –industrietaugliche aber einfache Automatisierung?

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des 21. Jahrhunderts, die bis 2025 folgendes Szenario bie-ten wird: kundenspezifische Fertigung in der Masse, konso-lidierte Montage, schnellere Ersatzteillieferungen, reduzier-te Ersatzteilhaltung und minimierter Materialausschuss.Die Deutsche Bahn beispielsweise hat schon über 6.000 Ersatzteile on demand gedruckt – dazu gehören auch Gussteile. Derzeit werden über 110 unterschiedliche Teile gedruckt, darunter auch sicherheitskritische Teile. Zwei Drittel davon werden schon verbaut und erfüllen alle Vor-aussetzungen.

Auch hier ist die aktuelle Situation ein Treiber: Das addi-tive Fertigen erlebt in der Krisensituation eine nie dage-wesene mediale Aufmerksamkeit, weil auch Hobbybastler, Co-Working-Spaces und Unternehmen dringend benötigtes Schutzmaterial wie Visiere und Zubehör drucken. Die

Erfahrungen, die Unternehmen jetzt mit dem additiven Fertigen machen, werden sich positiv auf die Technologie auswirken. Voraussetzung für den industriellen Erfolg: Die Automatisierung der additiven Fertigung.

Bosch Rexroth forciert mit CNC-Steuerungssystemen für 3D-Drucker die Entwicklung. Hardwareseitig bringen CNC-Steuerungen, wie die MTX von Bosch Rexroth, die für den 3D-Druck notwendige Performance, Präzision und Robust-heit mit. Sie verfügen über ausgereifte, vorprogrammierte Funktionalitäten, die der Maschinenhersteller nur para-metriert. Ähnlich wie zu Beginn der elektronisch gesteuer-ten Werkzeugmaschinen haben viele Hersteller zunächst eigene Steuerungshardware entwickelt, auf der sie alles selbst programmieren. Diesen Aufwand können sie mit CNC-Systemlösungen deutlich reduzieren. Der 3D-Druck ist dem Prototyp-Stadium entwachsen und fügt sich bald schon nahtlos in den digitalen Workflow der Wertschöp-fungskette.

Unternehmen, die aber ihre Programmierung weiterhin selbst verantworten wollen, können dies mit der Steue-rung ctrlX CORE besonders einfach umsetzen. Die offene Steuerungsarchitektur der ctrlX AUTOMATION Plattform erlaubt es, NC Code Programmierungen beispielweise aus Github zu verarbeiten. Die Steuerung ist damit auch eine Antwort auf den Trend der Open Source Strategie vieler Unternehmen und ermöglicht somit noch individuellere Anwendungen gepaart mit Knowhow-Schutz.

Der Trend zur Individualisierung trifft aber nicht nur auf die zu fertigenden Produkte zu. Auch in den Bedienober-flächen in der Fertigung gewinnt UX (User Experience) an Bedeutung. Bosch Rexroth arbeitet deshalb beispielsweise bei Softwareprodukten wie dem Locator zur Lokalisierung von AGVs mit Game Engines wie Unity. Die Spieleindus-trie setzt diesen Werkzeugkasten seit vielen Jahren ein, um Spielwelten zu entwickeln, in denen sich der Spieler schnell zurechtfindet und Spaß beim Spielen hat.

Wie sich Produkte verändern, wenn UX schon in der Ent-wicklung gelebt wird, sieht man beispielsweise am Hyd-raulikaggregat CytroBox von Bosch Rexroth. Das System

visualisiert durchgängig den Status des Aggregats, ohne dass der Bediener auf dem wahlweise fest eingebauten oder mobilen Bediengerät umschalten muss. Das Verspre-chen: immer die richtigen Informationen, zur richtigen Zeit, für den richtigen Nutzer. Ein weiterer Bestandteil ist das IoT-Servicepaket CytroConnect, das sich die Anwen-der individuell konfigurieren können, um ihre Condition-Monitoring-Strategien umzusetzen.

UX heißt für Bosch Rexroth auch, experimentierfreudig zu sein und durch praktische Erfahrungen die Schmerz-

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punkte der Nutzer aufzudecken – das Ergebnis dieser Forschung ist die Plattform crtlX AUTOMATION, die dem Anwender App basiert Softwarelösungen zur Verfügung stellt. Bosch Rexroth setzt auf ein Echtzeit-Linux auf und packt alle Funktionen inklusive der Steuerungs- Runtime in Software-Container (=Apps), die flexibel erweitert wer-den können. Auch in fünf oder zehn Jahren lassen sich so Funktionen nachrüsten. Für die klassischen SPS-Pro-grammierer gibt es weiterhin die Programmierumgebung, die Industrieanwender gewohnt sind (CoDeSys-basiert), IT-Experten können sich Apps in ihrer Lieblings-Umgebung (Python, Java) erstellen und auf der SPS-Steuerung aus-

führen. Sämtliche Steuerungsinformationen und -variablen inklusive der angeschlossenen Geräte befinden sich im Data Layer, der ähnlich eines Message Bus aus der IT-Welt aufgebaut ist. Zusätzlich bekommt die Steuerung IT-Secu-rity-Funktionen, damit sie mit der IT-Welt sicher kommuni-zieren kann.

UX wird immer stärker zu einer Möglichkeit, sich vom Wettbewerb abzugrenzen. Darüber hinaus gewinnt UX bei der Datenvisualisierung an Bedeutung. Jeder Funktions-träger in der Fertigung wird individualisierte Charts und Informationen auf seinem Display erwarten.

Beurteilung der Bauteile nach dem Temperaturbeständig-keitstest. Eine intelligente Entscheidung wie diese bleibt ebenso beim Menschen wie die für den besten Mensch- Maschine-Mix. Ob zwei Mitarbeiter und ein APAS assis-tant, zwei Roboter und ein Mitarbeiter oder drei Produk-

„Gesundheit ist das Synonym für ein gutes Leben. Als zentrales Lebensziel hat sich der Megatrend tief in das Bewusstsein, die Kultur und das Selbstverständnis von Gesellschaften eingeschrieben und prägt sämtliche Lebensbereiche. Gesundheit und Zufriedenheit sind dabei kaum noch voneinander zu trennen. Mit selbst-ständig erworbenem Wissen treten Menschen dem Gesundheitssystem auf Augenhöhe gegenüber und stellen neue Erwartungen an Unternehmen und Infra-strukturen: Gesundheitsbewusste Menschen wollen sich in gesundheitsfördernden Lebenswelten bewegen und fordern dies als neuen Normalzustand ein.“ 3

Dieser Megatrend ist auch für die Industrie und die Arbeit in der Fertigung bedeutend. Gesundheit und Zufriedenheit der Belegschaft sind Voraussetzungen für Erfolg. Dabei spielt auf der einen Seite die User Experience eine große Rolle und auf der anderen Seite unterstützen Assistenzsys-teme die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Beim monotonen Be- und Entladen der Produktionsan-lage ermüden Menschen sehr schnell, die Fehleranfällig-keit steigt. Gerade dabei kann der Produktionsassistent APAS assistant (eine kollaborative Robotiklösung) den Menschen sinnvoll zuarbeiten, während diese sich auf anspruchsvollere Aufgaben konzentrieren: etwa auf die

3 Zukunftsinstitut: Die Wirtschaft nach Corona, https://www.zukunftsinstitut.de/fileadmin/user_upload/Themendossiers/_ohne_Dossier/Whitepaper-Die_Wirtschaft_nach_Corona.pdfzuletzt aufgerufen am 26.4.2020.

3. Gesundheit – Wohlbefinden als Wirtschaftsfaktor?

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2020 über 400 Standorte CO₂-neutral. „Es reicht nicht, auf den Klimaschutz nur zu hoffen. Unternehmen soll-ten kurzfristig die CO₂-Neutralität wagen“, erklärt Dr. Volkmar Denner, Vorsitzender der Geschäftsführung von Bosch.

Bosch Rexroth ist Teil der Bosch-Strategie. Ingenieure forschten bereits in vor ein paar Jahren mit Wissenschaft-lern der ETA-Fabrik zu dem Thema Energieeffizienz in der Fertigung und haben die Ergebnisse nun auf die Werke von Bosch Rexroth übertragen. ETA ist eine interdisziplinä-re Forschungsgruppe. Der Fokus liegt auf Energietechno-logien und Anwendungen in der Produktion innerhalb des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der Technischen Universität Darmstadt. Als Technologiepartner hat Bosch Rexroth zum Energie-Monitoring und -Controlling der ETA-Fabrik auf Steue-rungs- und Feldebene beigetragen. Verbräuche werden energieformübergreifend bis auf Komponentenebene erfasst. Durch ein gezieltes Schalten der Maschinen und ihrer Nebenverbraucher in Energiesparmodi sinkt der

„Bio-Märkte, EU-Plastikverordnung, Energiewende – der Megatrend Neo-Ökologie reicht in jeden Bereich unseres Alltags hinein. Ob persönliche Kaufentschei-dungen, gesellschaftliche Werte oder Unternehmens-strategie – selbst wenn nicht immer auf den ersten Blick erkennbar, entwickelt er sich nicht zuletzt auf-grund technologischer Innovationen mehr und mehr zu einem der wichtigsten Treiber unserer Zeit. Der Megatrend sorgt nicht nur für eine Neuausrichtung der Werte der globalen Gesellschaft, der Kultur und der Politik. Er verändert unternehmerisches Denken und Handeln in seinen elementaren Grundfesten.“ 5

Umwelt- und Klimaschutz gehören unbestritten zu den Megatrends die uns bis auf derzeit nicht absehbare Zeit begleiten werden. Das muss und wird zu Änderungen in der Energiewirtschaft führen und auch die Industrie ist betroffen. Die regenerativen Energien gewinnen wieder an Bedeutung und erfordern Flexibilität in den Netzen. Gleichzeitig forcieren die Industrieanwender Anstrengun-gen für die CO2-neutrale Produktion. Auch der Bosch-Kon-zern stellt sich dieser Aufgabe. Das Unternehmen stellt bis

4. Neo-Ökologie – nicht auf den Klimaschutz hoffen!

tionsassistenten als Insel-Lösung: Die neue Technologie bietet die unterschiedlichsten Konfigurationsmöglichkeiten für sich stetig verändernde Produktionsanforderungen – zum Beispiel auch infolge des demografischen Wandels. Dem steigenden Anteil älterer Arbeitnehmer kommen die Roboter ebenso entgegen wie deren intuitive Benutzer-oberfläche, die das Anlegen neuer Arbeitspläne leicht möglich macht.

Wenn sich Bediener wohl und sicher fühlen, machen sie weniger Fehler. Damit wird deutlich, wie stark emotionale Aspekte auf Bediensicherheit und damit auf wirtschaftli-che Faktoren Einfluss nehmen. Der Sachverhalt ist meist komplex. Die Bedienung muss aber sehr einfach und über-

schaubar sein.4 Wie beim APAS assistant zum Beispiel.Im Bosch-Werk in Ansbach arbeiten Roboter und Mensch Hand in Hand. Vier APAS assistant helfen den Mitarbeitern bei standardisierten Prozessen. Etwa dann, wenn wäh-rend der abschließenden elektrischen Qualitätsprüfung die fertigen Steuergeräte stark erhitzt werden, um die Temperaturbeständigkeit zu messen. Dazu muss die Mess-vorrichtung mit den Bauteilen be- bzw. entladen werden. Das Laden sowie insbesondere die Entnahme der dann heißen Steuergeräte übernehmen die APAS assistant. Im Gegensatz zum Menschen stört sie die Hitze nicht – sie verrichten stattdessen zuverlässig ihren Dienst, entlasten die Mitarbeiter und leisten einen wertvollen Beitrag zur Sicherheit am Arbeitsplatz.

4 Weber, Robert: Neue Bedienwelten für die Industrie, in: Industrial Pioneers 10/2019, S. 33.5 Zukunftsinstitut: Die Wirtschaft nach Corona, https://www.zukunftsinstitut.de/artikel/wirtschaft-nach-corona-wochen-der-weichenstellung/, zuletzt aufgerufen am 26.4.2020.

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Ein Projektschwerpunkt von Bosch Rexroth im Projekt liegt in der Entwicklung einer systematischen Projektie-rung und Systemauslegung für robuste und interoperable DC-Netze. Dabei sollen die Energieflüsse im DC-Netz analysiert werden und die Steuerung von Maschinen im Verbund zur Optimierung der Energieausnutzung durch direkte Abnahme freiwerdender Energie (Energiesteue-rung) erarbeitet werden. Besondere Beachtung im Projekt wird der Anbindung und Auslegung von Energiespeichern im DC-Netz geschenkt sowie dem Netz- und Energiema-nagement, die ein stabiles und energieeffizientes Betriebs-verhalten sicherstellen.

Durchgehende DC-Netze sind ein Blick in die fernere Zukunft. Doch Ingenieure arbeiten heute schon an klima-schonenden Lösungen – wie beispielweise der CytroBox. Das Hydraulikaggregat kann dank neuem Wasserkühlsys-tem auf andere Kühlleistungen verzichten und reduziert darüber hinaus das Ölvolumen um 75 Prozent, von 600 Liter auf nur 150 Liter.

Klimaschutz startet heute und wird die Industrien über die nächsten Jahre immer stärker begleiten.

Energieverbrauch deutlich. Die Ansteuerung der Energie-modi kann manuell vom Maschinenbediener, aus der SPS und autonom aus der Produktionssteuerung (MES) heraus erfolgen.

Ihren Ursprung hat diese Energie Management Funktiona-lität in der bestehenden Systematik Rexroth 4EE – Rexroth for Energy Efficiency. Mit Rexroth 4EE erschließt das Un-ternehmen alle Einsparpotenziale über sämtliche Techno-logien und Anwendungen hinweg. Um die zur Verfügung stehende Energie optimal zu nutzen, setzt Rexroth dabei auf vier technologische Hebel: die systemische Gesamtbe-trachtung, effiziente Komponenten, die Speicherung und Rückspeisung von Energie sowie einen bedarfsgesteuerten Energieeinsatz.Ein Ergebnis: Die ETA-Fabrik verbraucht 40 Prozent weni-ger Energie. Erkenntnisse aus dem Projekt fließen in Pro-dukte und die eigene Produktion ein.

Ein weiteres Forschungsfeld: Wissenschaftler und Un-ternehmen entdecken die Gleichspannung für sich – als internes Fabriknetz der Zukunft. Die Initiative DC Industrie forscht schon seit einigen Jahren zu dem Thema. Über 40 Unternehmen sind Teil der Initiative, die vom deutschen Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird. Erste De-monstratoren stehen unter anderem bei Daimler. Auch Bosch Rexroth engagiert sich in dem Projekt vom ZVEI. Doch was kann ein internes DC-Firmen-Netz leisten?

Gegenwärtig kann die Bremsenergie von Aktoren nicht in das Wechselstromnetz eingespeist werden, sie verpufft und erhöht dabei die Temperatur in den Produktionshal-len. Mit einem DC-Netz wäre eine Rückspeisung in einen Speicher möglich und die Klimageräte könnten abgeschal-tet werden. Dazu kommt: Viele Unternehmen produzieren selber Energie – durch Photovoltaikanlagen auf ihren Fab-rikdächern. Mit einem internen DC-Netz könnte die Ener-gie direkt genutzt oder gespeichert werden oder sogar dem Netz zur Verfügung gestellt werden.

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„Konnektivität ist der wirkungsmächtigste Megatrend unserer Zeit. Das Prinzip der Vernetzung dominiert den gesellschaftlichen Wandel und eröffnet ein neu-es Kapitel in der Evolution der Gesellschaft. Digitale Kommunikationstechnologien verändern unser Leben grundlegend, reprogrammieren soziokulturelle Codes und lassen neue Lebensstile und Verhaltensmuster ent-stehen. Um diesen fundamentalen Umbruch erfolgreich zu begleiten, brauchen Unternehmen und Individuen neue Netzwerkkompetenzen und ein ganzheitlich-syste-misches Verständnis des digitalen Wandels.“ 6

Verbindungen von Maschine zu Maschine und weiter in ein Rechenzentrum oder in eine Cloud gehört die Zukunft. Bis zu 70 Milliarden Geräte sollen 2025 weltweit ver-netzt sein, viele davon in der Industrie. 5G und Konnektivi-tät werden für die Industrie zum Wettbewerbsfaktor. 5G ist bis zu 20-mal schneller als 4G, überträgt Daten mit einer Latenz von einer Millisekunde nahezu verzögerungsfrei und sorgt mit einer Zuverlässigkeit von bis zu 99,9999 Prozent - sodass die digitale Botschaft den Empfänger so sicher erreicht als würde sie via Kabel versandt. Das bedeutet: Zeitkritische Kommunikation in der Fabrik wird kabellos realisierbar. Das erhöht die Flexibilität in der Fertigung. In der Endstufe der Factory of the Future ist dann auch eine automatische Rekonfiguration der Produktion denkbar.

Die neue Automatisierungsplattform ctrlX ist bereits voll auf die 5G-Kommunikation ausgelegt. Sie lässt sich mit ei-nem 5G-Modul ausstatten, das neben EtherCAT PROFINET und IO-Link unterstützt. Mehr als 30 Schnittstellen zu IT-Systemen wie OPC UA und MQTT sind ebenfalls installiert. Vor allem OPC UA spielt für Anwendungen im Machine Learning Bereich in der Industrie eine besondere Rolle.

OPC UA (Open Platform Communications United Architec-ture) ist ein Datenaustauschstandard für die industrielle Kommunikation (Maschine-zu-Maschine- oder PC-zu-Ma-schine-Kommunikation). Der offene Schnittstellenstandard ist unabhängig vom Hersteller oder Systemlieferanten der Anwendung, von der Programmiersprache, in der die jewei-lige Software programmiert wurde, und vom Betriebssys-

tem, auf dem die Anwendung arbeitet. OPC UA ist ein Ge-schenk für KI und ML, denn es ermöglicht Interoperabilität und beschreibt die Variablen als Informationsmodell.

Warum ist denn aber eine Beschreibung der Daten so wich-tig? Übertragenes Beispiel: „Das ist ein schöner Jaguar.“ Die Architektur, das Framework verrät mir, was gemeint ist ‒ das Tier oder das Auto. Diese Semantik ist später ent-scheidend für das erfolgreiche Training von Modellen mit Daten. Davor steht bei vielen Unternehmen aber die Ent-wicklung des digitalen Zwillings der Fertigung, um Modelle auch dort ablaufen zu lassen. Dieser Zwilling nutzt die Da-ten aus der Fertigung und setzt Konnektivität voraus. Das digitale Abbild der Produktion beschleunigt den gesamten Engineering-Prozess. Der Zwilling dient darüber hinaus auch der Optimierung von Fertigungsabläufen und ermög-licht bereits heute die wirtschaftliche Produktion kleinster Losgrößen bis zur Stückzahl.

Wie wichtig Konnektivität ist, verdeutlicht auch das Smart Function Kit von Bosch Rexroth. Der mechatronische Bau-kasten ist geeignet für einfache Press- und Fügeanwendun-gen. Es kann über offene Schnittstellen vernetzt und im laufenden Prozess bequem per Tablet überwacht werden. Vorausgewählte mechanische und elektrische Komponen-ten sowie Software sind in verschiedene Kits gebündelt für Kräfte von 2 bis 30 kN als ideale Basis für Systemintegrato-ren und Endanwender. Nach Auswahl der passenden Smart Function Kit Größe mit dem Auswahl- und Auslegungstool LinSelect erfolgt die finale Zusammenstellung im Online-Konfigurator. Anschließend können CAD-Files heruntergela-den und die Wunschkonfiguration über den Rexroth eShop bestellt werden. Alle Komponenten werden dann komplett in einem Paket geliefert.

Wenn Konnektvität auf Usability/User Experience trifft, reduziert sich die Engineering Zeit. Die vorinstallierte Be-diensoftware, die Auto-Parametrierung des Antriebsreglers und die dank integrierter Steuerung geringe Schnittstel-lenanzahl ermöglichen eine schnelle, über einen Wizard geführte Inbetriebnahme. Das spart bis zu 95 % Enginee-ring Zeit und ermöglicht eine wesentlich kürzere Time-to-Market.

5. Konnektivität – Alles vernetzt, alles optimiert?

6 Zukunftsinstitut: Die Wirtschaft nach Corona, https://www.zukunftsinstitut.de/artikel/wirtschaft-nach-corona-wochen-der-weichenstellung/, zuletzt aufgerufen am 26.4.2020.

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Thomas Fechner Leiter der Product Area New Business bei Bosch Rexroth

Robert Weber Fachjournalist und Host bei KIPodcast.de

FAZIT

Wir können einige Trends erkennen, interpretieren, Ableitungen machen, doch in der aktuellen Situation kann niemand wirklich exakt vorhersagen was als nächstes passiert.

Fest steht aber eines: Automatisierung und Intelligenz werden in Zukunft noch mehr nachgefragt werden. So können zum Beispiel Produktivitätsgewinne in einer regionalen Produktion, die in einem Hochlohnland liegt, heute nur noch im Zusammenspiel von Automatisierung und Intelligenz, erzielt werden.7 Darüber hinaus gewinnt die Bedeutung von Automatisierung, weil wir in einigen Branchen eine Rückverlagerung der Produktion erleben werden. Diese Strategie ist für Unternehmen aber nur nachhaltig, wenn die Fertigung effizient und nachhaltig produziert.

Bedingungen für dieses Zusammenspiel: Offenheit und Transparenz, Daten und Leistung, Sicherheit und gute UX.

Was darüber hinaus deutlich wird: Konnektivität von Ma-schinen spart Energie, ermöglicht neue Geschäftsmodelle und steigert die OEE der Anlage. Voraussetzung dafür sind Intelligenz und Transparenz. Die Factory of the Future ist heute an vielen Punkt schon realisierbar, die Möglichkei-ten wachsen, die Anforderungen auch.

„Die Fabrik der Zukunft ist eine vollvariable Fabrik: eine hochintelligente Halle, in der sowohl die Datenübertra-gung als auch die Energieversorgung kabellos erfolgen. Maschinen konfigurieren sich selbst – je nachdem, was gerade gefertigt werden muss. Das ist unsere Vision für die kommenden zehn bis 15 Jahre.“ Rolf Najork, CEO Bosch Rexroth im Handelsblatt Interview.8

UNSERE AUTOREN

7 Robert Weber, Peter Seeberg: KI in der Industrie, S. 6, München 2020.8 Knitterscheidt, Kevin: Die Deutschen müssen lernen, Ideen auch mal nur zu 80 Prozent fertig zu entwickeln. https://www.handelsblatt.com/technik/hannovermesse/bosch-geschaeftsfuehrer-rolf-najork-die-deutschen-muessen-lernen-ideen-auch-mal-nur-zu-80-prozent-fertig-zu-entwickeln/24179682.html, zuletzt aufgerufen am 20.5.2020.