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- Herausgeber: LOG_X
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2021
Den digitalen Wandel aktiv gestalten Mit Industrie 4.0 verfügt Deutschland über einen Exportschlager. Aber die Möglichkeiten von Industrie 4.0 sind noch lange nicht ausgeschöpft. Dieses Buch ist das Plädoyer für eine unvoreingenommene Zusammenarbeit zwischen Produktions- und Informatikexperten zum Wohle unserer industriellen Basis in Deutschland. Die Autoren sind davon überzeugt, dass gerade der hohe Anteil verarbeitender Industrie maßgeblich geholfen hat, die letzten Krisen vergleichsweise gut zu bewältigen. Damit produzierende Unternehmen jedoch auch weiterhin erfolgreich sind, müssen sie den digitalen Wandel aktiv gestalten – und selbst das Heft in die Hand nehmen. Durch die Brille der Autoren gesehen heißt dies, die Digitalisierung von Produkten, Produktionsprozessen und deren Ausrüstung sowie die zugehörigen IT-Systeme und -Infrastrukturen als integrale Bestandteile zu sehen. Jedes Unternehmen benötigt unbedingt eine eigene Roadmap, einen roten Faden für den eigenen Weg in die Digitalisierung seiner Produkte und Prozesse. Weil es dafür kein Patentrezept gibt, zeigen die beiden Autoren in vier kompakten Kapiteln die aus ihrer Sicht wichtigsten Entwicklungen auf.
Das E-Book können Sie in Legimi-Apps oder einer beliebigen App lesen, die das folgende Format unterstützen:
Seitenzahl: 64
Ähnliche
Olaf Sauer und Thomas Usländer
Informatik in der FabrikDie Welten wachsen zusammen.Ein Überblick.
Inhalt
Geleitwort
Vorwort der Autoren
1.Eine kurze Vorgeschichte
Gegenwart und Zukunft
Fertigung organisieren und steuern
Keine Angst vor neuen Themen
2.Produktion der Zukunft: Modular und selbstorganisierend
Die Zukunftsvision: Industrie 4.0
Elemente selbstorganisierender Produktion
Elemente selbststeuernder Produktion
Die IT ist mit im Spiel
Dezentrale Architektur statt zentraler Automatisierung
Der Fixkostenfalle entkommen
3.Services, Infrastrukturen, Datenräume
Services entwickeln und verwalten
IT-Basistechnologien
GAIA-X: Eine föderale Datenstruktur für Europa
Fertigung als Dienstleistung
4.Neuer Schwung für die Produktionstechnik
Blaupausen-Architektur gegen Vendor Lock-In
Die Karlsruher Forschungsfabrik
Unreife Prozesse industrialisieren
Wohin die Reise geht: Ausblick
KI für Ingenieure beherrschbar machen
KI-Engineering – eine neue Disziplin
Portraits der Autoren
Literaturverzeichnis
Bibliografische Angaben und Impressum
Geleitwort
Die Digitale Transformation ist in vollem Gange. Hauptsächliche Treiber sind neue Informations- und Kommunikationstechnologien, die als „Gamechanger“ auf die industrielle Produktion wirken. Ingenieure und Informatiker schwärmen gleichermaßen von den neuen Möglichkeiten, die sich für beide Seiten ergeben. Nur: Bisweilen fehlt das fachliche Verständnis für die jeweils andere Disziplin. Produktionstechniker tun sich schwer damit, der schnellen Entwicklung der IT zu folgen – und zu verstehen, wie sich Künstliche Intelligenz und Plattformlösungen auf ihr Fachgebiet auswirken. Andererseits sind Fabriken für viele „Digital Natives“ merkwürdige Gebilde, in denen archaische Dinge geschehen.
Deshalb haben wir es aus Verlagssicht sehr begrüßt, dass Dr. Olaf Sauer und Dr. Thomas Usländer, beide vom Fraunhofer IOSB in Karlsruhe, mit der Idee des hier vorliegenden eBooks „Informatik in der Fabrik“ auf uns zukamen. Denn genau darum geht es: Um die integrierte Betrachtung der für unsere Zukunft so entscheidenden Disziplinen Produktionstechnik und Informatik. Den beiden Autoren, Produktionstechniker der eine, Informatiker der andere, gelingt es, die komplexen Inhalte so zu vermitteln, dass ein gemeinsames Verständnis entsteht.
Der Anspruch dieses LOGiBits ist es nicht, alle fachlichen Details zweier Fachwelten in der Tiefe zu erklären. Vielmehr geht es den Autoren darum, notwendiges Überblickswissen zu vermitteln und das gemeinsame Verständnis für die jeweils andere Seite zu fördern. Denn nur gemeinsam kann es gelingen, die künftigen Herausforderungen erfolgreich zu bewältigen.
Ludwigsburg, im Juli 2021
Gerhard Spengler
Vorwort der Autoren
Wer die Fabrik der Zukunft umsetzen möchte, muss nicht nur verschiedene Disziplinen zusammenbringen und dafür sorgen, dass sie zusammenarbeiten. Er muss sich auch dessen bewusst sein, dass die einzelnen Vertreter einen völlig unterschiedlichen Blick auf die (Fabrik-) Welt haben.
Was, so lautet die Frage, sehen Maschinenbauer oder Ingenieure beim Blick auf reale Gegenstände in einer Fabrik? Antwort: Montagearbeitsplätze, Ladungsträger, Regale (die in einer Kanban-Logik nachgefüllt werden), Leichtbauroboter und Fahrerlose Transportsysteme (die Teile von A nach B transportieren), um nur ein paar Stichworte zu nennen.
Informatiker und Informationswirte hingegen haben eine komplett andere Sicht auf diese Objekte. Was „sehen“ sie? Kurz gesagt: Sensorik, IP-Adressen, Hauptspeicher und Datenbanken, Virenscanner, Software- und Systemarchitekturen, Leitsysteme, Steuerprogramme, unterschiedliche Programmiersprachen (wie beispielsweise Java, C#, C++, die in produktionsnahen IT-Systemen im Einsatz sind), Ethernet-basierte Kommunikation, aber auch Feldbusse (um in Echtzeit kommunizieren zu können).
Die Crux: Wer Industrie 4.0 in der Domäne Produktion gestalten möchte, muss beide Welten zusammenbringen. Umso mehr, wenn man Zukunftsthemen wie Künstliche Intelligenz und Digitale Zwillinge operativ einsetzen möchte.
Wir hoffen sehr, dass uns in diesem eBook auch der Brückenschlag zu all denjenigen „Nicht-Informatik-Experten“ gelungen ist, die wissen wollen, welche Rolle die Informatik in der Fabrik der Zukunft spielen wird.
Die Autoren
Karlsruhe/Ludwigsburg im Juli 2021
1.Eine kurze Vorgeschichte
Manche Experten behaupten, früher sei die Welt noch einfach gewesen. Mit „früher“ ist vor allem „vor der Erfindung der Informationstechnik“ gemeint. Wir sehen das nicht so, die Welt war nur anders. Zum Beispiel in der Industrie: Da gab es Fabriken, in denen Menschen Maschinen bedienten, um Produkte herzustellen. Irgendwo im Büro saß ein Ingenieur, der an einem Computer die Steuerungsprogramme für die Maschinen entwarf und dafür Lochkarten stanzte. Die Maschinen, die diesen Programmen folgten, hießen NC-Maschinen, NC von „Numeric Control“, zahlengesteuert. In diesen Fabriken gaben Produktionstechniker den Ton an, Informatiker brauchte man noch nicht so dringend, wenn es sie denn überhaupt schon gab, denn die Maschinen sollten Teile herstellen. IT-technische Vernetzung beeinträchtigte die Fertigung in den Augen der Ingenieure nur. Auch die Maschinenprogramme konnten noch von „normalen“ Technikern und Ingenieuren geschrieben werden.
Das begann sich zu ändern, als die ersten Programme zur Produktionsplanung und -steuerung entstanden, die zunächst größere Anlagen und Produktionsbereiche („Werkstätten“), später dann ganze Fabriken mit Computerunterstützung planen und steuern sollten. Mit der verbesserten Leistungsfähigkeit von Computern erweiterten sich auch deren Einsatzmöglichkeiten in der industriellen Produktion, bis hin zur Vision einer computerintegrierten Fabrik. Das Schlagwort hieß CIM (Computer Integrated Manufacturing) und erwies sich faktisch eher als Vision. Informations- und Kommunikationstechnik waren noch nicht so weit, um komplexe Abläufe komplett abbilden oder gar zuverlässig steuern zu können. Die Informationswelt und die materielle Welt waren noch deutlich getrennt. Stichwort „materiell“: Tatsächlich erwiesen sich Material- und Kapazitätswirtschaft häufig als Schwachpunkt: Die Systeme meldeten Material oder Maschinen als verfügbar und planten es für die Produktion ein, das physisch gar nicht vorhanden oder bereit war. Die Produktion stand. Terminjäger waren auf der Suche nach Material, und die Meister mussten sich in der Werkstatt davon überzeugen, dass eine Maschine gerade wegen einer Wartung nicht zur Verfügung stand. Um solche teuren Ausfälle zu vermeiden, planten die Systeme große Puffer – und die Werksleitung legte klammheimlich noch größere Zwischenlager an. Die Lager und Flächen füllten sich, neben den Fabriken wuchsen Bestände von Rohmaterial und Halbfertigteilen. Und wegen des gebundenen Kapitals kosteten sie Geld, manchmal sehr viel Geld.
Um eine lange Geschichte abzukürzen: Die Dinge haben sich seither in verschiedenen Schüben komplett gewandelt. Erst kam aus Japan die schlanke Produktion und mit ihr die Prinzipien der bestandsarmen Kanban-Fertigung. Und nun Industrie 4.0 – eine deutsche Erfindung. Wurde die Informationstechnik in der Fabrik lange von produktionstechnischen Entwicklungen getrieben, haben sich die Dinge heute in ihr Gegenteil verkehrt. Immer wieder kommen in der informationstechnischen Welt Themen auf, die in der Produktion für hektisches Treiben sorgen. Vom digitalen Zwilling bis zu Plattform-Ökonomie und „Manufacturing-as-a-Service“ – die IT gibt den Innovationstakt vor, die Produktion muss sich den Technologien stellen.
Man könnte die provokante Frage stellen, wer in der Fabrik des 21. Jahrhunderts die Lufthoheit hat, Produktionstechnik oder Informatik? Wir weichen dieser Frage einstweilen aus und stellen fest, dass die Welten zusammengewachsen sind. Das ist genauso wahr – und unverfänglich – wie die Beobachtung, dass Ingenieure und Informatiker in der Produktion der Zukunft Hand in Hand arbeiten und eine gemeinsame Sprache sprechen müssen. Genau darum geht es in diesem Buch: Um die gemeinsame Sprache, das gemeinsame Verständnis, was in einer Fabrik passiert und wie es passiert. Es ist deshalb kein Zufall, dass Informatiker und Ingenieure gemeinsam an dieser Geschichte gearbeitet haben und sie auch zukünftig gemeinsam fortschreiben.
Soweit die Vorgeschichte, springen wir hinein in die Gegenwart. Und in die Zukunft.
Gegenwart und Zukunft
Man kann sich der Zukunft nähern, indem man als Ausgangspunkt zum einen das Internet und zum anderen das Cloud Computing betrachtet. Die systematische Nutzung des Internets und der Internet-Technologien zur Vernetzung der Produktionsmittel und der Produkte ist der technologische Treiber für die 4. Industrielle Revolution und damit Industrie 4.0. Das Aufkommen und der Erfolg des Cloud Computing und die dort herrschende Marktdominanz von US-amerikanischen und asiatischen Herstellern führte zu der Idee einer spezifisch europäischen Ausprägung: dieses Projekt heißt GAIA-X. Es ist der Hoffnungsträger für die Cloud in industriellen (B2B-) Anwendungen – genauer gesagt eine europäische Initiative für datensouveräne IT-Infrastrukturen – mitsamt den Datenräumen, die man dafür benötigt.
Diese grundlegende Infrastruktur ist erforderlich, um auf ihrer Basis neue Anwendungen für die Industrie zu realisieren. Dazu gehört es, IT-Services zu entwickeln und zu verwalten, Produkt- und Produktionsdaten zu schützen und ihren Austausch möglich zu machen sowie einige andere Einzelthemen (der Informatik) mehr.
