© Robert Bosch GmbH
Startseite > IT-Land Saar
Industrie 4.0

Die Fabrik der Zukunft steht bereits – in Homburg

Von Robert Bosch GmbH

Die Zukunft der Industrieproduktion hat begonnen, und sie lässt sich im Saarland besichtigen. Im Werk Homburg treibt Bosch die Industrie 4.0 voran und beweist, dass die intelligent vernetzte Hightech-Produktion die hohen Erwartungen an Flexibilität, Produktivität und Qualität tatsächlich erfüllt. Auch die Mitarbeiter profitieren davon.

776 Views 08.11.2016

Im Bosch-Hydraulikwerk in Homburg an der Saar zeigt sich die effiziente Fertigung von ihrer besten Seite: nirgendwo unnötige Bestände, alles liegt griffbereit an seinem Platz, die Produktion läuft. Das Glanzstück der Fertigung aber ist die Multiproduktlinie, an der elektrohydraulische Ventile für Traktoren entstehen. Neben der klaren Ordnung bestimmen Displays das Bild. Sie zeigen die Aktivitäten intelligenter Elektronik, die hier den Takt vorgibt: Das Werkstück kommuniziert mit der Maschine, die Maschinen miteinander und alle – sogar der Arbeitsplatz – mit den Menschen in der Fertigung.

Die Mitarbeiter erhalten Analysen des Datenflusses, bewerten die gespeicherten Informationen und sichern damit die Qualität und einen reibungslosen Ablauf. Die kommunizierenden Maschinen erleichtern den Mitarbeitern die kontinuierliche Verbesserung des Produktionsablaufs. Die fortschreitende Automatisierung und Vernetzung führt zu einer neuen Art der Fertigung, die die Attraktivität des Produktionsstandorts Deutschland erhöht. Prädikat: besonders effizient. Oder, wie es der technische Werkleiter und Diplom-Ingenieur Frank Hess ausdrückt: „Die Informationstechnologie sorgt für einen hohen Grad an Flexibilität und verändert die Qualität unserer Arbeit.“ Hess verantwortet diese „Fabrik der Zukunft“ in Homburg.

Höhere Produktivität, weniger Fehler

Die Geschichte der Produktion war schon oft geprägt von bahnbrechenden Innovationen – der Erfindung des mechanischen Webstuhls (1784), dem ersten Fließband (1870) oder dem Einzug der Computertechnik (1969). Die Motivation, neue Techniken einzusetzen, war immer dieselbe: Produktivitätssteigerung, Qualitätsverbesserung, Erfolgssicherung, Steigerung der Wettbewerbskraft. Parallel dazu wurde die Arbeit für Mitarbeiter immer sicherer und körperlich leichter. Das schonte ihre Gesundheit, verringerte Unfälle und steigerte ihre Motivation. Dadurch verbesserte sich auch die Produktivität der Mitarbeiter, während ihre Fehlerquote sank. Industrie 4.0 ist die nächste industrielle Revolution und die Ziele sind dieselben. Der Branchenverband BITKOM schätzt das volkswirtschaftliche Potential der neuen Technik allein für Deutschland bis 2025 auf rund 80 Milliarden Euro.

Eine Linie nach Industrie-4.0-Gesichtspunkten bietet viele Annehmlichkeiten. Dafür meldet sich der Mitarbeiter an der Station, an der er arbeiten will, an. Dies funktioniert mit seinem Ausweis über Bluetooth. Die Informationen, die während des Einloggens fließen, übermitteln sein Profil und sorgen automatisch für einen auf den Mitarbeiter zugeschnittenen Arbeitsplatz. Der Bildschirm fährt in Position und zeigt – angepasst an die jeweilige Qualifizierungsstufe des Mitarbeiters – die verlangten Montageschritte in 3-D-Animationen. Der Arbeitsplatz erkennt, wenn ein Mitarbeiter länger nicht mehr an dieser Station tätig war, und versorgt ihn mit den neuesten Informationen und Veränderungen in der gewünschten Schriftgröße und Muttersprache. Zusätzlich dimmen sich LED-Leuchten je nach Tageslicht, so dass der Biorhythmus positiv beeinflusst und die Schichtarbeit dadurch erleichtert wird.

Dass sich ein Arbeitsplatz individualisieren lässt, ist einer der großen Vorzüge von Industrie 4.0 – neben der Flexibilität der Linie. Damit alles im Fluss bleibt, unterstützen grüne und rote Signale an den Greifbehältern der Montagestation den Arbeiter dabei, auch bei einem raschen Wechsel auf der Fertigungslinie stets nach dem richtigen Teil zu greifen.

Die Entscheidung liegt beim Menschen

Die Besonderheit von Industrie-4.0-Lösungen ist aber eine andere: Der Wertstrom folgt einer neuen Logik. Das liegt unter anderem am Einsatz des kabellosen Standards zur Datenübertragung RFID (etwa „Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen“). Jedes Teil wird mit einem RFID-Chip im Werkstückträger gekoppelt. Damit steuert es sich selbst durch die Linie und fordert an den einzelnen Montagestationen die jeweiligen Arbeitsschritte und Materialien ein. Die Linie wird dabei nicht mehr wie bisher zentral gesteuert. Vielmehr nehmen Maschinen selbst großen Einfluss auf den Arbeitsablauf, indem sie über das neu entwickelte Fertigungsinformations- und -steuerungssystem „ActiveCockpit“ Verfügbarkeit, Wartungsbedarf und Störungen melden. Die letzte Entscheidung trifft immer noch der Mensch. Er wird bei der Produktionsplanung bestmöglich unterstützt, weil ihm alle Informationen sofort zur Verfügung stehen.

Bei der Fertigung der elektrohydraulischen Ventile für Traktoren sorgt das Netzwerk zwischen Mensch, Maschine und Werkstück für höheres Tempo. Und mehr Geschwindigkeit ist anders gar nicht so leicht zu erreichen. Die Landmaschinenindustrie, die seit 50 Jahren von Homburg aus mit Teilen versorgt wird, setzt auf Hightech-Traktoren. Um deren Anbaugeräte und Landmaschinen mittels Hydraulik bedienen zu können, braucht es hochwertige elektronische Hydraulikventile. Die Wünsche sind sehr individuell, mit großen Losgrößen darf man nicht rechnen. In der Fertigung ist daher Flexibilität gefragt. Bosch Rexroth bietet in unterschiedlichen Produktfamilien 250 Varianten, die aus 2 000 verschiedenen Komponenten montiert werden. Die Industrie-4.0-Linie beherrscht viele Produktfamilien im steten Wechsel, ohne ins Stocken zu geraten. Das erspart Rüstzeiten und erlaubt eine schnelle Reaktion auf Kundenwünsche. Hess: „Diese Flexibilität sichert uns für die Zukunft die Wettbewerbsfähigkeit.“

Dass die industrielle Fertigung in allen Bereichen von den Vorteilen durch Industrie 4.0 profitieren kann, beweist Bosch aktuell mit weltweit mehr als 150 Pilotprojekten. Und mit dem Zusammenspiel von Mensch, Maschine und Werkstück ist die Vernetzung noch lange nicht abgeschlossen. Für die Zukunft sind andere Dimensionen geplant. Dann sollen auch Zulieferer und Kunden Teil der elektronischen Kommunikation werden. Das verspricht zum einen eine optimale Verzahnung von Logistik und Produktion. Zum anderen lässt sich durch die Vielzahl der erhobenen Daten die Qualität noch zuverlässiger und schneller sichern als bisher. Denn auch ein Produkt, das die Fertigung verlässt, ist dann weiterhin Teil des Netzwerks und steht unter Beobachtung. Fehler, Störanfälligkeiten oder Lebensdauer können ständig abgefragt und daraus Rückschlüsse für die Produktion gezogen werden.

Bei alledem steht bei Bosch immer der Mensch im Mittelpunkt. Hess: „Das ist uns wichtig. Denn wir kommen ohne den Menschen auch in Zukunft nicht aus.“ Im Gegenteil: In der Industrie 4.0 ist der Mensch von der Technik besser informiert als je zuvor. Um ihrer Rolle im veränderten Arbeitsumfeld gerecht zu werden, müssen Produktionsexperten und Fertigungsplaner umdenken. Sie müssen sich Verständnis und Wissen über IT aneignen, das sie in diesem Maß bisher nicht benötigten. Auch die IT-Experten sind ganz anders gefordert. Künftig wird spezielle Software erforderlich sein, um jede Art von Fertigungslinie mit Hilfe von Industrie 4.0 optimal im Fluss zu halten. Programmierer sind in der Regel keine Produktionsexperten. Auch Logistikfragen und die Herausforderungen für Zulieferer sind nicht ihr Spezialgebiet. Aber diese Kompetenzen werden in Zukunft verstärkt gefordert sein.

Solche Entwicklungen zu begleiten, ist für Bosch besonders wichtig, denn: „Wir verstehen uns nicht nur als Leitanwender, sondern auch als Leitanbieter“, sagt Hess. Das heißt, Bosch will nicht nur seine eigenen Wertströme auf Industrie 4.0 umrüsten. Vielmehr will das Unternehmen künftig die Komponenten, Systeme und Dienstleistungen von Industrie 4.0 auch gezielt entwickeln und seinen Kunden anbieten. Wissen, Erfahrungen und Testläufe dafür liefern die Mitarbeiter aus dem eigenen Haus – auch für das Thema Datensicherheit. Als Leitanbieter will Bosch sicherstellen, dass die Daten auf Servern bleiben, die dem Unternehmen gehören. So also sieht die Zukunft aus, die in Homburg schon begonnen hat. Hess ist stolz auf seine neue Linie. „Im Grunde sind wir in der Lage, auch die Fertigung von Einzelstücken zu leisten“, sagt er. Losgröße eins – das war früher eher ein Schrecken jedes Produktionsverantwortlichen. Für Industrie 4.0 ist das kein Problem.

Ein neuer Standard zum Datenaustausch

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für Industrie 4.0 ist das Zusammenspiel unterschiedlicher Wirtschaftspartner über die Grenzen von Werkstoren hinweg. Dafür hat Bosch die Initiative ergriffen und einen selbstentwickelten, neuen und offenen Industriestandard zum Austausch von Daten in der vernetzten Industrie vorgestellt. Damit ist das Zusammenspiel unterschiedlichster Partner im IoT (Internet of Things, Internet der Dinge) und in der Industrie 4.0 möglich. Dank des sogenannten PPM-Protokolls (PPMP, Production Performance Management Protocol) können zum Beispiel kleine und mittelständische Unternehmen Daten ihrer an Hersteller gelieferten Sensoren schnell, einfach und sicher an die Produktionssysteme großer Firmen übertragen. Das Protokoll ist frei verfügbar und kostenlos. Dies baut Hürden für den Einstieg in die vernetzte Fertigung ab. „Offene Standards sind eine der Grundvoraussetzungen, um Chancen der Industrie 4.0 nutzen zu können. Damit kann sich jeder am Austausch von Daten beteiligen. Das erhöht die Interoperabilität, ermöglicht neue Geschäftsmodelle und steigert die Wettbewerbsfähigkeit aller beteiligten Unternehmen“, sagte Bosch-Chef Dr. Volkmar Denner zum PPMP. „Auf diese Weise setzt sich Industrie 4.0 schneller und breiter durch: Große und kleine Unternehmen können ihre Produkte schneller integrieren. Davon profitiert die Industrie am Standort Deutschland und die Wirtschaft weltweit.“

Der von Bosch-Experten entwickelte Standard unterstützt das Production Performance Management (PPM). Dieses Verfahren spielt in der Industrie 4.0 eine zentrale Rolle. In der Produktion werden mithilfe von Sensoren riesige Datenmengen erhoben und analysiert. Ziel ist es, die Produktionsabläufe weiter zu verbessern. Arbeiten alle Komponenten einer Fertigungslinie wirklich optimal zusammen? Bremst eine Komponente den Prozess aus? Benötigt eine Maschine ungewöhnlich viel Strom? Ist ein Antriebsmotor heiß gelaufen und droht auszufallen? Solche und andere Fragen lassen sich mit einem PPM-System beantworten – und Störungen beseitigen. Zugleich ermöglicht das PPM eine effiziente und umfassende Steuerung der Produktion. In Homburg ist das PPMP bereits im Einsatz. Mit vernetzten Sensoren misst Bosch die Qualität von Öl in einem Prüfstand für Hydraulikventile. Um die Daten zu übertragen, kommt das PPMP zum Einsatz. Auch daher lässt sich der optimale Zeitpunkt für den nötigen Wechsel des Öls automatisch bestimmen. Dies spart Zeit, Geld und schont die Umwelt. Im nächsten Schritt sollen 22 weitere Prüfstände entsprechend nachgerüstet werden.

 

Infofilm Industrie 4.0 http://videoportal.bosch-presse.de/en/clip/_/-/-/Future-Production-with-Industry-4-0-1?category=Connected-industry
© Robert Bosch GmbH

Infografik Industrie 4.0