Industrie 4.0 – die intelligente Vernetzung

Der Begriff Industrie 4.0 ist seit Jahren in aller Munde. Die Zahl 4.0 zeigt an, dass es wohl schon frühere Generation der Industrie geben hat.

• Die erste Industrie Revolution startete so um 1.800 herum mit der Einführung von Maschinen zur industriellen Fertigung von Gütern. Den Anfang machten mechanische Webstühle, die anfangs von Menschkraft angetrieben wurden, dann von Wasserkraft und später durch die Dampfmaschine.
• Die zweite industrielle Revolution fand zum Wechsel vom 19. Jh. zum 20. Jh. Mit der Einführung des Fließbandes statt. Prominentestes Beispiel hier war die Automobilfertigung, die Henry Ford bis zur Perfektion trieb und welche Charlie Chaplin eindrucksvoll und witzig im Film „Modern Times“ spielte.
• Die Industrie 3.0 wird mit der Erfindung und Einführung von elektronischen Datenverarbeitungsgeräten dokumentiert. Der Erfinder des ersten Computers war ein Deutscher – Konrad Zuse. 1941 stellte Zuse den ersten funktionsfähigen Computer der Welt, die Z3 vor.

Nun stehen wir bei der Industrie 4.0.

Intelligente Vernetzung von Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden

Die Zauberwörter sind dabei: intelligent | wandelbar | effizient | nachhaltig

Bei allen früheren Industrie Revolutionen steuerte der Mensch Maschinen. Bei der Industrie 4.0 ist das nun anders. Hier kommunizieren Maschinen mit Maschinen.

Es gibt nun das Internet of Things, also das Internet der Dinge. Maschinen sprechen mit Maschinen und arbeiten im Verbund. Der Mensch kann noch mitsprechen, muss er aber nicht. Einhergehend mit der Kommunikation der Maschinen wächst das Datenvolumen rasant und wird zur Kommunikation der Maschinen genutzt.

Big Data stellt die Basis für Künstliche Intelligenz zur Verfügung. Maschinen kommunizieren nicht nur miteinander, sondern sie lernen auch noch. Werden also mit der Zeit intelligenter und können Prozesse selbst steuern und kontinuierlich verbessern.

Künstliche Intelligenz ist Fluch und Segen zugleich. Fluch, weil die Macht des Menschen über Maschinen verloren geht, Maschinen die Macht ergreifen, den Menschen möglicherweise Untertan machen und ihn beherrschen oder gar vernichten. Abschreckendes Anschauungsobjekt ist hier der Film Terminator 4.0 wo sich Kriegsmaschinen selbständig machen und die Menschheit vernichten wollen. Retter in der Not ist Arnold Schwarzenegger, der die Menschheit ganz knapp nochmal rettet. Aber Künstliche Intelligenz kann auch Segen sein. Im Idealfall befreit KI den Menschen vom Joch der Arbeit. Maschinen werden von Maschinen gesteuert und produzieren Güter für Menschen und erfüllen teilweise lästige Sachen wie putzen, Rasen mähen, Hecken schneiden, kochen usw. Der Mensch kann sich dann seinen Hobbies widmen, alte und kranke Artgenossen pflegen oder an seiner eigenen Vervollkommnung arbeiten. Wahlweise kann der Mensch aber auch arbeiten.

Tablet PC für die Industrie 4.0

Wenn die Maschinen übernehmen, muss der Mensch Maschinensprache lernen bzw. mit einer Maschine zu den Maschinen sprechen. Interface des Menschen zu den Maschinen ist der Industrie Tablet PC, der die Maschinensprache spricht und die Maschinen entsprechend programmiert, damit sie das tun was der Mensch will. Vernetzte Maschinen werden in Serie geschaltet und arbeiten in einem Prozess zusammen, um andere Maschinen herzustellen, Gebrauchsgüter, Verbrauchsgüter, Grundstoffe für Produkte. Die Maschinen sind dabei so intelligent, dass sie auf einer Produktionsstraße mehrere Varianten eines Produkts herstellen können. Sinkt die Nachfrage nach Produkt Y und steigt die Nachfrage nach Produkt X so passt sich die Produktion dem geänderten Nachfrageaufkommen automatisch an. Die gesamten Nebenprozesse wie Materialfluss, Verpackungen usw. werden von den Maschinen selbst geändert. Es wird also kein Material mehr für Produkt Y geordert, dafür aber Material für Produkt X. Da Produkt X eine andere Transportverpackung oder andere Verkaufsverpackung als Produkt Y hat, werden hier von den Produktionsmaschinen auch die entsprechenden Verpackungen bestellt.

Industrie Tablet PC als mobiler Leitstand

Die Vernetzung der Maschinen muss nicht nur programmiert werden, sondern auch überwacht werden Dazu gibt es den Leitstand, also eine Anzeige des Fertigungsverbunds mit Statusanzeigen. Arbeiten alle Maschinen korrekt? Läuft irgendwo ein Lager heiß? Ist ein Bauteil ausgefallen? Ist ein Ölstand zu niedrig? Die Kontrolle der Maschinen macht bis dato noch der Mensch. Der Einsatz von Menschen wird immer weiter zurückgefahren und so beaufsichtigt ein Mensch eine Fertigungsanlage. So eine Fertigungsanlage kann beispielsweise eine Papiermaschine sein, die 100m lang ist oder noch mehr. Zeigt der Leitstand eine Störung muss der Bediener zur Stelle gehen und die Störung überprüfen. Schlecht ist dann, wenn die Maschine unbeaufsichtigt weiterläuft.
Industrie Tablet PCs schaffen hier Abhilfe. Der Leitstand wird einfach auf dem Industrie Tablet PC angezeigt und der Bediener nimmt den Leitstand mobil mit. Somit hat der Maschinenbediener die Anlage immer unter Kontrolle, auch wenn er nicht am Leitstand steht, sondern eine Störung überprüft. Im Falle einer Papiermaschine macht ein Industrie Tablet PC besonders viel Sinn, denn hier herrschen für IT Geräte extreme Umweltbedingungen – es ist heiß, sehr feucht, Wasser kann herumspritzen und er Bediener des Tablet PCs hat möglicherweise Öl, Fett oder Reinigungsmittel an den Händen. In der Hektik der Arbeit kann so ein Tablet PC auch mal irgendwo an der Anlage angestoßen werden oder fällt auf den Boden. Das übersteht nur ein robuster Industrie Tablet PC.

Industrie Tablet PC als digitaler Bauplan

Maschinen und Anlagen werden nicht nur von Robotern gebaut, sondern vielfach immer noch von Menschen. Das wird auch noch eine ganze Zeit so bleiben. Viele Maschinen sind Unikate, werden also nur einmal für einen Kunden für einen Auftrag gebaut. Papierpläne ausbreiten und Zeichnungen lesen, um die Maschine zu bauen sind schon länger Out. Die Baupläne sind jetzt digital und werden als Dateien gespeichert. Das Lesen der Baupläne auf Industrie Tablet PCs liegt also nahe. Vorwiegend Tablet PCs mit großen Bildschirmen sind hier beliebt. Digitale Baupläne auf Industrie Tablets lassen sich auf zoomen oder auch verkleinern, verschieben, drehen. Es gibt Deeplinks zu Explosionszeichnungen, Zusammenbauzeichnungen, Detailzeichnungen für Baugruppen – kurz schneller und leichter zugänglich als Papierpläne. Richtige Industrie Tablet PCs sind auch unempfindlich gegen herumspritzende Kühlflüssigkeit, Schmutz, Öl, Fett, Reinigungsmittel. Ein Papierplan wäre hier schnell Altpapier.

Augmented Reality mit Industrie Tablet PCs

Fachkräfte sind rar und die Ausbildung dauert Jahre. Neue Möglichkeiten bietet hier die Augmented Reality Technologie. Die eingebaute Back Kamera des Industrie Tablet PCs nimmt einen Teil einer Maschine oder Anlage auf und eine Software App blendet dann für den Anwender Anweisungen für die Montage oder Wartung eines Bauteils auf den Bildschirm ein. Industrie Tablet PCs sind hier aufgrund ihrer Größe und Umwelteigenschaften wieder die ideale Plattform. Eine andere Anwendung für Augmented Reality ist „Fernsteuerung“ des Arbeiters vor Ort durch einen Facharbeiter im Werk. Ein Beispiel: Eine deutsche Hightech Firma hat eine komplexe Industrieanlage nach Afrika geliefert. Die Anlage soll nun vor Ort aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Das Personal in Afrika ist willig, aber nicht besonders gut ausgebildet. Ein Facharbeiter in Deutschland ist über eine Telefonverbindung und Videoverbindung auf dem Industrie Tablet PC mit dem Arbeiter in Afrika verbunden. Der Facharbeiter aus Deutschland sieht nun über den Industrie Tablet PC die Aufbausituation der Maschine in Afrika und kann dem Arbeiter in Afrika nun Anweisungen geben, was er wie als nächstes einzubauen hat. Dabei sieht er auch ob Fehler gemacht werden. Der Facharbeiter in Deutschland kann auch Lehrvideos und Anweisungen zur Montage auf den Tablet PC vor Ort in Afrika schicken. Industrie Tablet PCs sind auch hier wieder ideal weil, es bei der Montage sehr heiß oder sehr kalt sein kann. Flüssigkeiten können herumspritzen, Öle und Fette sind auf den Händen oder Handschuhen des Bedieners und in der Hektik der Arbeit mit Anschauen, Montieren, Anweisungen bekommen, Tablet PC zur Handnehmen und weglegen, kann so eine Industrie Tablet auch mal herunterfallen. Ungünstig wenn dann das lebenswichtige Arbeitsgerät kaputtgeht.

Industrie Tablet PC für mobile Betriebsdatenerfassung

Mit Industrie Tablet PCs lassen sich aber auch mobile Betriebsdaten erfassen. Wie viele Schrauben sind an Maschine X heute produziert worden? Wie viele Kilometer Schlauch hat Maschine Y in der letzten Schicht produziert? Welche Teile wurden in Maschine Z bereits verbaut und wann wird sie voraussichtlich fertig zum Versand sein? Industrie Tablet PCs eignen sich hier ideal für die mobile BDE. Anbindung über WLAN oder 4G an das Firmennetzwerk. Eingebauter 1D oder 2D Barcode Reader zum einlesen von Barcodes über verbaute Bauteile, NFC Reader zum Einlesen von Funk Etiketten von verbauten Komponenten. Mithilfe von Industrie Tablet PCs werden lückenlos in Echtzeit Betriebsdaten erfasst. Keine Zeitverzögerung durch Distanzen zwischen Datenerfassung und Einspeisung der Daten ins Firmennetzwerk und kein Übertragungsfehler. Mit Industrie Tablet PCs Betriebsdaten erfassen und sofort einspeisen.

Erfassung und Verarbeitung von Big Data durch Industrie Tablet PCs

Vernetzte Produktionsmaschinen der Industrie 4.0 generieren immense Datenmengen und sie verarbeiten diese Datenmengen auch, um die Produktionszahlen einzuhalten, die Qualität sicherzustellen und Optionen für eine Verkürzung der Produktionszeit zu erarbeiten. Industrie Tablet PCs sind in der Lage gewaltige Datenmengen zu erfassen, zu verarbeiten und zu speichern. Daten sind das neue Gold.

Mit Hilfe von Big Data gelangt man zu KI Künstlicher Intelligenz.

Maschinen sollen nicht nur Befehle entgegennehmen, sondern Maschinen sollen „lernen“. Maschinen sollen auf Basis von Big Data und Software neue Produkte entwickeln können, Produkte erzeugen, in der Lage sein sich selbst zu reproduzieren und Marktentwicklungen auszurechnen und dann entsprechende Produkte in der geforderten Qualität und Menge herzustellen. Der Mensch konsumiert nur noch. Maschinen übernehmen alles was dem Menschen eine Last ist – Arbeit.