Update Industrie 4.0: Production Level 4
Seit 2014 sammelt die SmartFactory Kaiserslautern praktische Erfahrungen mit dem Bau des weltweit ersten Industrie 4.0 Demonstrators. Seit einigen Jahren analysieren wir intensiv unsere Erkenntnisse. Dabei berücksichtigen wir Aspekte wie aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse, neue KI-Methoden und steigende Datenmengen, verbunden mit der Frage, wie diese sinnvoll zu interpretieren und gewinnbringend einzusetzen sind. Industrie 4.0 ist eine agile Vision, für die wir nun ein Update liefern: Production Level 4.
Die Zukunft liegt unserer Ansicht nach in einer modularen und agilen Produktionsstruktur, in der Menschen, Maschinen und Software als Einheit verstanden werden. Der Souverän und Entscheider ist aber der arbeitende Mensch, der Werker vor Ort. IT und Maschinen stehen unter seiner Kontrolle und sind zu seiner Unterstützung da.
Warum dieser Begriff?
Production Level 4 trägt mit der Ziffer 4 Industrie 4.0 weiter in sich. Wir wollen aus den Erfahrungen der letzten Jahre lernen und Industrie 4.0 konsequent weiterentwickeln. Die 4 bezieht sich außerdem auf den 4. Level der autonomen Produktion, worin der Mensch weiterhin eine Rolle spielt.
Was will Production Level 4?
Production Level 4 steht für die Steigerung der Produktionsrobustheit durch den Einsatz agiler, auf Methoden der Künstlichen Intelligenz basierender Reaktionsfähigkeiten auf äußere Einflüsse. Unser Ziel ist die Steigung der Transparenz durch die automatisierte Aufbereitung von Daten für den Werker, damit dieser maschinell getroffene Entscheidungen jederzeit nachvollziehen kann. Das gestattet ihm jederzeit Änderungen oder Optimierungen von Prozessen.
Production Level 4 geht davon aus, dass Maschinen so entwickelt, gebaut und programmiert sind, dass sie aufgrund gesammelter und analysierter Erfahrungen „wissen“, wie ein optimaler Produktionsschritt unter den gegebenen Umständen und mit Blick auf das Produkt durchgeführt werden muss.
Die Vernetzung der Maschinen ermöglicht eine einfache Kommunikation untereinander, aber auch mit dem Produkt, um sich über den nächsten Herstellungsschritt auszutauschen. Zusätzlich sehen wir eine übergeordnete Ebene, die das Gesamtsystem erkennt und den Überblick behält.
Die Transparenz der Arbeitsabläufe ermöglicht dabei jederzeit Statusabfragen und zeigt Entscheidungsgründe auf. Es geht darum, die meist unstrukturierten Mess- und Analysedaten aus Maschinen aufzunehmen und in eine verständliche Form zu bringen. Wir nennen das eine semantische Form.
Wie sieht die Zukunft aus?
Die flexible Produktion produziert nur bestellte Waren. Sie ähnelt zukünftig einem Online-Marktplatz. Smarte Maschinen sind mit einfacher Intelligenz ausgestattet, sie können ihre Dienstleitung anbieten und Entscheidungen treffen. Sie nutzen Techniken der KI, um bspw. direkt innerhalb des Produktionsmoduls oder auf einem FTS die Produktqualität zu prüfen. Zum Einsatz kommt ein übergeordnetes System, das sich großer und kleiner Probleme annimmt, und in dem sich Bots, also kleine Softwareprogramme, um die Maschine, das Produkt und die Logistik kümmern.
In der smarten Fabrik sucht sich das individuelle Produkt selbständig seinen Weg durch den Herstellungsprozess. Losgröße 1 garantiert Ressourcenschonung und marktangepasste Produktion. Das orchestrierende Gesamtsystem und die unabhängigen und selbständigen Arbeitseinheiten sind lernfähig, sie optimieren Abläufe und ihre Produktionsmethoden stetig. Stichworte wie Kooperativität, Ressourcenadaption, Selbstlern-, Entscheidungs- oder Erklärungsfähigkeit werden zur Selbstverständlichkeit.
Welche Rolle spielt der Mensch?
Auch wir sehen bei Production Level 4, dass in Zukunft vollautomatisierte Produktionsmodule in den Fabrikhallen sukzessive Routinearbeiten und sich wiederholende Tätigkeiten von Menschen übernehmen werden. Aber gerade im Bereich der mechanischen Tätigkeit erreicht Robotik schnell ihre Grenzen und die flexible Anpassung von Arbeitsplätzen an neue Produkte verlangt nach menschlicher Agilität.
Menschen konzentrieren sich in der Fabrik zukünftig auf ihre Stärken: komplexe Arbeitsabläufe, strategische Entscheidungen und insbesondere das Bestreben nach kontinuierlicher Verbesserung bleiben dem Menschen mit seinen einzigartigen Fähigkeiten vorbehalten. Autonomie bedeutet, dass die Arbeitseinheiten ihre (technische) Vielseitigkeit vergrößern, flexibler einsetzbar sind, kommunizieren und selbständig bestimmte Entscheidungen treffen dürfen. Die Menschen bleiben dabei allzeit der Souverän, tragen die Verantwortung und können jederzeit eingreifen.
