Die sogenannte Industrie 4.0 verzahnt die maschinelle Produktion mit der digitalen Welt. Um diesem Umschwung in der Industrie Rechnung tragen zu können, sind „intelligente“ Maschinen mit spezifizierten Fähigkeiten die Voraussetzung. Mit dem innovativen Verfahren „Plug & Produce“ lassen sich Fertigungsanlagen, Maschinen und Geräte so aufrüsten, dass sie sich selbstständig konfigurieren, miteinander kommunizieren und schließlich anpassungsfähig arbeiten. Durch diese Verbindung über das „Internet der Dinge“ verspricht man sich langfristig Einsparungen bei den Rüstkosten. Zudem sind Betriebe bei personalisierten Produktionsanforderungen maximal flexibel und reaktionsschnell. 

Wie funktioniert „Plug & Produce“?

Das Prinzip von „Plug & Play“ ist den meisten Computer-Nutzern hinlänglich bekannt. Wer an seinen Rechner heutzutage eine Tastatur, einen Drucker oder eine Digitalkamera per USB-Schnittstelle anschließt, muss dafür nicht jedes Mal manuell einen Treiber installieren oder gar Programmierungen vornehmen. Während man früher für jedes Peripheriegerät eine Diskette oder CD zur Installation bemühen musste, erledigt der Computer mittlerweile alles von alleine. Einfach nur einstecken („Plug“) und loslegen („Play“). Bei den heutigen klassischen Fertigungsanlagen erinnert der Neuanschluss von unterschiedlichen Komponenten an die Anfänge der Arbeit mit dem PC. Für variierende Tätigkeiten muss die Maschine durch einen fachkundigen Mitarbeiter jedes Mal neu justiert werden. Je nachdem, wie viel beispielsweise geschweißt, gefärbt oder geklebt werden soll, sind aufwendige und kostenintensive Umrüstungsarbeiten erforderlich. Die Vision der zukunftsorientierten Betriebe liegt also darin, Plug & Play auf Industriefertigungsanlagen zu übertragen. Einstecken („Plug) und Produzieren („Produce“) lautet das Motto. 

Maschinen werden zu Arbeitskollegen

Durch die Fähigkeit von Plug & Produce können sich einzelne Komponenten von Maschinen und Anlagen in Fertigungsanlagen selbstständig anmelden. Dabei verbinden sie sich mit den Geräten in ihrer Umgebung und übernehmen Steuerungsfunktionen. Das System wird somit nicht mehr zentral von Menschen, sondern dezentral von Maschinen kontrolliert und bedient. Der auf individuellen Anforderungen basierende Umbau von Anlagen wird somit reibungslos und personalunabhängig sichergestellt. Für die optimale Vernetzung der Maschinen sind neueste technische Standards erforderlich. Systeme müssen zwangsläufig dieselbe Sprache sprechen. Dabei spielen Internet- und Kommunikationsprotokolle sowie drahtlose Standards eine wichtige Rolle. Wenn Maschinen herstellerübergreifend mit den notwendigen Daten versorgt werden, können sie untereinander sogar Arbeitsanweisungen und Vereinbarungen treffen. Die Datenstandardisierung zählt mitunter zu einer der größten Herausforderungen der Industrie 4.0. 

Autonome und flexible Produktionsprozesse

Wenn Maschinen in Produktionsanlagen durch ihre integrierte „Intelligenz“ selbstständig miteinander kommunizieren, ist eine Verringerung von Umrüstzeiten die Folge. Damit lassen sich Systeme schnell an unterschiedliche Bedingungen anpassen. Zum Beispiel werden Maschinen mit Kamerasensoren ausgestattet und können dadurch selbst prüfen, um welches Werkstück es sich bei der Bearbeitung handelt. Unterschiedliche Größen und Formen werden wahrgenommen, was flexible Arbeitsschritte seitens der Maschine zur Folge hat. Die zu tätigende Ausführung wird eigenständig erkannt und erledigt. Darüber hinaus erkennt die Maschine den nächsten Produktionsschritt und reagiert dementsprechend. So fordert sie beispielsweise einen Roboter an, der das zu bearbeitende Werkstück zur nächsten Station der Produktionskette befördert. Unterschiedliche Artikel lassen sich also mit minimiertem Produktionsstillstand herstellen, weil die Maschinen ihr „Wissen“ untereinander austauschen. 

Voraussetzungen für „Plug & Produce“

Damit sich Maschinen selbstständig im Verbund vernetzen und auf das jeweils zu fertigende Produkt einstellen, bedarf es Weiterentwicklungen in der Informationstechnologie. Die Grundlage für eigenständige und intelligente Tätigkeiten seitens der Fertigungsanlagen der Zukunft sind hoch entwickelte Software-Lösungen. Diese Programmierungen gewährleisten das effiziente Produzieren und Ausliefern von Erzeugnissen, indem der Materialstatus überwacht wird. Sämtliche Daten stehen dabei in Echtzeit zur Verfügung. Die Technologie erlaubt es, verschiedene Arbeitsstationen in komplex konfigurierten Fertigungsstraßen flexibel miteinander zu kombinieren. Informationen über Maschinen-Fähigkeiten und Materialfluss gehen ins Steuerungssystem ein. Mittels dieser Daten wird automatisch ein passender Produktionsplan erstellt, mit dem der individuelle Fertigungsauftrag ausgeführt wird. Die Leitung der Produktion kann mit der Software Fertigungsprozesse simulieren und reale Produktionsschritte bildhaft darstellen. 

Fazit: „Plug & Produce“ ist die Revolution in der Fertigungstechnik

Die Verbindungsstruktur einzelner Maschinen in der Massenproduktion ist häufig noch starr. Dynamische Fertigungsketten werden im Zuge des industriellen Wandels immer mehr nachgefragt. Mit „Plug & Produce“ wird die Fertigungstechnik revolutioniert, weil dabei die intelligente Vernetzung innerhalb von Produktionsanlagen eingeführt wird. Dadurch können Unternehmen auf die steigende Individualisierung von Produktvarianten flexibel und schnell reagieren. Die positiven Effekte des Verfahrens sind sinkendende Rüstkosten und -zeiten, verbunden mit einer erhöhten Wirtschaftlichkeit. „Plug & Produce“-Verfahren stehen noch am Anfang der technischen Entwicklung, was somit noch zu verhältnismäßig hohen Investitionskosten führt. Durch den entstehenden Wettbewerbsvorteil können sich diese Investitionen jedoch schnell amortisieren.