Das Lego-Prinzip
Die perfekte Fabrik gibt es nicht. Aber Ideen, wie sie aussehen könnte. Wir haben vier Experten gebeten, ihr Idealbild einer Fabrik zu zeichnen, und zwar: bezogen auf ihr jeweiliges Fachgebiet und losgelöst von Randbedingungen, insbesondere Kosten. Für Detlef Zühlke lässt sich die perfekte Fabrik ganz einfach zusammenstecken, wie beim Spielen mit Legosteinen.
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Um die perfekte Fabrik zu skizzieren, muss ich zuerst etwas über die nicht-perfekte Fabrik von heute sagen. Wir planen Produktion in Sequenzen. Das heißt: Wir planen erst den Prozess, dann die Anlagen, dann Mechanik und Elektronik und schließlich programmieren wir die Steuerungen. Und wenn wir damit fertig sind, ist das Produkt, das wir herstellen wollen, schon veraltet.
So geht das nicht weiter!
Diese Langsamkeit ist der Grund, warum Handys nur noch in Fernost gefertigt werden. Die Produkte wechseln so schnell, dass wir nicht mehr hinterherkommen.
Wie können wir es besser machen? Meine Vision ist die: Alle technischen Akteure in der Fabrik – Sensoren, Aktuatoren und darauf aufbauend Maschinen – sind Bausteine, wie beim Lego. Sie lassen sich ganz einfach zusammenschalten.
Dass das geht, zeigt ein Blick auf die Konsumelektronik. Hier lassen sich die Geräte ohne große Mühen zusammenschalten. Ihre Daten sind dank Internettechnologien weithin verfügbar.
Warum geht das? Weil wir weltweite Standards wie WLAN, Bluetooth und USB haben. Die wenigsten davon sind auf der klassischen – typisch deutschen und sehr langsamen – Normungsschiene entstanden.
Übertragen wir doch diesen Ansatz auf die Fabrik!
Das würde eine Unmenge an Engineeringaufwand sparen. Und wir könnten die Produktionsplanung endlich parallelisieren, indem wir das Hardware- vom Softwaredesign viel besser trennen können.
Dabei hilft der digitale Zwilling, das Abbild des realen Bausteins. Jedes Elementarteil der Fabrik und damit die ganze Fabrik lässt sich – das ist ganz wichtig – abstrakt beschreiben, als Baustein mit Schnittstellen, Eigenschaften und Methoden, in Einsen und Nullen.
Der virtuelle Zwilling eines Bausteins wird vom Hersteller mitgeliefert, importiert und am Computer mit anderen Bausteinen verschaltet. So entsteht ein Ablaufplan für die Fertigung, virtuell und real.
Sicher müssen wir dem Gesamtsystem noch Einiges mit auf den Weg geben, ehe Teile produziert werden, aber wir fangen nicht mehr beim Kabel NYM-bl/gn und bei der Klemme A17/23H an.
Wenn wir diesen Weg gehen, können wir deutlich schneller auf Marktveränderungen reagieren. Und das müssen wir auch.
In Zeiten, in denen sich Konsumenten ihre Produkte nach Wunsch in Onlinekonfiguratoren zusammenklicken können, werden sie nicht mehr acht Wochen warten wollen, bis ihr Produkt aus China eingetrudelt ist. Ich glaube, die Produktion rückt wieder näher an die Verbrauchermärkte heran. Wenn wir in Deutschland moderne Produkte für Endverbraucher herstellen wollen, brauchen wir Fabriken nach dem Lego-Prinzip.
Noch ein Grund spricht für die Bausteinidee: Die Idee des Werks an sich verändert sich. Weg vom Prinzip: Rohmaterial rein, Produkt raus. Wir werden immer mehr Werkeverbünde – Netzwerke verschiedener Hersteller – sehen. Dabei wird auf einem virtuellen Marktplatz verhandelt, wer welchen Produktionsschritt durchführt. Und dafür brauchen wir die Bausteinidee und standardisierte Schnittstellen.
Prof. Dr.-Ing. Detlef Zühlke leitet den Forschungsbereich Innovative Fabriksysteme am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und die herstellerunabhängige DFKI-Initiative SmartFactory in Kaiserslautern. Er ist Inhaber des Lehrstuhls für Produktionsautomatisierung der TU Kaiserslautern.
