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Industrie 4.0 Bezahlbare Einzelstücke aus der digitalen Fabrik

Die Epoche starrer Fließbandproduktion geht zu Ende. In neuen, digitalen Fabriken steuern Schuhe, Autos oder Maschinen selbst die Fertigung nach Kundenwunsch. Der Trend zum Einzelstück vom Band - zum Preis von Massenware - öffnet Deutschlands Industrie lukrative Märkte und große Chancen im globalen Wettbewerb.

Wo die Vernetzung die Welt erobert
Mini-Computer erobern die WeltWenn es nach dem Willen der Telekomkonzerne geht, wird es in absehbarer Zukunft nur einen Schlüssel für unser modernes Leben geben: das Smartphone und oder das Tablet. Die Mini-Computer für die Akten- oder Westentasche erfreuen sich immer größerer Popularität - vier von fünf Kunden entscheiden sich derzeit beim Kauf eines neuen Handys für die internetfähige Variante, im abgelaufenen Jahr gingen allein in Deutschland über 20 Millionen Stück über den Ladentisch. Quelle: dapd
Die massenhafte Verbreitung ermöglicht ganz neue Geschäftsbereiche: Künftig sollen etwa Mietwagenkunden mithilfe von Smartphones den Weg zu ihrem Fahrzeug finden und dieses damit öffnen. Auch beim Bezahlen an der Supermarktkasse und beim Öffnen der Haustür (wie etwa bei Sharekey) sollen zunehmend mobile Computer zum Einsatz kommen. Textdokumente, aber auch Musik und private Fotos werden in externen Rechenzentren (Cloud) abgelegt und können dort mittels stationierter Software bearbeitet und jederzeit von jedem Ort abgerufen werden. Quelle: Presse
Um die technischen Voraussetzungen zu schaffen, investieren Telekom & Co. derzeit Milliarden in den Ausbau der Cloud und der mobilen Breitbandnetze. Schließlich müssen die explosionsartig wachsenden Datenmengen transportiert werden. Die Bedrohung dieser schönen neuen Welt kommt aus dem Netz selbst: Ein Hackerangriff gilt als Horrorszenario. Quelle: dpa
Am Puls des Baggers Mit der Kraft mehrerer Hundert PS wühlt sich der riesige Schaufelbagger durch das Gelände des Tagebaubergwerks irgendwo in Südamerika. Tonnen von Geröll werden stündlich bewegt - Schwerstarbeit für die Maschine. Während der Bagger Lkw um Lkw belädt, funken Sensoren Dutzende Messdaten über Öl- und Wasserdruck, Motorleistung und Verbrauch in ein über tausend Kilometer entfernt gelegenes Rechenzentrum. Quelle: REUTERS
Dort werden die Daten gesammelt, aufbereitet, mit anderen Leistungskennziffern abgeglichen und an den Hersteller des Baggers weitergeleitet. Der kann nun rechtzeitig erkennen, wann es wieder Zeit ist für eine Wartung oder wann ein Verschleißteil ausgewechselt werden muss. Der Servicetechniker vor Ort wird rechtzeitig in Marsch gesetzt, notfalls gleich mit dem passenden Ersatzteil. Das spart Zeit und Kosten, weil das schwere Gerät nur für kurze Zeit unproduktiv im Gelände steht. Quelle: obs
Die Fernüberwachung von Maschinen, Transportunternehmen und Gütern ist unter anderem für den britischen Mobilfunkanbieter Vodafone Teil der Strategie bei der Maschinenkommunikation. Ähnlich wie beim vernetzten Auto wird für die Einsätze ein speziell für die M2M-Kommunikation entwickelter Chip eingesetzt. Er ist kleiner als die, die in jedem üblichen Mobilfunkgerät stecken, aber deutlich robuster: Der SIM-Chip entspricht Industrieanforderungen, ist fest verlötet, korrosionsbeständig, verfügt über eine längere Lebensdauer und übersteht auch hohe Temperaturschwankungen. Er funktioniert auf vielen Netzen weltweit und wird daher auch für die Überwachung von Containern eingesetzt, die rund um den Globus schippern. Quelle: dpa
Das vernetzte Heim Die Vision hat was Bestechendes: Bequem vom Sofa aus öffnet der Hausbesitzer mit Hilfe eines kleinen Flachbildschirms das Fenster im Kinderzimmer, stellt die Heizung auf moderate 22 Grad und kontrolliert, ob der Herd wirklich ausgeschaltet ist. All das und viel mehr ist heute schon möglich - und doch funktioniert diese moderne Welt des vernetzten Heims nur in Ausnahmefällen. Quelle: dapd

Es war das Jahr 1870, als erstmals Fließbänder in der Produktion anliefen. In den Schlachthöfen von Cincinnati in den USA transportierten sie täglich Tausende Schweine an Hunderten Schlachtern vorbei, die sie in Windeseile Stück für Stück in Koteletts und Schnitzel zerlegten. Schnell und billig – und Ausdruck einer neuen Zeit.

Denn nicht nur Fleisch wurde dank Arbeitsteilung und einer ungeheuren Beschleunigung der Arbeitsprozesse für immer mehr Menschen erschwinglich. Ihm folgten Hemden, Möbel und Medikamente, schließlich die Autos.

Das Fließband gibt seither den Takt des industriellen Fortschritts vor – und der kannte vor allem eine Richtung: immer mehr Massenware immer noch kostengünstiger herstellen. Das Prinzip brachte Wachstum und Wohlstand, den Arbeitern in den Fabriken aber auch ein gerütteltes Maß an Monotonie.

Nun aber steht die industrielle Fertigung selbst vor einem Umbruch. Die Auswirkungen dieses technologischen Wandels und des Innovationsschubs, den er auslöst, werden unser Leben und die Wirtschaft nach Ansicht vieler Experten mindestens so gravierend verändern wie die Erfindung des Fließbands vor gut 140 Jahren.

Es ist eine auf den ersten Blick paradox wirkende Idee, die die Vordenker des Umbruchs fasziniert. Denn nach Jahren eintöniger Massenfertigung kehrt die Industrie zu ihren Wurzeln zurück. In eine Epoche, als Produkte zumeist Einzelanfertigungen waren, hergestellt in Manufakturen. Diese Zeit der Individualität möchten Vordenker wie Henning Kagermann, bis Mai 2009 Chef des größten deutschen Softwarekonzerns SAP, wiederaufleben lassen.

Allerdings mit den Mitteln und Methoden des Internet-Zeitalters. Sie wollen eine hochflexible Fabrikwelt schaffen, in der jeder Kunde Schuhe und Handys, Pumpen und Zahnräder genau in der Ausführung bekommt, die er gerne hätte. Jedoch „zu den Kosten einer Massenproduktion“, sagt Kagermann, heute Präsident der Technikakademien in Deutschland (Acatech).

Wie digitale Fabriken funktionieren

Bezahlbare Vielfalt für alle, das Einzelstück vom Band – bis vor Kurzem noch bezweifelten Produktionsexperten, dass sie den vermeintlichen Widerspruch auflösen könnten. Doch nun wird genau das Realität – getrieben von einer bisher nicht gekannten Digitalisierung auch der Fabriken.

Büros und unser Privatleben hat die Allgegenwart von Computer, Mobilfunknetzen und Internet schon umgestülpt. Ständige Erreich- und Verfügbarkeit, arbeiten von praktisch jedem Ort der Welt aus, kleine Programme, sogenannte Apps, die Tipps für praktisch jede Lebenslage aufs Handy spielen, sind nur einige Beispiele für den radikalen Wandel unseres Alltags.

Der erfasst nun auch die Maschinenhallen. Glaubt man den Prognosen der Vordenker, waren die Folgen von Web 2.0 und E-Mail-Verkehr harmlos gegenüber dem, was sich in den Fabriken anbahnt. Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 zünden Forscher und Unternehmen dort gerade die vierte Stufe der industriellen Revolution: Nach Dampfmaschine, Fließband und Computerisierung der Büros geht es jetzt um die Integration der Internet-Technologien in die Produktion.

Rasanter Wandel

Forsche testen ihre Entwicklungen im Bremer Institut für Produktion und Logistik (Biba) Quelle: Presse

Neben die allgegenwärtige Kommunikation von Menschen mit Menschen tritt die noch viel umfassendere der Maschinen. Es geht um die totale Vernetzung von Bauteilen, Werkzeugen und Transportbehältern zum Internet der Dinge. Und dieser Wandel vollzieht sich rasend schnell: „Schon Ende des Jahrzehnts“, prognostiziert Dave Evans, Chef-Zukunftsplaner beim Netzausrüster Cisco, „werden weltweit 50 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein.“ Heute sind es erst rund zehn Milliarden.

Wie diese neue Wunderwelt der Produktion einmal aussehen kann, lässt sich in Deutschlands derzeit wohl modernster Fabrik schon besichtigen. Sie steht im Nordosten Bremens gleich neben der Universität und ist in einer Halle des Bremer Instituts für Produktion und Logistik (Biba) untergebracht. Hier unterziehen die Protagonisten der autonomen Fabrikation ihre Ideen dem Realitätscheck.

Zwar ist die Fabrik bisher nicht mehr als ein Prototyp – noch dazu einer, der kaum mehr Platz beansprucht als ein Badmintonfeld. Doch die Erwartungen an die kleine Anlage sind riesig: Die Biba-Forscher erproben dort das Konzept einer Fabrik, in der nicht mehr Produktionsplaner, sondern die Produkte selbst ihre Herstellung steuern. Es ist der endgültige Bruch mit dem etablierten, aber starren Konzept der Fließbandfertigung.

Die Forscher simulieren die Herstellung von Autorücklichtern in drei Varianten. Dafür haben sie die Reflektoren mit winzigen Chips bestückt, die an die fünf Montagestationen funken, ob sie mit hellen oder farbigen Birnen, mit weißen oder bunten Blenden ausgerüstet werden sollen.

Was, wo, wie produziert wird, hätte bisher ein Mensch entschieden. Nun aber handeln die Reflektoren im Dialog mit den Maschinen aus, welcher Automat den Zusammenbau übernimmt, weil er gerade frei ist und über die notwendigen Bauteile verfügt. Sind sie sich handelseinig, bringt ein Werkstückträger das Gehäuse zur jeweiligen Station. Veigt ist zufrieden: „Prinzipiell funktioniert die Selbststeuerung, das haben wir hier bewiesen.“

Für die Arbeitswelt bringt das radikale Veränderungen. Denn die Bediener künftiger, autonomer Produktionslinien müssten im Prinzip nicht einmal mehr im Werk anwesend sein, berichtet Biba-Projektleiter Marius Veigt schmunzelnd. „Theoretisch können sie die Produktion genauso gut per Smartphone oder Tablet-PC von zu Hause aus überwachen.“

Acatech-Chef Kagermann hat keine Zweifel, dass sich die Prinzipien der Bremer Modellfabrik auf die gesamte Industrie übertragen lassen. Er erwartet sogar, dass die Selbststeuerung der Produktion je nach Branche Produktivitätssprünge von bis zu 50 Prozent auslösen kann, begleitet von massiven Material- und Energieeinsparungen.

Selbst beim Auto, heute schon Symbol für individualisierte Fließbandfabrikation, sehen Vordenker wie John Rogers noch Potenzial für eine Explosion der Produktvielfalt. Rogers ist Mitgründer von Local Motors (LM) im US-Bundesstaat Arizona und arbeitete zuvor für McKinsey als Unternehmensberater. Er setzt auf einen Trend, der heute schon die Innovationsfähigkeit der Internet-Welt bestimmt: die Idee der Open Innovation, in der die Zusammenarbeit von Kunden, internen Ingenieuren und externen Enthusiasten die Entwicklungsgeschwindigkeit hoch- und die Kosten nach unten treibt.

Wenn aber die Entwicklung eines Autos nurmehr wenige Millionen statt einer Milliarde Dollar kostet wie heute, rechnet Rogers vor, müssen die Hersteller nicht mehr Zehntausende Exemplare von einem Modell verkaufen, um ihre Investition zurückzuverdienen. „Das Geld, das heute in hohe Stückzahlen fließt, kann die Branche dann in die Bandbreite der angebotenen Produkte stecken“, sagt er.

Dass das funktioniert, hat LM bereits bewiesen. Für die US-Regierung entwarf das Startup mit Unterstützung der Netzgemeinde einen leichten Militärtransporter. Nicht einmal sechs Monate brauchten die LM-Techniker dafür und nur einen Bruchteil üblicher Budgets.

Schmuck aus dem Drucker

Was alles aus dem 3D-Drucker kommt
3D-gedrucktes Kleid
Obst muss nicht zwangsläufig auf Bäumen wachsen: Das britische Unternehmen "Dovetailed" hat nun einen 3-D-Drucker entwickelt, der auch Obst druckt. Das Gerät kombiniert dabei "Tröpfchen mit verschieden Geschmäckern", die dann mit Hilfe von Molekularküche zu einer Frucht geformt werden. Das bedeutet: Dem Fruchtmus wird Natriumalginat beigemischt. Am Wochenende wurde der 3D-Drucker im Rahmen der Tech Food Hack in Cambridge vorgestellt. Quelle: dpa
Hedwig Heinsmann, Architekt aus Amsterdam, will die Baubranche revolutionieren und vor allem umweltfreundlicher machen. Er arbeitet bei Dus Architects, einem Architekturbüro, das das erste Haus aus dem 3D-Drucker zu bauen versucht. Bisher stehen nur einige, 180 Kilogramm schwere Bauteile des Hauses. Innerhalb von drei Jahren soll daraus im Lego-Verfahren ein Haus mit 13 Räumen entstehen. Quelle: obs
In Wales haben Chirurgen ein Gesicht mit Teilen aus dem 3-D-Drucker repariert. Stephen Power hatte sich nach einem Motorradunfall den Oberkiefer, die Nase und die Wangenknochen gebrochen. Um die neue Gesichtsform möglichst realistisch darzustellen, haben die Ärzte einen CT-Scan von Powers Schädel gemacht, um daraus ein Modell zu drucken, auf dessen Grundlage Anleitungen und Platten gedruckt wurden. Durch diese Methode konnten die Knochen im Gesicht wieder an die richtigen Stellen gebracht und durch Platten zusammengesetzt werden. Seit dem Unfall war der 29-jährige so entstellt, dass er nur noch mit Sonnenbrille und Hut das Haus verlassen hat. Die Ergebnisse seien "vollkommen lebensverändernd", sagte Power dem Rundfunksender BBC. "An dem Tag, an dem ich aufwachte, konnte ich den Unterschied sofort sehen." - Die ganze Geschichte auf bbc.com Quelle: Screenshot
Das 3D-Drucker sogar Organe drucken können, ist nicht neu. Doch nun zeigt ein konkreter Fall, wie 3D-Druck leben retten kann. Der 14 Monate alte Roland Lian Bawi litt an einem schweren Herzfehler. Der kleine Junge hatte Löcher in der Herzwand, die sich nicht von alleine schließen wollten. Um die komplizierte Operation üben zu können, erstellte der Arzt Erle Austin ein perfektes Modell des erkrankten Organs. So konnte das Operationsteam vor dem schwierigen Eingriff die Abläufe trainieren. Die Behandlung verlief erfolgreich. Quelle: 3dprint.com Quelle: dpa
Gestatten: Das ist Toothless, der kleine blaue Drache. Sie kann zwar kein Feuer spucken, dafür aber ein kleines Mädchen sehr glücklich machen. Die siebenjährige Sophie hatte von ihrem Vater von all den wundersamen Sachen gehört, die schon mit 3D-Druckern hergestellt werden können, und schickte kurzerhand einen Brief an die Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) mit der Bitte, einen Drachen für sie zu erschaffen. Die Forscher ließen sich nicht lange bitten und erschufen diesen kleinen blauen Drachen aus Titan für Sophie - sie war völlig aus dem Häuschen und möchte nun Wissenschaftlerin werden, wenn sie groß ist.
Zu Weihnachten wird gebastelt. Der Siemens Forscher Olaf Rehme hat dafür nicht Schere und Papier in die Hand genommen, sondern seinen 3D-Drucker angeworfen. Als private Spielerei druckt er Weihnachtsbäume aus superhartem Spezialstahl. Siemens stellt aus diesem Material Brenner für Gasturbinen her. Das Unternehmen nutzt die Technologie, um sich die komplexe Ersatzteil-Lagerung zu sparen. Außerdem lassen sich Formen drucken, die mit anderen Fertigungsmethoden unmöglich sind. Quelle: PR

Die Revolution von Fertigungssteuerung und Innovationsmanagement geht einher mit einem ebenso radikalen Umbruch in den Fertigungstechnologien – allen voran der Verbreitung sogenannter 3-D-Drucker. Sie markieren die Abkehr vom Konzept, Bauteile herzustellen, in dem man nicht benötigtes Material wegfräst oder abschleift. Die neue Technologie lässt Werkstücke nur da entstehen, wo tatsächlich Material benötigt wird. Das senkt den Rohstoff- und Fertigungsaufwand drastisch.

Auswahl von 3D-Druck-Verfahren

Lange war das nur im Laboreinsatz und zu immensen Kosten möglich. Nun aber gibt es Maschinen für den Privatgebrauch bereits für weniger als 500 Euro, mit denen jedermann zum Fabrikanten werden und beispielsweise Modeschmuck oder Spielsachen fertigen kann. Daneben erschließen Preisverfall und Leistungsschub der Technik auch in der Industrie neue Einsatzfelder. Dentallabors produzieren Zahnersatz damit, Boeing komplette Flugzeugbauteile. Die US-Weltraumbehörde Nasa testet, ob die 3-D-Drucker Astronautennahrung herstellen könnten.

Und das ist nicht die einzige radikale Neuerung, die gerade die Spielregeln der industriellen Welt durcheinanderwirbelt. Die universelle Vernetzung im Internet der Dinge führt dazu, dass bald jedes Produkt einen Prozessor, einen Funkchip und ein digitales Gedächtnis besitzt. So lassen sich Bauteile orten, aus der Ferne überwachen und per Datennetz mit neuer Software bestücken. Digitalisierung und Erreichbarkeit schaffen so ganz neue attraktive Märkte für internetbasierte Dienstleistungen rund um die Produkte.

Beispiele dafür gibt es bereits. BMW und Audi etwa entwickeln App-Stores, die Autobesitzern Musiktitel, Reiseführer und Navigationskarten zum Herunterladen anbieten. Auch an neuen Reparaturservices arbeiten die Entwickler: Sensoren registrieren, wann die Bremsbeläge abgefahren sind, und melden das via Bordcomputer an eine Werkstatt des Herstellers, die gleich Reparaturtermine anbietet.

Bosch wiederum will Kunden Software verkaufen, die den Energieverbrauch von Maschinen drastisch reduziert. Dazu sammeln und analysieren die Stuttgarter akribisch, welche Betriebsdaten die Anlagen permanent via Internet übermitteln.

Bollwerk gegen Asien

Beide Trends – die individualisierte Produktion und intelligente Produkte – bergen nach Meinung von Frank Riemensperger ein historisch einmaliges Potenzial. Der Deutschland-Chef der Unternehmensberatung Accenture will es nutzen, um ein Bollwerk gegen die Abwanderung der Fertigung in asiatische Billiglohnländer zu errichten. Riemensperger ist überzeugt davon, dass dies gelingen kann. Denn vor allem deutsche Hersteller und ihre gut ausgebildeten Belegschaften verfügten über die Fähigkeit, die hohe Komplexität der sogenannten iProduction zu beherrschen. „Wir haben ideale Startvoraussetzungen“, betont er. Besonders Schlüsselbranchen wie Auto- und Maschinenbau, Elektro- und Medizintechnik könnten vom Zusammenwachsen von Internet und Produktion profitieren.

Das sieht auch die Bundesregierung so. Sie hat das Projekt Industrie 4.0 zu einem Schwerpunkt ihrer High-Tech-Strategie für Deutschland gemacht und pumpt in den nächsten Jahren 200 Millionen Euro in die Förderung internetbasierter Produktionssysteme und Dienstleistungen. Kanzlerin Angela Merkel fordert die Wirtschaft auf, rasch zu handeln: „Die Menschen lassen sich nicht mehr mit Massenprodukten abspeisen“, mahnt sie.

Wettbewerbsfähigkeit durch industrielles Internet

Diese Städte nutzen Technologien am schlausten
Karlsruhe in Baden-Württemberg erreicht im Smarter-Cities-Ranking des IT-Marktforschungsunternehmens IDC den zehnten Platz von insgesamt 52 untersuchten Städten mit mehr als 150.000 Einwohnern. IDC untersucht dabei, wie gut Städte Technologien einsetzen, um die Herausforderungen für Städte im 21. Jahrhundert zu bewältigen und dabei Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und die Verringerung von Co2-Emissionen in den Mittelpunkt stellen. Besonders gut schnitt Karlsruhe im Bereich Smart Government ab (Platz sechs). Dabei bewerteten die IDC-Experten vor allem, welche Möglichkeiten der Online-Beteiligung die Stadtverwaltung ihren Bürgern bereitstellt und welche Priorität die Stadtverwaltung der Umweltschutzpolitik einräumt. Zu sehen ist das Karlsruher Schloss vom Karlsruher Schlossgarten aus fotografiert. Quelle: dpa
Den neunten Platz erreichte die mittelfränkische Stadt Nürnberg. Am besten schnitt die Stadt in Bayern im Bereich Smart Mobilty ab (Platz sieben). In der Kategorie werteten die Experten aus, wie viele Ladestationen für Elektrofahrzeuge in der Stadt verfügbar sind. Gerade in diesem Bereich wurden große Diskrepanzen zwischen den untersuchten Städten deutlich. Die Spitzenreiter dieser Kategorie nahmen allesamt an Modellprojekten teil. Allerdings verfügten nur noch 7,7 Prozent der 52 untersuchten Städte mit mehr als 150.000 Einwohnern über gar keine Ladestationen. Quelle: dpa
Baden-Württembergs Landeshauptstadt Stuttgart erreichte beim IDC-Ranking den achten Platz. Besonders gut schnitt die Stadt in den Bereichen Smart Government und Smart Mobility ab. Stuttgart gehört zu den Modellregionen der Elektromobilität. Quelle: dpa
Nicht nur der Süden ist im Städte-Ranking stark: Bremen erreichte Platz sieben. Dabei erreichte die Hafenstadt im Bereich Smart Services sogar den ersten Platz. Dabei wurden öffentliche Sicherheit, Notfalldienste und fortschrittliche Dienstleistungen bewertet. So wurde beispielsweise untersucht, ob die Stadt ihren Bürgern unter der zentralen Behördennummer 115 behilflich ist. Quelle: dpa
Nordrhein-Westfalens größte Stadt Köln erreichte Platz sechs im Ranking der smartesten Städte. Besonders stark schnitt die Domstadt in den Kategorien Smart Goverment (Platz zwei) und Smart Services (ebenfalls Platz zwei) ab. Quelle: dpa
So richtig zufrieden dürfte die Stadt am Rhein mit der Platzierung dennoch nicht sein - denn Erzrivale Düsseldorf liegt mit Platz fünf knapp vor Köln. Gut schnitt die Landeshauptstadt Nordrhein-Westfalens vor allem bei den Smart Services und den Smart Buildings ab (jeweils Platz fünf). Beim Faktor Smart Buildings bewertete IDC vor allem die Effizienz und Qualität von Gebäuden in einer Stadt. Nach Angaben des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) sind über 40 Prozent der gesamten Endenergie in Deutschland auf die Gebäudeversorgung, mit einem großen Anteil der Wärmeerzeugung privater Haushalte, zurückzuführen. Quelle: dapd
Bayerns Landeshauptstadt München erreichte den vierten Platz. Die Bayern stehen vor allem im Bereich Smart Buildings (Platz zwei) besonders gut da. Quelle: ap

Das haben auch die drei großen Industrie-Vereinigungen erkannt, der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) und das Sprachrohr der IT-Industrie Bitkom. In einer gemeinsamen Geschäftsstelle wollen sie die Verschmelzung von IT- und Produktionswelt vorantreiben, über gemeinsame Projekte oder indem sie einheitliche Standards für die Datenkommunikation entwickeln. Das Ziel skizziert VDMA-Geschäftsführer Hartmut Rauen: „Die neue Weltsprache der Produktion muss aus Deutschland stammen.“

EU-Kommissionspräsident José Manuel Barroso würde sie gerne etwas europäischer klingen lassen. Doch auch er sieht im intelligenten Zusammenspiel von Produktion und Service den entscheidenden Hebel, den Industrieanteil an Europas Bruttoinlandsprodukt bis 2020 von heute knapp 16 auf 20 Prozent anzuheben. Das hat die Kommission als Ziel ausgegeben.

Um es zu erreichen und ihre globale Wettbewerbsfähigkeit auszubauen, brauchen Europa und Deutschland aber dringend ein neues Alleinstellungsmerkmal. Das industrielle Internet könnte dazu werden. Seine Entwicklung anzuführen, so sehen es die Brüsseler Kommissare, wird zur Schicksalfrage für den alten Kontinent.

Das wird schwierig genug. Denn auch die USA drängen mit Macht in das neue Geschäft. Ihr Vorteil: Mit Giganten wie Google, Amazon und Facebook dominieren sie das weltumspannende Datennetz, und sie sind besonders erfahren darin, es zu kommerzialisieren. Um mehr industrielle Arbeitsplätze gegen die Jobmisere zu schaffen, fördert Präsident Barack Obama innovative Fertigungsstrategien bis zum Ende seiner Amtszeit gleich mit einer Milliarde Dollar. Wer den Wettlauf gewinnt, ist noch nicht abzusehen.

Das Kräftemessen beginnt gerade erst. Nun geht es darum, wer die neuen Regeln und Prinzipien der Produktion als Erster beherrscht.

Die Bremer Fabrikforscher wollen weiter ganz vorne dabei sein. In einem neuen Projekt wollen sie ihre Erkenntnisse aus der Rücklichterproduktion jetzt auf den realen Fabrikalltag übertragen. Mit dem baden-württembergischen Antriebsspezialisten Wittenstein aus Igersheim in der Nähe von Würzburg bauen sie eine Zahnradproduktion nach den Prinzipien der Selbstorganisation auf. Spätestens 2015 sollen erste Probeläufe stattfinden.

Firmenchef Manfred Wittenstein ist ein überzeugter Pionier der Industrie-4.0-Bewegung. „Hier an der Spitze zu sein ist unabdingbar für die Sicherung des Produktionsstandorts Deutschland.“ Für dieses Ziel wagt er sich immer wieder auf Neuland.

In Zukunft sollen Kunden über Online-Portale direkt den Status ihres Auftrags abrufen können. Und nicht nur das: Dank der durchgängigen Vernetzung können sie die Ausführung der Zahnräder noch während der Produktion spezifizieren, zum Beispiel deren Geometrie ändern.

Auch deutsche Industrieikonen tasten sich in die neue Fertigungsphilosophie vor. Im Bosch-Motorenteilewerk in Homburg an der Saar lotsen kleine Funkchips blaue Kisten und ihren Inhalt präzise durch die Produktion: Gussstücke, Ventile und andere Teile, aus denen Einspritzdüsen für Dieselmotoren werden. Die unscheinbaren Chips führen alle notwendigen Informationen über die Bearbeitung mit.

Ökologisch und preiswert

Mit Daten gegen Stau und Krebs
Big Data gegen den Stau: Forscher arbeiten an Systemen, die Verkehrsdaten in Echtzeit auswerten. Ziel ist es, dank intelligenter Steuerung das tägliche Stop and Go auf den Autobahnen zu vermeiden. Die Informationen liefern Sensoren in den Autos und am Straßenrand. Ein Pilotprojekt läuft derzeit beispielsweise in der Rhein-Main-Region, allerdings nur mit rund 120 Autos. Langfristig ist sogar das vollautomatische Autofahren denkbar – der Computer übernimmt das Steuer. Quelle: dpa
Es waren nicht nur gute Wünsche, die US-Präsident Barack Obama zur Wiederwahl verholfen haben: Das Wahlkampf-Team des Demokraten wertete Informationen über die Wähler aus, um gerade Unentschlossene zu überzeugen. Dabei griffen die Helfer auch auf Soziale Netzwerke zurück. Quelle: dpa
Was sagen die Facebook-Freunde über die Bonität eines Nutzers aus? Das wollten die Auskunftei Schufa und das Hasso-Plattner-Institut in Potsdam im Sommer 2012 erforschen. Doch nach massiver Kritik beendeten sie ihr Projekt rasch wieder. Dabei wollten die beiden Organisationen lediglich auf öffentlich verfügbare Daten zugreifen. „Die Schufa darf nicht zum Big Brother des Wirtschaftslebens werden“, warnte etwa Verbraucherministerin Ilse Aigner ( CSU). Auch andere sind mit Big-Data-Projekten gescheitert. Quelle: dapd
Bewegungsdaten sind für die Werbewirtschaft Gold wert. Der Mobilfunk-Anbieter O2 wollte sie deswegen vermarkten und sich damit neue Einnahmequellen erschließen. Dafür gründete er Anfang Oktober die Tochtergesellschaft Telefónica Dynamic Insights. In Deutschland muss die Telefónica-Tochter allerdings auf dieses Geschäft verzichten: Der Handel mit über Handys gewonnenen Standortdaten sei grundsätzlich verboten, teilte die Bundesregierung mit. Quelle: AP
Welches Medikament wirkt am besten? Die Auswertung großer Datenmengen soll dabei helfen, für jeden Patienten eine individuelle Therapie zu entwickeln. So könnten die Mediziner eines Tages die Beschaffenheit von Tumoren genau analysieren und die Behandlung genau darauf zuschneiden. Quelle: dpa
Damit die Energiewende gelingt, müssen die Stromnetze intelligenter werden. Big-Data-Technologien können helfen, das stark schwankende Stromangebot von Windrädern und Solaranlagen zu managen. Quelle: dpa
Welche Geschenke interessieren welchen Kunden? Und welchen Preis würde er dafür zahlen? Der US-Einzelhändler Sears wertet große Datenmengen aus, um maßgeschneiderte Angebote samt individuell festgelegter Preise zu machen. Dabei fließen Informationen über registrierte Kunden ebenso ein wie die Preise von Konkurrenten und die Verfügbarkeit von Produkten. Die Berechnungen erledigt ein Big-Data-System auf der Grundlage von Hadoop-Technik, an dem der Konzern drei Jahre gearbeitet hat. Quelle: dapd

Erst die Vernetzung hat das Tor zur vierten industriellen Revolution weit aufgestoßen. Am Ende der Entwicklung, glauben Experten wie Acatech-Präsident Kagermann, vergeben Unternehmen Aufträge in globalen Produktionsnetzwerken dorthin, wo gerade Kapazitäten frei sind und das benötigte Material am preiswertesten und zugleich ökologischsten zu beschaffen ist. Außerdem wenden sich die Hersteller von den heutigen Mammutfabriken ab. Stattdessen rücken sie mit kleinen, flexiblen Werken nah an ihre Kunden heran.

Organisieren die Unternehmen ihre Produktion zudem künftig in Kreisläufen, bei denen Materialien und Energie größtenteils zurückgewonnen werden, ist ein weiterer Schritt in eine grüne Wirtschaft getan. Der Leiter des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Thomas Bauernhansl, ist überzeugt, dass diese Materialwende kommt. „Verschwender riskieren ihre Wettbewerbsfähigkeit, weil ihnen die Kosten davonlaufen.“

Die digitalen Gedächtnisse in den Chips, mit denen alle Produkte künftig ausgestattet sein werden, erleichtern es, ihnen ein zweites Leben einzuhauchen. Denn die darauf gespeicherten Daten verraten, aus welchen Materialien sie bestehen und wie die sich recyceln lassen. Experten der britischen Ellen MacArthur-Stiftung errechneten, dass die Nahrungs-, Verpackungs- und Bekleidungsindustrien jährlich global 500 Milliarden Euro sparen könnten, wenn sie möglichst viele Ausgangsstoffe wiederverwerten.

Acatech-Präsident Kagermann ist sich sicher: Zählt man alle Effizienzgewinne von Industrie 4.0 zusammen, lassen sich Energie- und Ressourceneinsparungen von 20 bis 25 Prozent realisieren.

Dabei ist noch gar nicht ausgemacht, wie die Produktionswelt des Industrie-4.0-Zeitalters genau aussehen wird. Ebenso wenig, was der Totalumbau der Fabriken kostet. Einig sind sich die Fachleute aber darin, dass sich die Arbeitsinhalte der Fabrikbeschäftigten massiv verändern.

In Arbeit
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Statt für ermüdende Fließbandarbeit würden sie künftig vermehrt für kontrollierende und dirigierende Funktionen gebraucht, sagt Fraunhofer-Präsident Reimund Neugebauer voraus. Ob die mit der Selbstorganisation einhergehende weitere Automatisierung der Fertigung Arbeitsplätze kostet oder zusätzliche schafft, darüber streiten die Experten noch.

Ganz Mutige, wie der Chefökonom des US-Industriekonzerns General Electric, Marco Annunziate, glauben sogar an ein neues Wirtschaftswunder. Wegen seiner höheren Produktivität, zitiert er das Ergebnis einer hausinternen Studie, könnte das industrielle Internet die Einkommen der Menschen um bis zu 30 Prozent erhöhen. Allerdings werden nach Meinung von Accenture-Chef Riemensperger noch zehn Jahre verstreichen, bis die ersten Fabriken komplett digitalisiert sind.

Das Warten aber, versprechen die Verfechter, werde sich lohnen: Die Produktionswelt wandelt sich zu einer Wünsch-dir-was-Ökonomie. Spaß garantiert.

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