Die Fabrik der Zukunft setzt sich aus Technologien zusammen, die sich bereits deutlich abzeichnen als dominante Zukunftstechnologien, da ihr bisheriger Einsatz selbst in unausgereifter Form bereits hervorragende Resultate aufweisen. Andere Technologien sind bereits seit vielen Jahren im Einsatz und dürften nun durch die Verbindung mit anderen Maschinen und Technologien ihr ganzes Potenzial ausspielen.
Die folgenden fünf Trends werden uns in den nächsten Jahren begleiten:
1. KI-Projekte werden wirtschaftlich erfolgreich
Während Künstliche Intelligenz (KI) durch Smartphones, Fitnesstracker oder sonstige Smart Assistants Einzug in die eigenen vier Wände gehalten hat, hat die verarbeitende Industrie gerade erst begonnen, ernsthaft über die Integration von KI nachzudenken. Die Produktionslinie der Zukunft wird sich jedoch in hohem Masse auf KI stützen, wenn es um automatische Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), visuelle Qualitätsprüfung und die Optimierung von Fertigungsprozessen geht. KI wird der Vision einer vollautomatischen Fabrik den Weg ebnen, die flexibel Waren in kleinen Produktionsmengen herstellt – bis hin zu «Losgrösse Eins».
In den nächsten Jahren werden neue KI-basierte Applikationen auf den Markt kommen, die nicht nur technologisch interessant, sondern auch wirtschaftlich relevant sein werden. Letztendlich wird KI flexiblere und leistungsstärkere Maschinen-Software ermöglichen, die durch herkömmliche Programmierung nicht möglich wäre.
TRENDS IM MASCHINEN- UND ANLAGENBAU IN 2021
Industrieverbände und ihre Agenden 2021
2. Die Funktionalität von Maschinen wird in der Simulation validiert
Die steigende Komplexität von Maschinensoftware sowie die fortschreitende Modularisierung moderner Produktionsanlagen haben dazu geführt, dass im Vorfeld immer weiterreichende Simulationen erforderlich sind. Die Tatsache, dass der internationale Reiseverkehr zu Inbetriebnahme- oder Servicezwecken in diesen Tagen deutlich zurückgegangen oder in einigen Fällen sogar zum Erliegen gekommen ist, verstärkt diesen Trend.
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Funktionstests von Produktionsanlagen werden zukünftig mit umfassenden Modellen zur Simulation und zur virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt. Die Fabrik der Zukunft wird zweimal aufgebaut – erst virtuell, dann physisch. Ein digitales Abbild, das kontinuierlich mit Live-Daten gespeist wird, wird während der gesamten Lebensdauer der Maschine als digitaler Zwilling Auskunft über deren Zustand geben, was letztendlich Einsätze vor Ort zur Ausnahme machen wird.
3. Verschmelzung von Produktionshalle und Büro
Durch die Verbindung von modularisierten Maschinen über standardisierte Protokolle wie OPC UA TSN oder den Wechsel von Kabelverbindungen hin zu drahtlosen Protokollen wie 5G wird auch der IT-Bereich eine Veränderung erleben. Programme, die auf Industrie-Steuerungen, Edge-Geräten und Cloud-Systemen laufen, werden noch enger mit Apps und Dashboards zusammenarbeiten und schliesslich den Fertigungsbereich und den Bürobereich verschmelzen lassen.
Zunehmend leistungsfähigere Hardwaresysteme werden nicht nur die Ausführung komplexer KI-Algorithmen auf Produktionsgeräten ermöglichen, sondern auch eine neue Ebene der Mensch-Maschine-Interaktion durch die automatisierte Verarbeitung von Textdaten und Spracherkennung einleiten, die in der Konsumgüterindustrie bereits mit intelligenten Sprachassistenten weit verbreitet ist.
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4. Roboter und autonome Systeme automatisieren die Produktion
Die flexible Produktion in der Fabrik der Zukunft erfordert Roboter und autonome Handhabungssysteme, um sich schneller an wechselnde Anforderungen anzupassen. Während das klassische Programmieren und Trainieren von Robotern nicht dazu geeignet ist, das System auf die Verarbeitung von grossen und schnell wachsenden Mengen unterschiedlicher Güter vorzubereiten, werden Handhabungsgeräte dies in Zukunft durch Reinforcement Learning und andere KI-Techniken automatisch lernen. Die Voraussetzungen dafür – hohe Rechenleistung und grosse Datenmengen – sind in den letzten Jahren geschaffen worden.
5. Mehr Möglichkeiten für Ingenieure mit erweitertem Domänenwissen
Nachdem dieses Jahr gezeigt hat, wie wichtig Digitalisierung ist, werden die nächsten Jahre offenbaren, wer für die Fabrik der Zukunft bereit ist und wer nicht.
Unternehmen, die sich erfolgreich den Herausforderungen und Chancen einer zunehmend digitalen und virtuellen Welt stellen, werden dies mit Teams aus Ingenieuren mit erweiterten Domänenkenntnissen tun, d.h. mit solchen, die in der Lage sind, Domänenwissen mit Fachkenntnissen in Technologie und Tools von Unternehmen wie Mathworks zu kombinieren. Um für eine Zukunft gerüstet zu sein, in der Industrie 4.0 nur der Anfang ist, müssen Unternehmen, die Industrieanlagen bauen und betreiben, deshalb ihre Stellenausschreibungen überarbeiten und Ingenieure mit einem vollkommen veränderten Anforderungsprofil einstellen.
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