Die vierte industrielle Revolution ist in vollem Gange: Nach der Dampfmaschine, der Massenproduktion und der Digitalisierung werden heute Objekte intelligent und kommunizieren miteinander. Das Internet der Dinge wird zur Realität und löst sich von den bisherigen hierarchischen Prozessdefinition ab. Wir brauchen neue Strukturen und neue Kommunikationsformen - ein spannendes Feld für Entwickler.
Was wird aus unserer Prozesswelt
Maschinen, Werkzeuge, Sensoren und vieles mehr sind mit einer Intelligenz ausgestattet. Sie tauschen autonom Informationen aus, agieren, erfassen Zustände und messen Umweltdaten. Wenn physische Objekte sich untereinander austauschen und sogar Entscheidungen treffen, was wird dann aus unserer Prozesswelt?
Diese Form der Intelligenz löst die hierarchische Prozessdefinition ab: Die sogenannten Cyber-physischen Systeme erfüllen letztendlich – genauso wie Menschen – Missionen anhand definierter Vorgaben wie Zeit und Qualität. Prozesse werden also in Form einer Zielvorgabe definiert und in verschiedene Missionen heruntergebrochen. Welches Cyber-physische System die Mission auf welche Art und Weise durchführt, ist für die normative Ebene irrelevant.
Abbildung 1: Der Wandel zu Industrie 4.0
Der Wandel vom Internet der Dinge wird sich auf unterschiedlichen Ebenen vollziehen. Auf der organisatorischen Ebene ist eine Transformation hin zum Internet der Dienste - vor allem durch Cloud-basierte Anwendungen - zu erwarten. Auf der operativen Ebene werden sich immer mehr Cyber-physische Systeme entwickeln, die nach dem Prinzip des Internets der Dinge handeln.
Der Mensch als Cyber-physisches System
Welche Rolle nimmt der Mensch in der digitalisierten Welt ein? Ein möglicher Ansatz ist die Einbindung des Menschen in der Form eines Avatars. Der Begriff beschreibt nicht nur die digitale Repräsentation des Menschen in einem Industrie-4.0-System. Es handelt sich dabei auch um ein universelles Hardware-Device, das in beliebigen Prozessen anwendbar ist. Es ist auch in der Lage, mit Industrie-4.0-Systemen zu kommunizieren. Durch dieses Prinzip ist die Mensch-Maschine-Schnittstelle stets dieselbe – und dies bei gleichzeitiger Einsatzfähigkeit in beliebigen Anwendungen.
Um zu zeigen, wie ein solches Device funktioniert, präsentierte das Fraunhofer IML zur Logimat 2014 erstmals den „Coaster“ (siehe Abbildung 2). Nach dem Motto „Alles Wichtige passt auf einen Bierdeckel“ soll dieses industriefähige Gerät das Standard-Device für die Logistik darstellen. Der Coaster übernimmt die Funktion des Avatars und ist für beliebige Zwecke in der Logistik einsetzbar. Welche Funktion er ausführt, entscheidet die App, die auf dem Coaster läuft. Nach dem bekannten App-Store-Prinzip sollen hoch individualisierbare Anwendungen entstehen, die den Coaster in Industrie-4.0-Abläufe integrieren.
Abbildung 2: Das Standard-Device der Logistik in Industrie 4.0, der Coaster
Unterschiedliche Treiber beschleunigen diese Revolution erheblich: Zum einen werden die benötigten Hardware-Komponenten immer günstiger und wesentlich kleiner. Zum anderen sorgen Cloud-basierte IT-Landschaften für eine einfachere Einbindung der Hardware.
Aus technischer Sicht stellen die Anstrengungen im Bereich der Radio-Frequenz-Identifikation (RFID) ein Meilenstein in der Identifikations-Technologie dar. Mit dieser Technologie können alle notwendigen Informationen in Echtzeit unternehmensübergreifend zur Verfügung gestellt werden. Was in vielen Fällen allerdings sehr wenig Beachtung gefunden hat, ist die Frage nach der Informationsverarbeitung, nach den verfügbaren Standards sowie den verarbeitenden Systemen.
Jedes physisches Objekt, das individuell identifizierbar ist, muss systemseitig auch berücksichtigt werden. Aufgrund der immensen Datenmenge ist es gar nicht möglich, massenhaft Daten zu erzeugen und zu speichern und erst im Nachhinein zu überlegen, was man damit macht. Vielmehr gilt es, diese vor Ort am Objekt in Echtzeit zu verarbeiten und dann relevante Informationen in die Cloud zu geben. Industrie 4.0 greift genau diesen Punkt auf und rückt ihn in den Mittelpunkt.
