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Industrie 4.0

Der Begriff Industrie 4.0 steht weltweit als Synonym für die Vision einer Produktions- und Arbeitswelt von morgen, die sich durch zunehmende Vernetzung und Digitalisierung auszeichnet. Durch das Zusammenspiel von IT, Automatisierungstechnik und Elektronik werden in der zukünftigen Fabrik Produkte und Produktionssysteme miteinander kommunizieren. Die damit verbundene Digitalisierung von Wertschöpfungsstrukturen führt u.a. zu einer Einbindung von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse, zu neuen Formen der Zusammenarbeit (z.B. in der Zulieferkette) und zu neune dienstleistungsorientierten Geschäftsmodellen.

Ausgehend von der Entwicklung der Produktion in Industrienationen kann die Entwicklung hin zu Industrie 4.0 folgendermaßen beschrieben werden: Nach Mechanisierung (Wasser- und Dampfkraft), Elektrifizierung (Massenfertigung mit Hilfe von elektrischer Energie) und Informatisierung (Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung) der Industrie bedeutet die 4. Industrielle (R)Evolution beispielsweise, dass Unternehmen zukünftig ihre Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel als Cyber-Physical Systems (CPS) weltweit vernetzen, wodurch beispielsweise Produkte intelligent werden, d. h. eindeutig identifizierbar und jederzeit lokalisierbar sind und ihre Historie, ihren aktuellen Zustand sowie alternative Wege zum Zielzustand kennen.

Industrie 4.0 ist vor dem Hintergrund der strategischen Ausrichtung der Innovationspolitik des Landes (Innovationsstrategie RLP), der allg. industriestrukturellen Prägung von Rheinland-Pfalz (überwiegend KMU), der Aktivitäten einzelner herausragender Akteure (u.a. SmartFactory in Kaiserslautern, TU Kaiserslautern), der allg. Stärkung des Produktions- und Fertigungsstandorts Rheinland-Pfalz sowie der Verbesserung der Umfeldbedingungen für mittelständische Betriebe von hoher Bedeutung für Rheinland-Pfalz.

Seit seiner Entstehung im Jahr 2011 ist der Begriff Industrie 4.0 eng mit dem Technologie- und Wissenschaftsstandort Kaiserslautern verbunden. Hier wurde im Umfeld der Technischen Universität und der ansässigen Forschungsinstitute die Basis für Industrie 4.0 gelegt und erstmals praxistaugliche Anwendungen realisiert. Unter der Leitung der Technologieinitiative Smart Factory in Kaiserslautern soll ab Januar 2016 eines fünf bundesweit fünf Kompetenzzentren Mittestand 4.0 aufgebaut werden.

Die SmartFactoryKL ist eine europaweit einzigartige, herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform, in der innovative Informations- und Kommunikationstechnologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung getestet und weiterentwickelt werden. Unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ ist es Ziel, ausgereifte Informationstechnologien in die Fabrikautomation zu integrieren und dem Werker als Unterstützung zur Hand zu geben. Die aus dem Konsumgüterbereich bekannten Geräte und Anwendungen sowie Kommunikationssysteme sollen die traditionelle Arbeitsweise in der Industrie bereichern und den Weg zu flexibleren und effizienteren Konzepten im zukünftigen Fabrikbetrieb eröffnen.

Seit nunmehr zehn Jahren erforscht, entwickelt und realisiert die SmartFactoryKL die Vision von Industrie 4.0. Vor allem in den Bereichen Automatisierungstechnik und Mensch-Maschine Interaktion konnten wichtige Fortschritte erreicht werden und die Flexibilisierung der industriellen Produktion Stück für Stück in die Realisierung überführt werden. Zusammen mit den aktuell 39 Mitgliedern, darunter auch rheinland-pfälzische Unternehmen BASF SE, Johnson Controls, Keiper GmbH & Co. KG, KSB AG, MiniTec GmbH & Co.KG oder Wipotec GmbH, fungiert die SmartFactoryKL als Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie. Die Mitglieder arbeiten zusammen mit der SmartFactoryKL und in Gemeinschaftsprojekten mit anderen Mitgliedern an marktreifen Lösungen für die Produktion von morgen. Auch das Land Rheinland-Pfalz hat engen Bezug zu dieser einzigartigen Plattform und unterstützt mit gemeinsamen Projekten.

Unter der Leitung der SmartFactoryKL wird ab Januar 2016 eines von bundesweit fünf Kompetenzzentren Mittelstand 4.0 aufgebaut und betrieben werden. Das Kompetenzzentrum will sowohl kleine und mittlere Unternehmen als auch Handwerksbetriebe über die Vorteile des Einsatzes von Industrie 4.0-Technologien informieren. Gemeinsam mit verschiedenen Partnern aus Wirtschaft und Gesellschaft sollen dabei innerhalb von drei Jahren die Grundlagen für die digitale Transformation der Unternehmen und Betriebe gelegt werden.

Mitglieder: 38
Gründung: 2005
Quelle: Industriekompass 2015 Rheinland-Pfalz
www.smartfactory-kl.de

In Rheinland-Pfalz arbeiten verschiedene Akteure aus Universitäten, Hochschulen und anwendungsorientierten Forschungsinstituten im Rahmen ihrer Forschungs- und Entwicklungstätigkeit an unterschiedlichen Aspekten und Fragestellungen von Industrie 4.0.

Im Land widmen sich insbesondere im Umfeld von Kaiserslautern verschiedene Lehrstühle und Forschungseinrichtungen einzelnen Aspekten des Komplexes Industrie 4.0: Neben den Lehrstühlen für Virtuelle Produktentwicklung (VPE) und für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK) beschäftigen sich in Kaiserslautern der Forschungsschwerpunkt AmSys – Ambient Systems (Technologien und Anwendungen von eingebetteten Systemen), das Graduiertenkolleg "Physical Modeling for Virtual Manufacturing Systems and Processes” und das Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) mit Fragen zu Industrie 4.0. Darüber hinaus forcieren Netzwerke und Cluster wie der Commercial Vehicle Cluster oder der BMBF-Spitzencluster „Softwarecluster“, die Fraunhofer-Allianz Big Data und die Science Alliance Forschung und Entwicklung zu relevanten Teilaspekten.

Ergänzend zu den eher technologieorientierten Fragestellungen der Wissenschaftsakteure und Unternehmen im Land, widmet sich das Institut für Technologie und Arbeit e.V. den Aspekten der Veränderung von Arbeit in soziotechnischen Systemen. Konkret im Blick sind dabei auch technische, organisatorische und personelle Anforderungen bei der Gestaltung von Arbeit in der sich ändernden Produktionswelt.

Die komplexen Herausforderungen, die mit der zunehmend digitalisierten Wertschöp-fungsstruktur einhergehen, lassen sich oftmals nur im Verbund erfolgversprechend angehen. Der Großteil der Akteure im Land arbeitet deshalb nicht ausschließlich unabhängig von anderen, sondern nutzt im Rahmen spezifischer Fragestellungen Synergien durch Vernetzung und Kooperation.

So hat das Kaiserslauterer Innovationszentrum Applied System Modeling for Computational Engineering (ASM4CE, getragen durch das Land Rheinland-Pfalz und die Fraunhofer-Gesellschaft) die Förderung von fach- und institutsübergreifenden Kooperationen zwischen dem Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software-Engineering IESE, dem Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und der Abteilung Mate-rialcharakterisierung und -prüfung des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM sowie den Fachbereichen Informatik, Mathematik, Maschinenbau und Verfahrens-technik, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Bauingenieurwesen der TU Kaiserslautern zum Ziel. Mit Themen wie “Virtuelles Design von Leichtbaukomponenten“, „Prognostics in eingebetteten Systemen“ und „Cyber-Physical Systems“ leistet das Innovationszentrum spezifische Beiträge im Bereich Industrie 4.0.

Die Initiative “Center for Smart Systems Engineering (cSSE) – Interdisziplinäre Forschung im Themenbereich Smart Systems Engineering” setzt auf die Vernetzung zwischen den Landesforschungsschwerpunkten AmSys und dem Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie, der universitären Forschungsgruppe Industrie 4.0 und den außeruniversitären For-schungsinstituten der Science Alliance Kaiserslautern e.V. (z.B. DFKI, Fraunhofer IESE und ITWM) am Wissenschaftsstandort Kaiserslautern sowie auf gemeinsame For-schungsaktivitäten mit nationalen und internationalen Partnern. Ein inhaltlicher Fokus liegt in der Entwicklung, Simulation und Absicherung Smarter Produkte und Smarter Fabriken und den dazugehörigen Dienstleistungen.

Quelle: Industriekompass 2015 Rheinland-Pfalz

Deutschland ist weltweit einer der konkurrenzfähigsten Industriestandorte und führender Ausrüster industrieller Produktionsanlagen. Industrie 4.0 bietet dabei die Chance, Produk-tionen im Land zu halten, aufzubauen oder zurückzuholen. Durch die mit Industrie 4.0 einhergehende weitreichende Informationsverfügbarkeit ergeben sich Effizienzpotenziale durch erhöhte Wandelbarkeit der Produktion, die Verringerung von Verlusten vor allem bei der produktindividuellen Massenproduktion sowie neue Möglichkeiten im Bereich der Hochpräzisionsfertigung in kleinen Stückzahlen. Darüber hinaus sind eine Reihe neuer Geschäftsfelder durch Mehrwertdienste zu den eigenen Produkten möglich. Gerade vor diesem Hintergrund ist Industrie 4.0 auch für den starken Industriestandort Rheinland-Pfalz mit seiner überdurchschnittlichen mittelständischen Prägung von besonderer Bedeutung.

Insbesondere mit Blick auf die in Rheinland-Pfalz stark vertretenen Branchen wie dem Fahrzeugbau (Jahresumsatz 11,3 Mrd. Euro) sowie dem Maschinenbau (Jahresumsatz 8,5 Mrd. Euro) ergeben sich relevante Markchancen für die rheinland-pfälzische Industrie. Gerade in diesen Branchen ist davon auszugehen, dass mit Industrie 4.0 verbundene Produktionsprozesse und Industrieanlagen in naher Zukunft vermehrt Anwendung finden werden und schließlich auch auf andere Branchen innerhalb der gesamten Wertschöp-fungskette ausstrahlen werden.

Industrie 4.0 berührt mehrere spezifische Potenziale und Stärken in Wissenschaft und Wirtschaft in Rheinland-Pfalz (siehe auch Innovationsstrategie):

- „Mikrosystemtechnik, Sensorik, Automation“ originär, als Grundbestandteile der auto-matisierten digitalen Produktionswelt,

- „Informations- und Kommunikationstechnik, Softwaresysteme“ als Vernetzungsvo-raussetzung und Grundlage für die in diesem Kontext maßgeblichen Themen Datensicherheit, Datenübertragung und Cloud Computing,

- „Werkstoffe, Material- und Oberflächentechnik“ für die in diesem Kontext unabdingbaren Fertigungstechnologien, wie beispielsweise die photonische/lasergestützte Mikro-materialbearbeitung als Produktionsschritt einer Fertigung.

- „Automobil- und Nutzfahrzeugwirtschaft“, da hier zahlreiche Hersteller und Anwender von Produktionstechnik zu finden sind.

In allen genannten Potenzialbereichen verfügt Rheinland-Pfalz über herausragende wis-senschaftliche und wirtschaftliche Innovationsakteure, die ihrerseits einen entscheidenden Beitrag bei der Wandlung der Produktionswelt hin zu Industrie 4.0 leisten können und werden.

Quelle: Industriekompass 2015 Rheinland-Pfalz