Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0

4 Forschungsbedarf
Die Umsetzung von Industrie 4.0 wird weitgehend
durch die Industrie selbst erfolgen – dennoch gibt es
weiterhin grundlegenden Forschungsbedarf. Der Arbeitskreis
Industrie 4.0 hat bereits im Oktober 2012
die wichtigsten mittel- und langfristigen Forschungs-
und Handlungsbedarfe identifiziert und dargestellt (s.
Anhang), die im Folgenden kurz skizziert werden sollen.
Kernanliegen von Industrie 4.0 ist ein abgestimmtes
Vorgehen zwischen der Leitanbieter- und der Leitmarktperspektive
im Sinne einer dualen Strategie
(vgl. Kap. 3), die auch durch Forschungsaktivitäten flankiert
werden sollte. In Industrie 4.0 werden die revolutionären
Anwendungen vorrangig durch die Kooperation
der IKT, der Produktions- und der Automatisierungstechnik
erwartet.
Dabei müssen Eigenschaften derzeitiger CPS erst mittelfristig
für den Einsatz in Produktionssystemen tauglich
gemacht werden. Notwendig ist dafür die Zusammenführung
der Stärken des Maschinen- und
Anlagenbaus als Integrator mit den Kompetenzen der
Automation und der IKT-Wirtschaft in zielgerichteten
kreativen Entwicklungsprozessen zur Schaffung neuer
CPS. Die damit verbundene höhere Stufe der Vernetzung
aufgrund der Durchgängigkeit von Modellen des
Produktes, des Produktionsmittels und des Produktions-systems
birgt langfristig noch immensen Forschungs-
und Entwicklungsbedarf.
Der Schwerpunkt zukünftiger Forschungstätigkeiten
verlagert sich hin zur Untersuchung und Entwicklung
vollständig beschreibbarer, aber noch beherrschbarer,
kontextabhängiger (selbsttätig)
regelbarer Produktionssysteme.
Diese werden langfristig aus CPS-Funktionskomponenten
bestehen, die disziplinüber-greifenden, modularen
Baukastensystemen entstammen und entweder mit
Assistenzfunktionen konfiguriert werden können oder
sich zur Laufzeit synergetisch in eine bestehende Infrastruktur
einbinden. Zu erwarten ist zudem eine signifikant
verstärkte Verflechtung von virtuell geplanten und
realen Produktionsprozessen. Aus Forschungssicht
ergibt sich daher die Notwendigkeit, langfristig modularisierte
CPS und einen entsprechenden Komponentenkatalog
zu entwickeln, die Bestandteile
einer exemplarischen Smart Factory sind.
Ein bedeutsamer Innovationssprung ist somit nur dann
gegeben, wenn vorhandene Basistechnologien entlang
der Besonderheiten der Produktion anwendungsorientiert
weiterentwickelt werden. Die so entstehenden Methoden,
Ansätze und Best Practice-Realisierungen
müssen in den vielschichtigen Wertschöpfungsnetzwerken
verbreitet werden und sollen hier zu einem interdisziplinären
Wissens- und Technologietransfer
führen. Aus diesem Grund wurde bereits im Rahmen
der Ausführungen zur dualen Strategie (s. Kap. 3) ausführlich
auf drei der insgesamt fünf zentralen Forschungsbereiche
eingegangen:
1. Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke
2. Durchgängigkeit des Engineerings über die
gesamte Wertschöpfungskette
3. Vertikale Integration und vernetzte Produktionssysteme
Diese aus der Anwendung „Produktionssystem“ getriebenen,
technologisch fokussierten Forschungsbereiche
führen langfristig zu einer verstärkt unternehmens-
und bereichsübergreifenden, interdisziplinären
Zusammenarbeit, die aus strategischen Gesichtspunkten
Befähiger / Wegbereiter (Enabler) für den
mittelständisch geprägten Maschinen- und Anlagenbau
sein wird. Die Branche ist so in der Lage, deutlich
schneller am Markt zu agieren und sich als Leitanbieter
vieler neuer Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle
zu etablieren.
Interdisziplinarität ergibt sich allerdings nicht alleine
aus der Verbesserung von automatisierungstechnischen
beziehungsweise ingenieurwissenschaftlichen
Zusammenhängen, sondern auch daraus, dass die „Industriearbeit
der Zukunft“ durch die 4. Industrielle Revolution
maßgeblich beeinflusst und sowohl wissenschaftlich
als auch praktisch betrachtet werden muss.
Industrie 4.0 39
4 Forschungsbedarf