Ausgabe 04 | 2014

Fokus "Die Zukunft der Arbeit"

Industrie 4.0

Die Informatik durchdringt die industrielle Fertigung

Vor rund 20 Jahren begannen einzelne Industriebetriebe, ihre Anlagen ferndiagnostisch zu überwachen. Das war der Anfang von Industrie 4.0 – eine industrielle Revolution, deren Dimensionen sich erst heute richtig abzeichnen. Welche Auswirkungen hat sie auf das Beschäftigungssystem?

Von Daniel Fleischmann, PANORAMA-Redaktor

ETH-Doktorand Marc Engeler am Montageautomaten: Nach den digitalen Umwälzungen treibt die vierte industrielle Revolution die Produktionstechnik in den klassischen Industrien voran. (Bild: Daniel Fleischmann)

ETH-Doktorand Marc Engeler am Montageautomaten: Nach den digitalen Umwälzungen treibt die vierte industrielle Revolution die Produktionstechnik in den klassischen Industrien voran. (Bild: Daniel Fleischmann)

Unsere Kaffeemaschine war teuer, aber sehr schlau ist sie nicht. Sie ermittelt den Zustand des Kalkfilters, indem sie den Wasserverbrauch misst. Intelligenter wäre eine Messung via Sensor, und richtig smart, wenn diese Messung ausgewertet und bei Bedarf zu einer Nachbestellung via Internet führen würde – mit Preisvergleich, versteht sich. Wenn die Kaffeemaschine das schaffen würde, dann wäre sie Teil von Industrie 4.0, der vierten industriellen Revolution.

Wartung von zu Hause aus

Marc Engeler ist einer, der an dieser Revolution arbeitet. Der 22-jährige Doktorand der ETH Zürich baut beim Anlagenbauer LCA Automation AG (Affoltern am Albis) eine Testanlage, bei der die Maschine den Verschleiss der bewegten Komponenten selber überwacht. Ein Monitoring der von Sensoren überwachten Parameter zeigt den Zustand dieser Komponenten und erlaubt anhand von Referenzmodellen, Ausfälle vorauszusagen. Solche Parameter sind etwa Stromaufnahme, Vibration oder Werkzeugträger-Spannung. Bis 2016 wird das System in einem auslieferungsbereiten Automaten zur Montage von Autolenksäulen installiert sein, Marcel Engeler sorgt für die mathematischen Modelle. «Heutige Automationen verfügen über viele Sensoren. Aber ihre Daten werden oft weder protokolliert noch ausgewertet», erklärt er. «Materialschäden treten darum unvorbereitet auf und führen zu längeren Stillständen, besonders in Ländern, in denen das Personal schlecht ausgebildet ist.» Die Verwertung der Sensordaten kann dank Internet ortsunabhängig erfolgen – sofern die Datensicherheit gewährleistet ist. Serviceteams werden sich öfters teure Reisen sparen können, zudem erlaubt das Monitoring die Optimierung der Prozesse. Industrie 4.0 heisst also Wartung via Internet, aber es heisst noch viel mehr. An einer gemeinsamen Tagung einiger Industrieverbände, darunter Swissmem und Electrosuisse, wurde Anfang Mai über weitere Anwendungen der Verknüpfung von Maschinenbau und Informatik berichtet. Kunden erstellen selber technische Zeichnungen, etwa von Schrauben, und schicken sie via Internet zur Produktion auf kommunizierende Maschinen, egal wo und in welcher Losgrösse. Mit RFID-Adressen versehene, also unverwechselbare Werkstücke steuern autonom die nächste freie Bearbeitungsstation an, die in der Lage ist, sie gemäss dieser DNA zu bearbeiten. Firmen nähern sich der Quadratur des Kreises, indem sie die flexible Serienfertigung einrichten: Die deutsche Firma Rittal produziert Schaltschranksysteme aus einem Baukasten von vielen tausend Komponenten. Sie sollen vom Kunden künftig individuell zusammengestellt und dennoch vollautomatisch montiert und verdrahtet werden. Entsprechende Möglichkeiten im Bereich Schuhherstellung evaluierte vor drei Jahren das ETH-Projekt «Dorothy». Das System ist die Kommunikation, sagt die Kybernetik. Und wir spüren: Das Prinzip erfasst auch unseren Alltag. Bereits heute stellen Kunden auf müsli.de ihre ganz individuelle Mischung zusammen. Tüftler arbeiten an einer Brille für Diabetiker, die den Blutzuckerspiegel misst und die Daten zum Smartphone funkt, das nach Bedarf Alarm schlägt. Und irgendwann werden unsere Autos dem Hersteller melden, welches unsere Fahrgewohnheiten sind, der uns dann darauf hinweist, dass ein kleineres Modell – oder gar Miete – ökonomischer wäre.

Auswirkungen auf den Werkplatz Schweiz

Internet of Things – das Schlagwort für alle diese Dinge ist schon da, aber der Weg dahin noch lange. Er führt über die Standardisierung von Schnittstellen, die eine Kommunikation zwischen Geräten verschiedener Hersteller ermöglicht, und die Schliessung der flagranten Sicherheitslücken im Internet. Dennoch glauben Experten, dass in der Vernetzung von Maschinenbau, Elektronik und Software die Zukunft der Industrienationen liegt. Ein Grundlagenpapier der deutschen Plattform Industrie 4.0 trägt den Untertitel «Deutschlands Zukunft als Produktions­standort sichern»; es nennt das Potenzial von Industrie 4.0 «immens». Für die Schweiz teilt Konrad Wegener, Professor an der ETH Zürich und Doktorvater von Marc Engeler, solche Erwartungen. Er begründet: «Je ausgefeilter die Produktionstechnik, desto unabhängiger sind die Produkte von den Lohnkosten. Das ist das Erfolgsrezept der Schweizer Industrie, die noch immer in erheblichem Mass in der Teileproduktion tätig ist. Diese Fertigungskompetenz ist eine Voraussetzung dafür, dass wir auch noch in zehn Jahren einen Werkplatz Schweiz haben.» Bei LCA sieht man das ähnlich. Geschäftsführer Christoph A. P. Rennhard erwartet von Anlagen wie der von Marc Engeler eine Produktivitätssteigerung von mehreren Prozent. Das sei auf dem Niveau der fast perfekten Maschine enorm viel und stelle die «strategisch unabdingbare Voraussetzung für Kundenzufriedenheit» dar. Aber ob Dampf, Fliessbänder oder Elektronik – noch immer sorgten industrielle Revolutionen dafür, dass die gleiche Arbeit von weniger Menschen erledigt wurde oder, im günstigeren Fall, dass die gleiche Anzahl Menschen mehr Arbeit leistete. Wird das dieses Mal anders sein? Für wen? Am hochmodernen Siemens-Standort im deutschen Amberg arbeiten rund 1000 Mitarbeiter, etwa so viele wie vor 25 Jahren bei Eröffnung des Werkes. Aber heute produziert die Belegschaft 7,5 Mal mehr Volumen. Eine Studie von Michael Osborne und Carl Benedikt Frey zeigt erschreckende Konsequenzen: Die beiden Wissenschaftler analysierten 700 Berufe in den USA und kamen zum Schluss, dass innerhalb der kommenden ein bis zwei Jahrzehnte fast die Hälfte aller Jobs durch die technologischen Umwälzungen gefährdet sei. Von solchen Aussagen hält die deutsche Gewerkschafterin Constanze Kurz (IG Metall) nichts: Es gebe keine seriösen Prognosen über die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf das Beschäftigungssystem, sagte sie kürzlich an einer Podiumsdiskussion der Messe «Personal Süd». Natürlich gehe es um Produktivitätserhöhung, um Rationalisierung – Montieren, Fertigen, Lagerhaltung, Logistik, hier seien Arbeitsplatzverluste zu erwarten. Die Frage sei, ob andere Bereiche Zuwächse realisierten, sei es innerhalb der Betriebe oder in neuen Firmen. Odgard Sanders ergänzte, dass wohl klar sei, dass es gering Qualifizierte in Zukunft noch schwerer haben. «Künftig müssen die Arbeiter an der Anlage das ganze Produktionssystem verstehen», formulierte der Leiter der Weidmüller Akademie. «Früher war die Fertigungsmaschine im Vordergrund, heute die Systematik. Das verlangt zusätzliche Qualifikation.»

Links und Literaturhinweise

ETH-Projekt «Dorothy»
www.plattform-i40.de
NZZ (2014): Mehr Arbeit für Maschinen, weniger für Menschen.
Frey, C. B., Osborne, M. A. (2013): The future of employment: how susceptible are jobs to computerisation. Oxford Martin School.

3 Fragen

«Interdisziplinäres Dach schaffen»

an Robert Rudolph, Leiter Bildung und Innovation von Swissmem

(Bild: zvg)

In Deutschland ist die Plattform In­dus­trie 4.0 gestartet – mit 200 Millionen Euro vom Staat. Ein solches Programm fehlt in der Schweiz. Staatliche Industriepolitik entspricht nicht unserem Selbstverständnis. Innovationen müssen von den Firmen getrieben werden. Ein erster Anfang einer Kampagne war die gemeinsame Tagung von Swissmem und weiteren Trägern. Nun muss eine breitere Aufmerksamkeit für das Thema geschaffen werden.

Der Begriff Industrie 4.0 ist schwierig einzuordnen. Was ist der Grund dafür?
Der interdisziplinäre Ansatz der Konzepte. Institute der Produktionstechnik, des Maschinenbaus, der Mechatronik oder der Mess- und Regeltechnik beschäftigen sich alle mit einzelnen Aspekten und sprechen zudem teilweise unterschiedliche Sprachen. Ein gemeinsames Dach fehlt noch. Dennoch sind viele potenzielle Anwender und Lieferanten international verflochten und bereits am Thema dran.

Welche Auswirkungen wird Industrie 4.0 auf die Berufsbildung haben?
Berufliche Grundbildungen wie Elektronikerin, Automatiker oder Polymechanikerin vermitteln die notwendigen interdisziplinären Kompetenzen. Einen Bedarf sehe ich bei der höheren Berufsbildung, deren Absolventen zusätzliche Verantwortung im Produktionsumfeld übernehmen. Sie sollten methodisch an die interdisziplinären Konzepte der «Smart Factory» herangeführt werden.

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