Der Begriff \’Industrie 4.0\‘ wurde vornehmlich von Acatech, der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (www.acatech.de), geprägt, gefördert vom Berliner Bundesministerium für Bildung und Forschung. In dem Acatech-Bericht \’Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0\‘ vom April 2013 wird \’Industrie 4.0\‘ als eine Art Masterplan der zukünftigen Entwicklung in Industrie und Logistik sowie der diesbezüglichen Forschungs- und Industrie-Förderung dargestellt. Weiterhin wird direkt an die Aktivitäten der letzten Jahre zum Internet der Dinge angeknüpft. In der Einführung des Positionspapiers heißt es: \“Nach Mechanisierung, Elektrifizierung und Informatisierung der Industrie läutet der Einzug des Internets der Dinge und Dienste in die Fabrik eine 4. Industrielle Revolution ein.\“ Die Notation \’4.0\‘ wird wie folgt erklärt:
- \“1.0: Mechanisierung – Einführung der Dampfmaschine – zentrale Produktion,
- 2.0: Elektrifizierung – Einführung der Elektrizität – Massenproduktion,
- 3.0: Informatisierung – Einführung von Elektronik und Software – Automatisierung der Produktionssteuerung,
- 4.0: Internet der Dinge – Echtzeit-Vernetzung von Produktion und Logistik\“
Die Vorstufe – das Internet der Dinge
Auch das Internet der Dinge geht zurück auf einen großen akademischen Entwurf, der in den Jahren 2000 bis 2003 am MIT (Massachusetts Institute of Technology) an der Universität Cambridge in USA entwickelt wurde. Die Forschungsergebnisse wurden von den globalen Unternehmen des Handelssektors übernommen und als strategisches Projekt unter dem Namen EPCglobal fortgeführt (www. gs1.org. EPC bedeutet \’Elektronischer Produkt-Code\‘, dessen globale Ausbreitung im Handel ein wichtiger Aspekt für die effiziente Globalisierung der Lieferketten ist. Die EPCglobal-Konzepte, einschließlich des Internets der Dinge, waren zunächst auf den globalen Konsumgüterhandel ausgerichtet, wurden aber auch von anderen Branchen übernommen. Für die automatische Identifikation der Objekte in den Lieferketten und im Supermarkt sollte RFID (Radiofrequenz-Identifikation) eingesetzt werden. Daraus entwickelte sich der RFID-Hype, der inzwischen wieder abgeklungen ist. Heute wissen wir, dass viele komplementäre Technologien eingesetzt werden müssen, um die Umsetzung des Internets der Dinge zu betreiben. Besonders wenn Objekte auf ihren Lieferwegen in Echtzeit – \’realtime\‘ – verfolgt werden sollen, kommen Technologien wie GPS oder das europäische Pendant Galileo hinzu. Diese werden unter dem Begriff RTLS gefasst: Real Time Location Systems.
Umfassendes Spektrum der AutoID-Technologien
Je mehr Prozesse ohne menschliche Unterstützung vernetzt werden, umso genauer und zeitnaher müssen alle möglichen Objekte geortet, identifiziert und verfolgt werden: Teile, Module, Behälter, Fahrzeuge, Container usw. Lösungen dafür gibt es unter Einbeziehung des breiten Spektrums aller AutoID-Technologien. Die jeweils passende Technologie muss sorgfältig evaluiert werden. So ist RFID oft eine hervorragende Wahl, kommt jedoch dann nicht infrage, wenn Abschirmungseffekte durch Nässe oder Metall die Lesequalität reduzieren. Weiterhin ist zu beachten, dass RFID verschiedene Ausprägungen bietet: unterschiedliche Frequenzbereiche, aktive oder passive Systeme (mit bzw. ohne eigene Stromversorgung auf dem RFID-Transponder) sowie sehr differenzierte Formfaktoren je nach Einsatzbereich. Der traditionelle Barcode, dessen Tod im RFID-Hype oft vorausgesagt wurde, wird auch unter Industrie 4.0 seine Bedeutung nicht verlieren. Das gilt besonders für den schachbrettartigen 2D-Code, der sich auch im Konsumentenumfeld, in Medien und Werbung etabliert hat. Aktive RFID-Technologie wird z.B. auf den Parkplätzen von Automobilherstellern eingesetzt, um Fahrzeuge schneller und zuverlässiger für den Finishing-Prozess, den Versand oder die Kundenauslieferung aufzufinden. Dazu werden aktive RFID-Transponder an die Innenspiegel der Fahrzeuge gehängt. Über fest montierten Antennen, deren Lesereichweite im Bereich von 100m liegen, kann die Position der Fahrzeuge über Triangulation festgestellt werden. Alternativ können Suchfahrzeuge mit entsprechenden Antennen auf ihrem Dach die Fahrzeuge finden. Auch mit passiven RFID-Transpondern wird in einigen Branchen versucht, Echtzeitortung zu betreiben. So würde es in einer Lagerhalle großen Nutzen bringen, wenn die dort gelagerten Paletten, die mit RFID-Transpondern versehen sind, über entsprechende Antennensysteme jederzeit erkannt werden könnten, anstatt erst beim Verlassen der Halle durch ein RFID-Antennentor. Modeunternehmen sind die Vorreiter des Einsatzes von RFID-Transpondern zur Verfolgung des globalen Warenflusses in ihren Lieferketten. In Modegeschäften wird deswegen, analog zu den oben erwähnten Lagerhallen, angestrebt, die RFID-Transponder zu nutzen, um jederzeit zu überprüfen, ob die Modeartikel in den richtigen Regalen bzw. auf den richtigen Tischen – insbesondere die Promotionsware – liegen oder hängen. Für die Steuerung von Gabelstaplern in Lagerhallen werden zahlreiche Lösungen angeboten. So können RFID-Transponder im Boden versenkt und von Antennen am Gabelstapler erkannt werden. Dies kann aber auch mit 2D-Code-Tafeln an Decke oder Wänden erreicht werden, die von einer Video-Kamera auf dem Gabelstapler identifiziert werden. Für fahrerlose Transportfahrzeuge wiederum zeichnet sich ab, dass Laser-Sensoren an den Fahrzeugen dafür sorgen, dass sie nicht auf ihren selbstgesteuerten Wegen durch die Halle kollidieren.
Zielerfüllung mit komplementärem Technikeinsatz
Oft wird der Einsatz einer einzigen Technologie für die Verfolgung von Objekten nicht ausreichen, intelligenten Kombinationen sind dann gefragt. Lastwagen orten sich selbst mit Hilfe von GPS und übertragen ihre Positionen über drahtlose Telefonleitungen an die führenden Software-Systeme. Während die GPS-Ortung bei Überland-Fahrten völlig ausreicht, kommt sie an Grenzen, wenn die Lastwagen in Häuserfluchten geraten oder in die Nähe der Ladetorfronten von Lagerhallen. Der Kontakt zu den Satelliten geht dann schnell verloren und das GPS-System kann z.B. nicht erkennen, ob der LKW am richtigen Ladetor andockt. Eine Lösung dafür könnte die Kopplung der Satellitennavigation mit einem System auf Basis der CSS-Technologie sein (CSS: Chirp Spread Spectrum – deutsch: Zirpenfrequenzspreizung). Auch WLANs können für die Echtzeitortung genutzt werden. AutoID- und RTLS-Systeme liefern automatisch und bei Bedarf in Echtzeit die Daten, die die führenden Software-Systeme der Unternehmen benötigen, auch wenn diese Systeme in der \’Cloud\‘ installiert sind. So werden für die Steuerung von Unternehmensabläufen neue Effizienzgrade erreicht.
