Der Mensch in der intelligenten Fabrik

Roboter übernehmen bald vermehrt autonom Produktionsprozesse – Detlef Zühlke, Leiter des Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz über die Chancen und Gefahren dieser Entwicklung.

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Symbolbild – (c) EPA (Charles Pertwee)

Der Forschungsbereich Innovative Fabriksysteme am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) hat mit der SmartFactoryKL die bisher größte Industrie-4.0-Demo-Anlage errichtet. Intelligente, zu einem Netzwerk verbundene Maschinen, die autonom Produktionsprozesse übernehmen, werden schon bald erste Produkte herstellen. Welche Rolle wird der Mensch in diesem Gefüge einnehmen? Was wird sich ändern? Detlef Zühlke, wissenschaftlicher Direktor am DFKI und Speaker bei den Technologiegesprächen in Alpbach, im Gespräch über cyberphysikalische Systeme (CPS) in der Fabrik der Zukunft.

 

Die Presse: Herr Zühlke, spricht man über cyberphysikalische Systeme, ist auch von der Intelligenten Fabrik die Rede, dem Internet der Dinge oder von smarten Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). Was verstehen Sie unter diesem Begriff?
Detlef Zühlke: In erster Linie ist darunter ein Zusammenschluss informatischer, softwaretechnischer Komponenten mit mechanischen und elektronischen Teilen zu verstehen, die über eine Cloud oder das Internet miteinander kommunizieren und ein intelligentes Gefüge bilden. Im Forschungsbereich SmartFactory bei uns am DFKI beleuchten wir die industrielle Nutzung von CPS. Mit anderen Worten: Wie gelingt es uns, einzelne Fabrikmaschinen stärker und intelligenter zu vernetzen.

Welche Vorteile ergeben sich durch diese Vernetzung?
Indem im Netzwerk Anlagen, Produkte und der Mensch verbunden sind, entstehen völlig neue Möglichkeiten: Eine immer individuellere Produktion bis zur Losgröße eins erlaubt immer komplexere Prozesse und noch kürzere Produktzyklen.

Wie weit ändern sich die Produktionsabläufe für den Menschen? Und welche Rolle nimmt er in der Intelligenten Fabrik der Zukunft überhaupt noch ein?
Wir verlieren dadurch sicher keine Arbeitsplätze, falls Sie das meinen. Der Mensch wird als Betreiber und Instandhalter anders mit Maschinen kommunizieren als bisher. Höhere Automatisierungsabläufe ersetzen körperlich schwere Arbeiten. Und war man früher räumlich noch an einen Ort gebunden, gewinnt man heute durch drahtlose Geräte wie Smart-Pads an Mobilität. Man kann schneller und gezielter an Informationen gelangen. Es wird zu einer Verschiebung hin zu umfangreicheren und komplexeren Arbeiten kommen: Funktionale Interaktion wird durch aufgabenorientiertes Handeln abgelöst.

Auf welche Art könnte das zum Beispiel geschehen?
Viele Systeme bieten spezifische Funktionen an. Der Bediener sieht aber nicht die Funktion, sondern die jeweilige Aufgabe – etwa einen Fehler zu erkennen, das Problem zu lösen und wieder in den Normalbetrieb zurückzukehren. In der Fabrik der Zukunft wird ein Button gedrückt und eine mögliche Strategie präsentiert, die durch den Workflow und zur Lösung führt. Das setzt voraus, dass man die Aufgaben kennt, was wiederum einen immer höheren Qualifikationsgrad von Mitarbeitern erfordert. Europa ist jedoch in der glücklichen Lage, über hochqualifizierte Leute zu verfügen.

Wo wir beim Alpbach-Thema der „Ungleichheit“ wären.
Hier eine Brücke zu schlagen ist schwierig. Der Weg unserer westlichen Welt in Richtung höherer Ausbildung wird Europa weiterhin helfen, wettbewerbsfähig zu bleiben. Wohingegen Länder, die diesen Vorteil nicht haben, klar im Nachteil sind und eine Ungleichheit sich weiter ausbauen wird: Das erkennt man sehr deutlich an unserer SmartFactory in Kaiserslautern, die vorwiegend von Chinesen besucht wird. Deren Zukunft hängt nicht von billigen Arbeitskräften, sondern einem stärkeren Technisierungsgrad ab. Das wird der Trend sein, das wird Wohlstand bringen: Fachkräfte auszubilden und Wertschöpfung im Land zu halten. Die Industrie auszulagern, so wie die USA das praktizieren, heißt gleichzeitig, Teile von ihr zu opfern. Eine Volkswirtschaft in dieser Form wird auf diese Weise nicht mehr länger zu betreiben sein.

Was braucht es, damit die smarte Fabrik zur Realität wird?
Wichtig ist eine Standardisierung der Programmiersprache, in der Dinge untereinander kommunizieren. Diese Standards müssen wie Legobausteine ineinander passen und interoperatibel sein, damit der Schweißroboter zum Beispiel mit der Werkbank eines anderen Herstellers kommunizieren kann. Wir sprechen hier von künstlichen Intelligenztechnologien, die über Semantik Muster erkennen und diese klassifizieren. Weitere Punkte sind Sicherheit und die weitere Erprobung von CP-Systemen in großen Netzwerken.

Sie meinen damit die Industrie-4.0-Demo-Anlage des DFKI, die ja die größte ihrer Art ist?
Ja, genau. Wir haben im Moment drei Anlagen in Betrieb, wovon die größte aus insgesamt neun Modulen besteht und bereits Produkte wie CPS-Bausteine und Mikrochips herstellt, die in Bälde erhältlich sein werden. Diese Module sind steckerkompatibel, beliebig zusammenstellbar und autonom. Hier arbeiten wir mit weltweit 39 Partnern aus Forschung und Industrie zusammen, vom kleinen Unternehmen mit lediglich 16 Mitarbeitern bis zu Branchengrößen wie Cisco oder neuerdings Huawei aus China.

Die Demonstrationsplattform SmartFactoryKL feiert heuer sein zehnjähriges Bestehen. Wie ist ihr Ausblick auf die nächsten zehn Jahre?
Ich schätze, dass wir in zirka ein oder zwei Jahren über den Prototypenstatus hinausgehen werden. Wir müssen noch fünf Jahre warten, bis Cyber physikalische Systeme zur Marktreife gelangen. Über ein breite Anwendung sprechen wir dann von einer Zeitspanne von zirka zehn Jahren, da Zyklen im Maschinenbau relativ lang sind. Und wie es bei Netzwerken so ist: Ein cyberphysikalisches Systemteil alleine ist zu wenig. Es funktioniert nur, wenn mehrere Systeme im Spiel sind.

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