Die intelligenten Roboter kommen

Das Fraunhofer Institut in Stuttgart sieht schon von aussen wie ein Hochsicherheitstrakt aus. Dicke Gittertüren versperren den Zugang zum Gebäude, Kameras beobachten den Eingang. Zutritt hat nur, wer über einen Badge verfügt. «Das ist noch aus der Zeit des Kalten Krieges», erzählt die Frau am Empfang. «Aber auch heute noch betreuen wir hier heikle Forschungsprojekte.»

Eines davon befasst sich mit der Fabrik der Zukunft. In einer Testfabrik werden Produktionsabläufe für die industrielle Produktion der Zukunft erforscht. Joachim Seidelmann leitet das Kompetenzzentrum «Digitale Werkzeuge in der Produktion» und betreut die Testfabrik «Industrie 4.0». Der Begriff fasst im deutschen Sprachraum den gesamten Transformationsprozess der Industrie auf dem Weg ins 21. Jahrhundert zusammen. Die Zahl 4.0 deutet auf die vierte industrielle Revolution, die jetzt die Fabriken erfasst.

Überwachung über das Internet

Auf den ersten Blick sieht die Testanlage aus wie eine konventionelle Fabrik. In der Halle stehen grosse Maschinen und Fertigungsanlagen. Auf einem Rollband greifen Roboterarme nach Schrauben in schwarzen Boxen aus Kunststoff – und bewegen sie in die nächste Box. Doch ganz gewöhnlich sind diese Boxen nicht. «An der Rückseite ist Elektronik integriert, eine Kamera und ein Funkmodul», erklärt Seidelmann. Die Kamera schiesst ständig Bilder vom Inhalt der Box. Das Foto wird an einen Computer übermittelt, der den Füllstand des Gefässes ermittelt. «Die Box meldet selbständig, dass sie leer ist und aufgefüllt werden muss.»

Das ist zentral an der Fabrik von Morgen: Maschine und Roboter handeln völlig autonom. Über das Internet lässt sich die gesamte Produktion detailliert am Bildschirm überwachen. Intelligente Anlagen sind auch in der Lage, abzuschätzen, wie lange eine qualitativ hochwertige Produktion noch möglich ist, bevor die Maschine gewartet oder gar ersetzt werden muss. «Die Maschine teilt mit, dass sie beispielsweise noch 300 Stunden in Betrieb sein kann», sagt der Industrietechnologe Seidelmann. Dank solcher Informationen können Wartungsarbeiten effizienter geplant, Materialbestände präziser überwacht und die Personalplanung effektiver eingeteilt werden.

Fachleute nennen solche intelligenten Anlagen, die über Sensoren mit dem Internet verbunden sind, «Cyber-physische Systeme». Sie sind die Schnittstelle zwischen den Maschinen in der physikalischen Welt und der virtuellen Welt des Internets. Auch ausserhalb von Industrie 4.0 kommen diese Systeme bereits zum Einsatz. Navigationssysteme in Autos zeigen die optimale Routenführung an. Mithilfe von Mobilfunkdaten leiten sie Stauinformationen aus aktuellen Bewegungsprofilen ab. Die Verschmelzung der physikalischen mit der virtuellen Welt ist auch bekannt als «Internet der Dinge».

Dieses gehört mit Sicherheit zu den grössten Innovationen der vergangenen Jahre. Die Technik steckt zwar noch in den Kinderschuhen. Doch die Branche vergleicht die jetzige Periode bereits mit der Entstehung des Internets in den 1990er-Jahren, als noch niemand genau wusste, wie man das Web kommerziell nutzen kann. Das Potenzial ist enorm und wird neben der Industrie sämtliche Bereiche des Lebens durchdringen.

Passende Gehhilfe für Senioren

Schon heute sind – neben Smartphones – weltweit rund fünf Milliarden Objekte mit internetbasierter Technologie ausgerüstet. 2020 dürften es bereits 25 Milliarden sein. «Vom Smartphone über tragbare Technologien bis zu Herzfrequenzmessgeräten. Alle diese Dinge beherrschen unsere Gesellschaft und die Art, wie wir leben, immer mehr», sagt Ian Roberts. Der Engländer ist Technologiechef bei Bühler in Uzwil. Der weltweit tätige Konzern entwickelt Technologien für die Lebensmittelbranche. Diese sollen künftig eine viel effizientere Arbeit ermöglichen.

Das Internet der Dinge sowie die Verknüpfung von Maschinen mit dem Internet in Fabriken verändern die Produktionsweise radikal. In Zukunft wird es neben der konventionellen Massenproduktion vor allem personalisierte Produkte geben, die speziell auf Kunden zugeschnitten sind. Das Einkaufsverhalten dürfte sich dadurch bereits in naher Zukunft stark ändern. «Warum soll ich in einem Laden ein standardisiertes Produkt kaufen, wenn ich online ein massgeschneidertes haben kann?», fragt Roberts. Tatsächlich lassen sich mit 3D-Druckern Objekte herstellen, die bisher unmöglich waren.

«Die Fabrik der Zukunft kann ihren Kunden individuelle Einzelstücke anfertigen», sagt Joachim Seidelmann vom Fraunhofer Institut. «Sie machen ein Produkt für einen Kunden, und das nächste Produkt sieht wieder völlig anders aus.» In der Testfabrik produziert Seidelmann beispielsweise individuelle Handgriffe für Senioren-Gehhilfen. «Wir fertigen hier individuelle Rollatorengriffe. Der Kunde hat dann keinen Standardkunststoffgriff mehr, sondern der Griff wird ganz individuell der Hand des Benutzers angepasst.»

«Das fördert die Wegwerfgesellschaft»

Etwas kritischer beobachtet die Entwicklung der deutsche Maschinenethiker Oliver Bendel. Er doziert in Olten an der Fachhochschule Nordwestschweiz. «Durch die 3D-Technologie lassen sich Produkte erzeugen, die wir gar nicht brauchen», sagt der Professor. «Wenn mir ein Produkt nicht mehr gefällt, drucke ich ein neues aus, das fördert die Wegwerfgesellschaft.» Noch viel mehr Sorgen machen ihm allerdings die Arbeitsplätze. Wenn in Fabriken immer mehr intelligente Roboter unsere Tätigkeiten übernehmen, werde der Mensch überflüssig. «Am Ende geht es nur noch darum, wie gut ich die Maschine oder den Computer bedienen kann. Gebraucht werden nur noch Berufe wie Informatiker und Ingenieure.»

Bendel geht noch weiter. Handwerkliche Fähigkeiten würden verschwinden, sagt er. «Wenn alles mit einem 3D-Drucker hergestellt wird, werden Künstler oder Bildhauer und in Fabriken der normale Arbeiter überflüssig.»

Die Schweiz ist gerüstet

Joachim Seidelmann vom Fraunhofer Institut glaubt jedoch nicht, dass es so schlimm kommen wird. «Der Mensch wird auch in Zukunft zentraler Bestandteil von Produktionssystemen sein», ist er überzeugt. Ausserdem würden neue Technologien auch neue Geschäftsfelder eröffnen. Beim Verband der Schweizer Maschinen-, Elektro- und Metallindustrie ist man derzeit froh, wenn der Wandel in der Produktion überhaupt erst in den Köpfen der Unternehmer ankommt. «Im Gegensatz zu Deutschland, wo es Forschungsinstitutionen wie das Fraunhofer gibt, ist in der Schweiz das Bewusstsein über die Konsequenzen dieses Wandels noch wenig vorhanden», sagt Robert Rudolph von Swissmem. Tatsächlich zeigt eine kürzlich durchgeführte Umfrage des Informationstechnologie-Dienstleisters CSC, dass 60 Prozent der Schweizer Unternehmer noch nie etwas von Industrie 4.0 gehört haben.

Mit einer neugegründeten Plattform will Swissmem Unternehmer für den industriellen Wandel sensibilisieren. Ian Roberts von Bühler rechnet damit, dass sich bis in zehn Jahren die Grundsätze von Industrie 4.0 durchgesetzt haben. «Die Schweiz hat zwei der besten technischen Hochschulen und eines der besten Bildungssysteme. Das Land ist für die Herausforderungen der vierten industriellen Revolution gewappnet.»