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Deutschland setzt auf intelligente Fabriken

Das Siemens Elektronikwerk Amberg. Die meisten Fertigungseinheiten kommen mit minimalem menschlichem Input aus. ENLARGE
Das Siemens Elektronikwerk Amberg. Die meisten Fertigungseinheiten kommen mit minimalem menschlichem Input aus. Siemens

AMBERG—Auf den ersten Blick mutet das ostbayerische Amberg eher gemütlich und verschlafen an. Wer durch die ruhigen Straßen der kleinen Stadt in der Oberpfalz schlendert, würde wohl kaum vermuten, dass unweit des Flüsschens Vils täglich ein konzentrierter Kampf um die Zukunft des Industriestandorts Deutschland ausgefochten wird.

Im Siemens SIEGY -0.13 % Elektronikwerk in Amberg tüfteln Forscher aus, wie die Bundesrepublik mit der digitalen Revolution Schritt halten kann. Dabei kommt es ihnen gar nicht so sehr darauf an, welches Produkt genau - in Amberg sind es automatisierte Geräte für den Einsatz in anderen Industriewerken - hier vom Band läuft. Die Ingenieure interessiert vielmehr, wie die 1.000 Produktionseinheiten der Anlage über das Internet miteinander kommunizieren.

Ihr ehrgeiziges Vorhaben steckt zwar noch in der Anfangsphase. Eines ist den Spezialisten in dem knapp einen Hektar großen Werk allerdings bereits geglückt: Die meisten Produktionseinheiten in der Fabrik sind in der Lage, Komponenten abzugreifen und zu montieren - und zwar ohne weiteres menschliches Zutun.

Die Zukunft der Industrie

Das Amberger Werk ist Teil einer konzertierten Aktion der Bundesregierung, von Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen. Das Ziel der gemeinsamen Bemühungen, die bei der so genannten Initiative “Industrie 4.0” in Angriff genommen werden, ist die Entwicklung vollautomatisierter, “intelligenter” Fabriken, die auf dem Internet basieren.

In diesen technisch ausgeklügelten Werken soll es eines Tages möglich sein, Produkte noch in der Fabrikhalle zu hundert Prozent auf den Kunden zuzuschneiden. Ein noch unvollständiges Erzeugnis auf dem Fließband würde “selbst der Maschine mitteilen, welche Dienste es noch braucht”, und dann würde das Endprodukt umgehend zusammengebaut, erklärt Wolfgang Wahlster, Co-Vorsitzender des Gemeinschaftsvorhabens Industrie 4.0.

Mit den Anstrengungen soll die industrielle Produktion in Deutschland, die das Rückgrat der größten europäischen Volkswirtschaft bildet, in die Lage versetzt werden, im Konkurrenzkampf die Nase vorn zu behalten. Mit den schlauen Fabriken soll sie sich gegen den Lohnkostenvorteilen in aufstrebenden Ländern und dem wiedererstarkenden verarbeitenden Gewerbes in den USA durchsetzen.

Das Internet der Dinge

Grundlage ist dafür das Internet der Dinge. Dort trifft die virtuelle Welt auf ganz reale Gegenstände. Dieses neue Feld ist heiß umkämpft. Mit einem Milliardenzukauf hat etwa der Internetriese Google GOOGL 0.24 % in diesem Jahr bereits einen gewaltigen Vorstoß an der Verbraucherfront gewagt. Der US-Konzern schluckte für 3,2 Milliarden Dollar die Firma Nest Labs. Sie stellt Thermostate her, die aus der Ferne mit Hilfe von Smartphones und anderen angeschlossenen Geräten gesteuert werden können.

Die Produktion der intelligenten Art durchläuft gerade ihre Pilotphase. Es wird noch eine ganze Weile dauern, bis sie voll entwickelt und zur Eigenständigkeit herangereift ist. Allerdings ist es dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) zusammen mit deutschen Industrieunternehmen jetzt schon gelungen, mit einigen der fortschrittlichsten Demonstrationen auf diesem Gebiet aufzuwarten.

Individuelle Shampoos und Seifen

Auf den Fließbändern in der Pilotfabrik des DFKI in Kaiserslautern hat der Chemieriese BASF BASFY -0.87 % bereits Shampoos und Flüssigseifen produziert, die vollständig auf spezielle Kundenwünsche abgestimmt waren. Dazu wurde zunächst über das Internet eine Testbestellung in Auftrag gegeben. Funketiketten, die an leeren Seifenflaschen auf einem Montageband angebracht waren, kommunizierten dann unverzüglich den Produktionsmaschinen, wie die Order auszuführen war. Sie übermittelten, welche Art von Seife einzufüllen war und mit welchen Duft, welche Farbe der Verschluss haben und wie der Behälter beschriftet werden sollte. Jedes der Gefäße konnte damit völlig individuell und ganz anders als der Fließbandnachbar gefüllt und gestaltet werden.

Das Experiment wurde von einem drahtlosen Netzwerk getragen, über das sich die Maschinen und die Produkte völlig eigenständig austauschten. Während des gesamten Herstellungsvorgangs beschränkte sich die Rolle des Menschen lediglich darauf, den Musterauftrag online aufgibt.

Produktion im Autopiloten-Modus

Im Siemens Elektronikwerk in Amberg führen die Tüftler vor, was in einem Betrieb in Sachen Digitalisierung bereits möglich ist. In der Fabrik werden automatisierte Maschinen für die Werke deutscher Industrieunternehmen wie BASF, Bayer, Daimler und BMW BMW 1.33 % und viele ihrer Konkurrenten im Ausland gebaut. Die Amberger stellen schon seit 25 Jahren langsam, aber stetig auf den digitalen Betrieb um. Mittlerweile funktioniert die Anlage zu rund 75 Prozent im Autopiloten-Modus. Die 1.150 hier beschäftigten Mitarbeiter bedienen in der Hauptsache die Computer und überwachen den Fertigungsprozess.

Doch es könnte noch ein ganzes Jahrzehnt dauern, bis ein sich völlig selbst steuerndes, intelligentes Herstellungssystem, das auf einem Internetnetzwerk basiert, entworfen werden kann. “Wir haben die Bausteine”, beschreibt Siegfried Russwurm, Mitglied des Vorstands der Siemens AG, die momentane Lage.

In der Erschließung neuer Produktionsumgebungen bildet Amberg beileibe keine Insel. Auch andere Fertigungsstätten in Deutschland sollen für die Zukunft der intelligenten Herstellung fit gemacht werden. Die baden-württembergische Wittenstein AG, die auf Mechatronik und Antriebstechnik spezialisiert ist, entwickelt in einer Werkstätte neue Wege zur smarten Produktion. Und unter der Regie der Robert Bosch GmBH entsteht im saarländischen Homburg eine adaptive Fertigungslinie für hydraulische Ausrüstung, die in diesem Herbst in Betrieb gehen soll.

Dass deutsche Unternehmen mit aller Macht ins industrielle Internet vorzudringen versuchen, ist auch dem Unbehagen angesichts der US-amerikanischen Dominanz des Mediums geschuldet. Gemäß den Berechnungen des Online-Statistikportals Statista wickelt Google derzeit 95 Prozent aller deutschen Online-Suchanfragen ab. Diese Allgegenwart von Google könnte für deutsche Industriekonzerne zum Problem werden, wenn sie das Internet dazu nutzen wollen, um ein stärker dienstleistungsorientiertes Geschäftsmodell zu entwickeln.

Er habe “in der deutschen Industrie echte Bedenken über die Monopolstellung von Unternehmen wie Amazon oder Google” festgestellt, berichtet Günther Schuh, ein Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften, die die Initiative 4.0 mit auf den Weg gebracht hat. Denn diese Firmen kontrollierten die Schnittstelle zwischen den Verbrauchern und den Unternehmen.

Google könnte potenziell seine Vormachtstellung als Suchmaschine dazu nutzen, seine eigenen Produkte und Serviceleistungen zu fördern, während sich der Konzern daran macht, über die simple Bereitstellung von Diensten wie E-Mail, Textverarbeitung und Cloud-Computing-Software hinaus zu expandieren. Derzeit steckt das US-Technologie-Unternehmen beispielsweise in der Frühphase zur Entwicklung von Technologien, um ein Auto zu bauen, das sich selbst steuert.

Auch Amazon begnügt sich schon längst nicht mehr damit, übers Internet Waren zu verschicken. Die Gruppe ist etwa mit dem Tablet-Lesegerät Kindle Fire und dem Smartphone Fire Phone in den Bereich Verbraucherelektronik eingedrungen.

Nur nicht digital zurückfallen

Bundeskanzlerin Angela Merkel hat bereits angemahnt, die deutschen Unternehmen müssten mehr tun, um in der digitalen Wirtschaft wettbewerbsfähig bleiben zu können. Und Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel sieht Gefahren darin, es amerikanischen Unternehmen wie Google zu erlauben, das so genannte Internet-Datengeschäft zu dominieren.

“Die großen Datenmengen, die notwendig sind, damit die Industrie 4.0 funktionieren kann, werden nicht von deutschen Unternehmen gesammelt, sondern von vier Großunternehmen im Silicon Valley. Das ist unsere Sorge”, hatte Gabriel vor ein paar Wochen bei einer öffentlichen Diskussion mit dem Google-Vorsitzenden Eric Schmidt vorgebracht.

Deutsche Manager scheinen allerdings etwas gelassener an die Sache heranzugehen.

Dass Google das Internet dominiere, sehe er nicht als Bedrohung für die Bemühungen von Siemens um die digitalisierte Fertigung, meint Peter Herweck, der Chef der Abteilung für motorisierte Ausrüstung von Siemens. “Vielleicht können sie zu einem Partner werden”, meint er. Möglicherweise könnten sie eines Tages Ingenieure dabei unterstützen, reparaturbedürftige Werkzeuge oder Komponenten in den Fabriken aufzustöbern.

“Was die verknüpfte Welt angeht, so braucht man mehr als nur Software” für die intelligente Produktion, sagt Werner Struth, Geschäftsführer bei Bosch. “Man braucht Produkte, die man anfassen kann.”

Seit Jahren mischen deutsche Unternehmen bei der Produktionstechnologie ganz vorne mit. Und jetzt greift ihnen die Regierung unter die Arme, damit das auch so bleibt.

Die Initiative Industrie 4.0 ist die Art von öffentlich-privatem Programm, für die die Deutschen ein Händchen haben. Die Regierung kürt zwar keine Gewinner, indem sie Beihilfen gewährt, sondern stellt 200 Millionen Euro für die Forschung zur Verfügung. Dabei sollen neue Technologien und Netzwerkchancen für Unternehmen geschaffen werden, um gemeinsame Standards herauszuarbeiten. In den Prozess eingebunden ist dabei ein breites Netz öffentlicher Forschungsinstitute, die die Unternehmen bei der Umsetzung von Forschung und Entwicklung unterstützen.

Die USA ziehen nach

In den USA will man diesem Geflecht aus Forschung und Unternehmen nun nacheifern. Die US-Regierung unter Präsident Obama hatte bereits 2013 mehr als 2,2 Milliarden Dollar für ein landesweites Produktionsprogramm vorgesehen.

Gleichzeitig hatten sich US-Industrie- und Technologieriesen im März zusammengeschlossen, um das Industrial Internet Consortium zu gründen. Dem gemeinnützigen Bündnis für das industrielle Internet gehören unter anderem General Electric, GE 0.06 % AT&T, T -0.95 % Cisco Systems, Intel und IBM IBM -0.20 % an. Wie die Initiative Industrie 4.0 hat es sich auch das US-Konsortium zur Aufgabe gemacht, ein Rahmenwerk für Unternehmen und Forscher an den Universitäten zu erarbeiten. Es soll Standards und optimale Vorgehensweisen für industrielle Anwendungen des Internet vorgeben.

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