Industrie 4.0
11.11.2015

Daten als Basis für Industrie 4.0

„Industrie 4.0“ steht für eine vollständige Digitalisierung und Integration der industriellen Wertschöpfungskette. Über aktu­elle Entwicklungen und Themen rund um die vierte industrielle Revolution sprach die Redaktion exklusiv mit Michael Ziesemer, ZVEI-Präsident und COO von Endress+Hauser.

Michael Ziesemer ist Präsident des ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. sowie COO und stellvertretender Vorstandsvorsitzender von Endress+Hauser (Bild: ZVEI)

Die Verbindung von Informations- und Kommunikationstechnologie mit der Automatisierungstechnik zum Internet der Dinge und Dienste ermöglicht immer höhere Grade der Vernetzung in und zwischen Produktionsanlagen, vom Lieferanten bis hin zum Kunden. Damit einher geht die Digitalisierung des Produkt- und Serviceangebots, die neue Geschäftsmodelle ermöglicht. Letztendlich ist Industrie 4.0 die Verwirklichung der smarten Fabrik im digitalen Wertschöpfungsnetzwerk. Industrie 4.0 ergibt nur einen Sinn, wenn neue Geschäftsmodelle entstehen.

Industrie 4.0 ist ein Tempothema

„In der Industrie 4.0 fallen Daten an, die es bisher nicht gab“, erläutert M. Ziesemer. Wer sie für neue Geschäfte zu nutzen weiß, beherrscht die Welt von morgen. „Daten haben eine enorme Bedeutung“, fährt der ZVEI-Chef fort. So heißt es bereits, dass Daten das Öl des 21. Jahrhunderts sind. „Man beachte die bemerkenswerten Äußerungen unserer Bundeskanzlerin Angela Merkel: ‚Daten stehen im Zentrum der zukünftigen Wirtschaft‘.“ Aus der Bündelung und der Auswertung dieser Daten werden neue Geschäftsideen entstehen, vor allem neue Dienstleistungen. Und hier kommt es drauf an, schnell mit Ideen in den Markt zu gehen. „Industrie 4.0 ist ein Tempothema. Gegenwärtig droht, dass Akteure aus Übersee auf Basis neuer datenzentrierter Geschäftsmodelle Märkte und Kunden erobern“, hebt M. Ziesemer hervor.

Mit zunehmender Digitalisierung der gesamten Wirtschaft entstehen neue, große Mengen von Daten, die für die eigentlichen Prozesse nicht relevant sind – zum Beispiel im Antrieb. Aus der Bündelung und Auswertung dieser Daten können neue Geschäftsideen und Dienstleistungen entstehen. „Wenn einmal alle Dinge im Energienetz, im Gebäude oder mit Bezug auf das Auto mit dem Internet verbunden sind, entstehen unglaubliche Mengen an Daten – die Grundlage für Smart Data“, betont der ZVEI-Präsident. „Allein im Automobil fallen heute drei bis vier Gigabit Daten pro Minute an.“

„In Bezug auf aktuelle Entwicklungen wird schmerzlich bewusst, dass man nicht alles, was man tun kann, tun darf“, ergänzt der stellvertretende Vorstandsvorsitzende von Endress+Hauser. Benötigt werde ein rechtlicher Rahmen und eine ethische Verankerung. Menschen müssten wissen, wie sie sich verhalten müssen. Der aktuelle Fall der Abgasmanipulation bei VW unterstreiche die Relevanz. Software müsse spezifiziert und in das System integriert werden. Und Software habe einen Lifecycle.

Datensicherheit und Datenschutz

In Bezug auf Daten sind weiterhin zwei Felder relevant: Datensicherheit und Datenschutz. „Die Digitalisierung für Industrie 4.0 wird nicht wirklich vorankommen, wenn das Thema Cyber Security nicht gelöst ist“, ist M. Ziesemer überzeugt. „Ebenso wenig schaffen wir die Energiewende mit Smart Grid und Smart Metering oder ein modernes vernetztes Gesundheitssystem. Und auch das Auto, das schon heute ein rollender Computer ist, braucht Sicherheit.“ Hier entsteht ein Riesenmarkt. Bereits in 2015 soll der Nettoumsatz mit Cyber Security in Deutschland 3,7  Mrd. € betragen. Nicht umsonst haben BASF, VW und Bayer die Deutsche Cyber-Sicherheitsorganisation (DCSO) gegründet, deren Lösungen auch dem Mittelstand zur Verfügung gestellt werden sollen.

Auf dem 5. VDE/ZVEI-Symposium Mikroelektronik am 9. September 2015 in Berlin hat sich herauskristallisiert: Dreh- und Angelpunkt ist die sichere Identifizierung. „Dies ist das Herzstück von Security“, so M. Ziesemer. Wobei seiner Meinung nach die besten Security-Lösungen nicht allein aus Software bestehen, sondern eine Kombination aus Hard- und Software beinhalten. „Software ist leichter manipulierbar“, ist er überzeugt. „Aber: Bereits heute lassen sich in unsicheren Netzen sichere Anwendungen implementieren – die Technologien sind vorhanden.“

Den Schutz personenbezogener Daten regeln die entsprechenden Datenschutzgesetze. „Auch in den USA setzen sich Erkenntnisse durch, dass nicht alles, was man kann, getan werden sollte“, so M. Ziesemer. Er sieht es sogar als Vorteil für den europäischen Markt, dass personenbezogene Daten unter einem hohen Schutz stehen: „Unternehmen sind gut beraten, die entsprechenden Gesetze zu beachten. Industrie 4.0 wird schneller umgesetzt, wenn Betrieb und Mitarbeiter an einem Strang ziehen“, fährt er fort. „Allerdings sollte es mit dem Datenschutz auch nicht übertrieben werden, sonst finden die Geschäftsmodelle im Ausland Anwendung und nicht hier.“ Als Beispiel nennt er die Patientendaten, die nur dort gespeichert werden können, wo sie anfallen. Neue Geschäftsmodelle für das Erkennen von Ursachen von Krankheitsverläufen mit Bezug auf Standortfaktoren und Umwelteinflüsse sind so kaum möglich. Auch im Auto fallen kritischen Daten an, zum Beispiel Bewegungsprofile. „Die Anonymisierung lässt aber Geschäftsprozesse zu“, meint der Diplom-Ingenieur. „Ein Beispiel ist die Stauprognose.“

Der Nutzen der Daten auch für Anwender wird vielfältig, wenn Datensicherheit und Datenschutz beachtet werden: „Möglich wird eine bessere Instandhaltung und ein besserer Betrieb der Aggregate“, so der Nachrichtentechniker. Allerdings müssen die berechtigten Interessen der Anwender geschützt bleiben. Geschaffen werden müssen sichere Speicherorte für die Daten. Gestartet wurde deshalb eine Fraunhofer-Initiative für sicheren Datenraum. Bereits auf dem ZVEI-Kongress im Juli 2015 in Berlin hat Vizekanzler Sigmar Gabriel herausgestellt, aus dem Problem eine Stärke machen und Deutschland als sichersten Platz für weltweite Daten etablieren zu wollen.

Nutzungsrecht für Maschinendaten

Basis für neue Geschäftsmodelle bilden Maschinendaten und anonymisierte Daten. Gerade bei nicht personenbezogenen Daten ist momentan vieles gesetzlich nicht geregelt. Die Frage, die sich dabei stellt, ist: Unter welchen Voraussetzungen sind Unternehmen bereit, Daten zu teilen? „Das Verfügungsrecht bei Maschinendaten ist nicht klar“, bestätigt M. Ziesemer. „Ein Eigentumsrecht bei Daten gibt es sowieso nicht.“ Während sich seiner Ansicht nach das Nutzungsrecht bei prozessrelevanten Daten wie Rezepturen klar bestimmen lässt, ist es zum Beispiel bei den Drehmomentdaten der Antriebe nicht klar. Dazu stellt er die Frage: Wer hat im Auto das Recht, die Daten zu nutzen, der Eigentümer, der Fahrer, der Hersteller? M. Ziesemer zieht das Fazit: „Es müssen Regelungen getroffen werden, mit denen eine Monopolisierung der Datennutzung vermieden werden sollte. Ein rechtlicher Rahmen ist notwendig.“ Viele Datennutzer haben das Nutzungsrecht an den Daten mit den Kaufverträgen längst abgetreten, auch in der Industrie.

Einer internationalen Lösung für die Nutzungsrechte an den Daten sieht M. Ziesemer skeptisch entgegen. Zu unterschiedlich seien die Datenschutzrechte zum Beispiel in den USA und in Europa. „Eine einheitliche Regelung für den europäischen Wirtschaftsraum wäre schon ein wichtiger Fortschritt.“ Dann wären auch die Chancen größer, dass zum Beispiel in China solche Regelungen übernommen werden. Im Patentrecht war eine solche Entwicklung zu verzeichnen.

Ein wichtiges Stichwort in diesem Zusammenhang ist Vertrauen. In Industrie-4.0-Anwendungen gibt es Datenverbindungen über Unternehmensgrenzen hinweg. „Wichtige Informationen werden über das Internet übertragen. Dies setzt Vertrauen, Regeln und Datenschutz voraus“, so M. Ziesemer. „Derzeit hängen die Regeln hinterher.“ Eine vernetzte Gesellschaft erfordert es außerdem, dass es überall schnelle Datenverbindungen gibt. Hier sieht der ZVEI-Präsident noch erheblichen Nachhol­bedarf. „Dass es daran mangelt, ist wirklich blamabel“, betont er.

Wartung und Betrieb mit Daten optimieren

Beispiele für die Datennutzung über Unternehmensgrenzen hinweg gibt es bereits: Für die Instandhaltung von Flugzeugtriebwerken werden seit vielen Jahren Daten ermittelt, übertragen, gespeichert und analysiert. Wartungsmaßnahmen lassen sich damit optimieren. Als weitere Applikation nennt M. Ziesemer Aufzüge: „Heute werden Aufzüge systematisch in das Internet integriert. Anhand von technischen Daten wie Drehmomenten und Sensorsignalen wird der Wartungsbedarf analysiert.“ Oder Zentrifugen in der Prozessindustrie: „Hier geht es darum, die Fahrweise der Zentrifugen soweit zu optimieren, dass Vibrationen minimiert werden“, erklärt er. Der Nutzen für die Anwender wird größer, wenn jeweils alle hergestellten Triebwerke, Aufzüge oder Zentrifugen mittels adaptiver Echtzeitanalyse überwacht werden und daraus Know-how für den optimalen Betrieb gewonnen werden kann. „Es geht um maximale Produktivität bei kompletter Schadensvermeidung“, unterstreicht er. „Diese intelligente datengestützte Dienstleistung bringt Nutzen für alle Anwender.“

„Industrie 4.0 bedeutet nicht die Digitalisierung einer einzelnen Fertigung“, fährt der COO von Endress+Hauser fort. „Das haben wir schon lange.“ Vielmehr geht es um eine Vernetzung über das einzelne Unternehmen hinaus, hin zum Lieferanten und zum Kunden. Dienstleister werden auch im Produktionsumfeld an Bedeutung gewinnen. Voraussetzungen sind die Datenverbindungen, die Speicherung der Daten im Sinn von Big Data und die Datenanalytik basierend auf der Domain-Expertise. M. Ziesemer sieht in Deutschland gute Chancen für neue Geschäftsmodelle, da ein hohes Wissen über Produktionsvorgänge vorhanden sei. Er ruft auf, nicht zu lange damit zu warten und die Geschäftsmodelle in der Praxis umzusetzen. „Kein Verantwortlicher wird die Fabrik auf den Kopf stellen, um Industrie 4.0 einzuführen. Benötigt werden überschaubare Anwendungen, die sich betriebswirtschaftlich rechnen, zum Beispiel die Optimierung eines Teils der Logistik. Nur dann werden sie auch richtig verstanden.“ Basierend auf den kleinen Applikationen können Kompetenzen aufgebaut werden.

Dabei fehlt es laut dem ZVEI-Chef nicht an Normen und Standards. OPC UA und „eCl@ss“ sind zum Beispiel nutzbar. „Zwar passen diese nicht immer perfekt, aber sie sind hinreichend für Implementationen“, berichtet er weiter. Inzwischen werden auch die Normen rund um das Thema Semantik weiterentwickelt.

Industrie 4.0 im internationalen Kontext

Der ZVEI-Chef sieht keinen großen Unterschied in der Vorgehensweise zwischen Industrie 4.0 und dem Industrial Internet Consortium. Der gemeinsame Blickwinkel ist, dass Use Cases im Vordergrund stehen. Es besteht eine Zusammenarbeit zwischen den Konsortien, nicht zuletzt auch deshalb, weil die Protagonisten beider Konsortien zum Teil identisch sind. Unterschiedlich sind die Blickwinkel laut M. Ziesemer: „Während sich die deutsche Industrie aus der Produktion mit Embedded-Systemen in die ERP-Welt bewegt, vollziehen Amerikaner den Weg meist genau andersherum von der IT-Seite aus.“ In der deutschen Industrie spielt das Life Cycle Management Engineering eine wichtige Rolle, bei den Betrachtungen des IIC kommt das kaum vor. „Es gibt zwischen Industrie 4.0 und IIC aber weder Berührungsängste noch Frontstellungen“, fährt er fort. „Beide haben Stärken und Schwächen.“

An der deutschen Initiative kritisiert er nur, dass diese internationaler werden muss. „Es besteht ein hohes Interesse an Industrie 4.0, zum Beispiel in den USA und in China“, betont er. „Die Welt beobachtet uns und interessiert sich für diese Thematiken. Daher müssen wir noch schneller Antworten liefern und über die Grenzen des deutschen Markts hinausgehen.“ Es besteht die Sorge, dass der technische Vorsprung, das Wissen und die Kompetenz in Bezug auf die Produktion, durch eine ungenügende Marketingkommunikation nicht zur Wirkung kommen. „Unsere Kompetenzen müssen besser vermittelt werden. Es müssen deutlicher die praktischen Implementierungen nach vorn gestellt werden“, ist sich M. Ziesemer sicher. „Wenn die Welt verändert werden soll, muss sich auch das Bild von der Welt ändern.“

Die Plattform Industrie 4.0 ist außerdem gefordert bei Themen, wie Veränderung der Arbeitswelt, Datenschutz und Weiterbildung. Mithilfe von Demonstratoren sollen auch kleinere Unternehmen einbezogen werden. „Dies können einzelne Unternehmen nicht leisten und hier ist deshalb die übergreifende Initiative gefordert“, erläutert der ZVEI-Präsident.

Der ZVEI treibt die Themen rund um Industrie 4.0 auf verschiedenen Ebenen voran. Zum einen sind die Arbeitsgruppen der Plattform Industrie 4.0 im ZVEI gespiegelt. „Hier wirken erhebliche Ressourcen von uns mit“, bekräftigt M. Ziesemer. Darüber hinaus befindet sich der Verband in einem intensiven Dialog mit der Politik, damit die Anliegen der beteiligten Unternehmen auch auf höchster Ebene verstanden werden. Der Verband erarbeitet derzeit den Leitfaden „Codes der Elektroindustrie für die Datennutzung im Internet der Dinge und Dienste“, der in enger Abstimmung mit den ZVEI-Mitgliedsunternehmen, aber auch mit Digital-EU-Kommissar Günther Oettinger entsteht. Zusätzlich gibt es intensive Dialoge in den Fachverbänden und Landesstellen des ZVEI sowie auf Kongressen und Veranstaltungen. Gemeinsames Ziel ist es, Sicherheit und Vertrauen in die digitale Welt herzustellen.

Autor: Ronald Heinze

www.zvei.org

 

Industrie-4.0-Lösungen von Endress+Hauser

Mit intelligenten Feldgeräten und Systemen treibt Endress+Hauser gemeinsam mit den Kunden die interne und externe Vernetzung voran. Das Unternehmen beschäftigt sich schon seit fast zehn Jahren mit dem Web-enabled Asset Management. „Wir bringen IT- und Automationswissen zusammen“, ­berichtet Michael Ziesemer. So gibt es Anwendungen, die eine durchgängige Integration vom Sensor bis ins ERP erfordern. Häufig sind dies laut dem COO von Endress+Hauser Lo­gistikanwendungen. So werden beispielsweise alle Verbrauchsdaten für eine komplette Schiffsflotte in einem Center zusammengetragen, sodass im ERP-System Optimierungen vorgenommen werden können. Oder beim Verladen zum Beispiel von Öl werden alle Informationen in Echtzeit dem neuen Besitzer zur Verfügung gestellt. Dazu gehört auch das automatische Ausstellen der Rechnung. Bei allen Anwendungen geht es ­darum, die Produktivität zu steigern, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen und die Wettbewerbsfähigkeit zu ver­bessern.

www.de.endress.com


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