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Posts Tagged ‘Industrie 4.0’

„Smart Production“, Industrie 4.0 oder „Future Production“ – die Transformation hin zu mehr Digitalisierung und Flexibilität ist in vollem Gange. Wie lässt sich das in bestehenden Anlagen umsetzen, und welche Möglichkeiten haben KMU, dabei mitzuhalten?

Ulrich König, Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT, betreut gemeinsam mit Prof. Dr. Maximilian Röglinger, Prof. Dr. Nils Urbach, Universität Bayreuth, und Kollegen von der Projektgruppe Regenerative Produktion des Fraunhofer IPA das Forschungsprojekt SmarDe’s@Work .

Was sind die offensichtlichsten Unterschiede zwischen dem, was man sich als „Produktion der Zukunft“ vorstellt und dem, was wir heute schon sehen?

Die Schnelllebigkeit hat in der letzten Zeit extrem zugenommen und der Kundenfokus ist stärker geworden. Automobilzulieferer bekommen wenige Stunden vorab ihre Auftragsplanung und brauchen daher effizientere und flexiblere Prozesse in ihrer Produktion. Darauf fokussieren wir uns im Projekt: Wir möchten die Kommunikation verbessern und wir möchten sicherstellen, dass die Unternehmen für diese Schnelllebigkeit gewappnet sind.

Ein zweiter Aspekt ist die Aus- und Weiterbildung: Gerade in ländlichen Regionen ist es schwer, Personal zu finden. Teilweise gibt es Sprachbarrieren, wenn ausländisches Personal angeworben wird, und es gibt häufige Personalwechsel, so dass immer wieder neue Mitarbeiter angelernt werden müssen. Bei vielen unserer Anwendungsfälle spielen die Aus- und Weiterbildung sowie die Wissensweitergabe deshalb eine wesentliche Rolle. Dafür werden Dokumentationen erstellt, die teils stark grafiklastig sind, und Texte entsprechend gestaltet. Schulungsunterlagen können auch in Form von Videos angeboten werden. Eine weitere Herausforderung ist die Heterogenität der Anlagen mit unterschiedlichsten Digitalisierungsstufen. In der Vergangenheit hat das keine so große Rolle gespielt, weil die Produktionsaufträge und ähnliche Dokumente ohnehin noch als Papier hereinkamen und verarbeitet wurden. Jetzt muss eine durchgängige digitale Kommunikation sichergestellt sein, so dass Maschinen auch automatisch angesteuert werden können.

Was tun Sie in Ihrem Projekt, um den Weg der Unternehmen in die digitale Zukunft zu ebnen?

Ziel unseres Projektes ist, die Kommunikation zwischen Maschinen, Anwendungssystemen und Mitarbeitern über Smart Devices sicherzustellen und damit Produktionsprozesse zu verbessern. Wir entwickeln dafür einen Demonstrator für eine generalisierbare Middleware mit angebundener Client-Applikation, die aus jeder Produktionsanlage und jedem Anwendungssystem Daten erhalten und sie weitergeben kann. Die Fachlogik liegt dabei nicht in der Middleware selbst. Sie enthält nur einfache Operatoren und Gruppendefinitionen, um festzulegen, welches System welche Informationen bekommt. Sie ist mit Excel und XML konfigurierbar und dementsprechend einfach zu warten. Dabei ist die Lösung nicht an eine bestimmte Branche gebunden, sondern übergreifend einsetzbar. Derzeit haben wir im Konsortium Unternehmen aus der Metallverarbeitung, der Stanztechnik und aus dem Kunststoffspritzguss.

Ziel des Forschungsprojekts SmartDe’s@Work ist es, Smart Devices im Produktionsumfeld nutzbringend einzusetzen. Im Vordergrund steht die Vernetzung von Produktionsteilnehmern wie Mensch, Maschine und produktionsnaher IT-Systeme. Die optimale Kombination aus Software- und Hardware-Komponenten soll Produktionsprozesse durch eine interaktive und intuitive Informationsverarbeitung bei der Arbeitsvorbereitung (z. B. Arbeits- und Maschinenpläne, Rüstung von Anlagen) und der Produktion (z. B. Arbeitsanweisungen, Störungen, Echtzeit-Rückmeldung) unterstützen und dadurch Effizienz- und Optimierungspotenziale heben. Das Projekt wird von der Bayerischen Forschungsstiftung gefördert und läuft von Januar 2017 bis Februar 2019. Meht unter http://www.smart-devices.fim-rc.de

Wie sieht der Einsatz in der Praxis aus?

In unserem Projekt konzentrieren wir uns vor allem auf die Middleware und die Client-Applikation. Solange uns eine Anlage auf welche Weise auch immer Daten liefert – das kann sogar das rote Warnlämpchen sein, das sonst dem Mitarbeiter Handlungsbedarf signalisiert –  kann man die Middleware relativ einfach integrieren und die Daten über eine allgemeingültige Schnittstelle erfassen. In der Middleware werden sie weiterverarbeitet und über die Client-Applikation an ein Smart Device oder ein Anwendungssystem (z.B. ein ERP- oder BDE-System) übergeben. Wichtig ist für uns dabei, dass wir uns nicht auf eine Maschine oder einen Ausrüstungsgegenstand spezialisieren, sondern eine allgemeine und möglichst breit einsetzbare Lösung schaffen.

Wie weit ist die Industrie Ihrer Einschätzung nach auf dem Weg zu „4.0“? Ist das bei Großunternehmen nicht längst Alltag?

Große Unternehmen sind schon relativ weit, allerdings auch nicht flächendeckend. Es gibt sicher Werke, die man heute schon als „Industrie 4.0“ bezeichnen kann, aber das ist nur ein kleiner Ausschnitt. Und es gibt nach wie vor viele Insellösungen, etwa mit RFID, die nicht generalisierbar sind, schon gar nicht über Unternehmensgrenzen hinweg. Oft basiert die Industrie-4.0-Kommunikation auf einem homogenen Maschinenpark – die Geräte eines Herstellers können miteinander kommunizieren, aber nicht mit Maschinen anderer Hersteller. Solche Lücken überwinden wir mit unserer Middleware.

Mehr über das Projekt SmartDe’s@Work und viele andere Ansätze zur Digitalisierung und Flexibilisierung erfahren Sie beim PRAXISforum Future Production – werfen Sie einen Blick ins Programm!

Und wo bleiben die KMUs, die keine riesigen Transformationsprogramme stemmen können?

Unser Ansatz eignet sich insbesondere für KMUs. Unser Projekt ist bewusst in einer KMU-geprägten Region angesiedelt. Wir nutzen gängige Geräte, die auf dem Markt einfach erhältlich sind, und erstellen den Middleware-Demonstrator. Die Middleware lässt sich überall einfach integrieren und soll im Laufe des Jahres auch als Open-Source-Lösung angeboten werden. Die meisten Anwendungspartner mussten nur einen zusätzlichen Standard-PC beschaffen und die Anbindung der Maschinen an die Middleware sicherstellen. Die Kosten dafür sind überschaubar und auf jeden Fall günstiger, als im großen Umfang den Maschinenpark zu erneuern. Die meisten ERP-Systeme bieten auch schon Schnittstellen und lassen sich innerhalb weniger Wochen anbinden. Alles ist robust ausgelegt, damit es den Produktionsalltag überlebt, und die Geräte sind leicht zu ersetzen. Wenn etwas zu Schaden kommt, soll alles schnell wieder einsetzbar sein – man nimmt ein Standardgerät, installiert die Client-Applikation, und innerhalb einer Stunde läuft alles wieder.

Am Ende bleibt natürlich immer die Kosten-Nutzen-Frage. Unser Konzept ist aber so gestaltet, dass die Transformation prinzipiell möglich ist. Es gibt andere Ansätze, bei denen zum Beispiel Sensorboxen an Maschinen angeschlossen werden, um Daten zu erfassen und weiterzugeben. Das könnten wir theoretisch auch, die Frage ist nur, welche Daten man dann bekommt. Wir konzentrieren uns vor allem auf transaktionale Kommunikationsdaten: Fällt eine Maschine zum Beispiel in einen Stillstandsmodus, sollen andere Maschinen und Mitarbeiter darüber schnell informiert werden. Die Nutzung von Produktionsdaten für analytische Zwecke haben wir uns für kommende Forschungsprojekte vorgenommen.

Für Rückfragen zum Forschungsprojekt stehen Ihnen Ulrich König (ulrich.matthias.koenig@fit.fraunhofer.de) sowie Prof. Dr. Röglinger (maximilian.roeglinger@fit.fraunhofer.de) Prof. Dr. Urbach (nils.urbach@fit.fraunhofer.de) und Joachim Kleylein-Feuerstein (joachim.kleylein-feuerstein@ipa.fraunhofer.de) gerne zur Verfügung.

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Ideen für die „digitale Chemieindustrie“ werden nun schon seit einigen Jahren diskutiert. Während die Hersteller von Feinchemikalien und Pharmazeutika das Konzept höherer Flexibilität und kleinerer Losgrößen zunehmend aufgreifen, hat die „traditionelle“ chemische Grundstoffindustrie immer noch Schwierigkeiten damit, die neue Philosophie mit einem Geschäft in Einklang zu bringen, das über Jahrzehnte vor allem auf Effizienz und weniger auf Flexibilität getrimmt wurde. Ein Argument, das man gar nicht so selten hört: Wir produzieren Grundstoffe in großen Mengen, die sich kaum individualisieren lassen – „Losgröße 1“ ist etwas für Unternehmen, die näher am Kunden sind.

Michael Dejmek von hte, Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für katalytische Prozesse, lässt das nicht gelten: „Nur weil die Industrie im Tonnenmaßstab pro Kampagne denkt, heißt das nicht, dass kleinere Losgrößen nicht gebraucht würden – bisher sind sie nur nicht möglich.“ Er sieht eine ganze Reihe von Vorteilen, die mit der Umsetzung von „Industrie 4.0“ in der chemischen Industrie realisiert werden könnten: Höhere Flexibilität, kleinere Losgrößen zu wettbewerbsfähigen Kosten, kleinere Produktionsanlagen, eine weit größere Produktvielfalt. „Im Moment dauert das Umrüsten viel zu lang. Wir sind zur Reaktion verdammt – wenn etwas anderes produziert werden soll, müssen viele Parameter angepasst werden, und wir starten bei Null. Industrie 4.0 bedeutet Aktion: Wenn man seinen Prozess gut genug kennt, kann die erste oder zweite Produktcharge schon marktfähig sein.“

 

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Was bedeutet „Future Production“ für Ihr Unternehmen? Diskutieren Sie mit anderen Experten beim PRAXISforum – hier finden Sie das Programm.

Das bedeutet nicht nur Zeitersparnis, sondern eine viel geringere Ausschussrate. Auch sein eigenes Unternehmen spürt den Druck sich verändernder Marktanforderungen: Zogen sich Projekte früher über Monate oder sogar Jahre hin, verlangen die Kunden heute alle paar Wochen Anpassungen. „Deshalb sind die Umrüstzeiten so wichtig geworden“, sagt Dejmek. Sein Rat: Wer so viele Daten wie irgend möglich nutzt, kann seine Prozesse besser verstehen, daraus extrapolieren und so beim Aufsetzen eines neuen Prozesses im ersten Schritt dem Optimum deutlich näher kommen. Wer darüber hinaus technische Lösungen einsetzt, um händische Arbeit zu vermeiden und Wochenenden und Nächte außerhalb der Schichtzeiten zu nutzen, kann seine Umrüstzeiten erheblich verringern.

Eine der Voraussetzungen, um verfügbare Daten zu nutzen, ist die entsprechende IT. Mark Talford von Britest Ltd. weist darauf hin, dass diese nun endlich Schritt hält mit Ideen, die schon seit 10 oder 15 Jahren im Umlauf sind: „Wir sind heute tatsächlich in der Lage, das Prozesswissen mit Wissen zur Modellierung von modularen Anlagen zu verknüpfen und so schnell und kostengünstig zu besseren Entscheidungen zu kommen.“ Besonders Hersteller von Pharmazeutika und Feinchemikalien prüfen nun, wie Konzepte der „Future Production“ für die Formulierung und die modulare Produktion einsetzbar sind, und sie denken auch darüber nach, inwieweit sie sich in die Herstellung von Wirkstoffen im Pilotmaßstab übertragen lassen. Große Firmen wie BASF bereiten sich derweil darauf vor, neue Geschäftsmodelle umzusetzen. Dabei erweitern sie ihr Angebot entlang der Wertschöpfungskette hin zu integrierten Lösungen, etwa beim 3D-Druck oder bei der Nutzung von Echtzeitdaten in Lackierstraßen, um Lackfarben zu optimieren. Der Schlüssel zum Erfolg liegt darin, auch unkonventionelle Ideen zu entwickeln – oder, wie Michael Dejmek sagt: „Henry Ford soll gesagt haben „hätte ich die Leute gefragt, was sie wollen, hätten sie gesagt: schnellere Pferde“. Wenn man nicht weiß, was überhaupt möglich ist, kann man es auch nicht nachfragen.“ Herauszfinden, was möglich ist, ist also die nächste große Aufgabe für Technologieanbieter und Chemieproduzenten.

 

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In den kommenden Wochen wollen wir in einer kleinen Serie Aspekte näher beleuchten, die auf dem Weg zur „Future Production“ eine Rolle spielen und möglicherweise Hürden darstellen, aber auch bisher ungeahnte Chancen eröffnen können. Zum Auftakt sind Sie gefragt: Wo sehen Sie die größten Herausforderungen, aber auch die größten Chancen? Wir freuen uns auf Ihre Kommentare und Anregungen und werden diese im Rahmen der kommenden Beiträge aufgreifen.

Wie weit sind die chemische und pharmazeutische Industrie auf dem Weg zu „Future Production“? Eine Studie, die das ZEW im Auftrag des VCI durchgeführt hat, lenkt den Fokus auf das Thema Digitalisierung der Chemie- und Pharmaindustrie.

Die Autoren verweisen auf den bereits hohen Digitalisierungsgrad der Unternehmen, benennen aber auch Chancen, die noch darüber hinausgehen – etwa neue Simulationsansätze in der Forschung, wesentliche Produktivitätsgewinne durch Methoden wie digitales Supply-Chain-Management oder digitale Anlagenmanagementsysteme und neue Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Die Nutzung der Chancen der Digitalisierung erfordert aus Sicht von ZEW und CWS Veränderungen in den Unternehmen, bei den Beschäftigten, in der Wissenschaft und in der Politik. Wichtige Themen sind dabei Aus- und Weiterbildung, Datenschutz- und IT-Sicherheit, IT-Infrastruktur, Fragen von Schnittstellen und Datenstandards, die Entwicklung digitaler Plattform, Open Innovation und die Entwicklung von Digitalisierungsstrategien.

Was meinen Sie: Wo liegen die großen Herausforderungen? Sind es technische Fragen, oder geht es auch oder sogar weit mehr um Veränderungen in den Köpfen? Sind wir bereit für „Future Production“? Kommentieren Sie hier oder schreiben Sie uns!

 

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thumbnailWie muss die Prozessindustrie auf die Digitalisierung reagieren, damit sich auch in 20, 50 oder 100 Jahren noch eine Rolle spielt? Dieser Frage widmeten sich etwa 100 Experten und Entscheider aus der Chemie- und Prozessindustrie beim 57. Tutzing-Symposion „100% digital: Überlebensstrategien für die Prozessindustrie“. Organisiert wurde die Veranstaltung vom DECHEMA e.V. und der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate-, und Anlagentechnik PAAT unter Federführung der Vorsitzenden Prof. Dr.-Ing. Norbert Kockmann, TU Dortmund, und Dr. Hans-Rolf Lausch, Evonik.

Die wegweisende Veranstaltung bestand aus zahlreichen Impulsvorträgen von Experten und Entscheidern der Prozessindustrie sowie Kreativ-Workshops an zwei Nachmittagen.

Die Ergebnisse der Workshops und intensiven Diskussionen wurden in 36 Tutzing-Thesen zusammengefasst.

Mehr erfahren und mitdiskutieren – hier im Blog oder beim Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft „Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik“ am 12. und 13. November 2018 in Köln – jetzt anmelden

Workshop 1: Horizontal, Supply Chain vom Rohstoff bis zum Kunden

  1. Die horizontale Integration der Wertschöpfungskette (auch firmenintern) birgt enorme Potentiale für alle Beteiligten
  2. Es gibt einen Bedarf an digitalen Plattformlösungen incl. Planungstools für mittelständische Unternehmen ohne 1:1 Datenintegration zwischen Lieferant-Hersteller-Kunde
  3. Herausforderungen der horizontalen Integration bestehen eher bei Vertrauen und Zusammenarbeit als bei der technischen Umsetzung
  4. die horizontale und vertikale Vernetzung müssen stärker verbunden und integriert werden

Workshop 2: Vertikal, R&D, Planung, Produktion

  1. Der Digital Twin ist das Fundament der Digitalisierung in der Prozessindustrie
  2. Das volle Potential der Digitalisierung kann in der Prozessindustrie erst durch Künstliche Intelligenz gehoben werden
  3. Digitalisierung ermöglicht ein Mehr an Innovation (neuartige Produkte, Prozesse, Wertschöpfungsketten)
  4. Digitalisierung ist nicht im Alleingang möglich, sie muss gemeinsam gestaltet werden
  5. Digitalisierung im Asset Life Cycle (ALC) macht nur Sinn, wenn der Digital Twin gefüllt und immer aktuell ist (Akzeptanz)
  6. Digital Twin zwingt zur Zusammenarbeit
    • Entwicklung ist nur gemeinsam möglich
    • Wenn der Digital twin existiert, wird die interdisziplinäre Zusammenarbeit intensiviert
  7. Der Digital Twin wird Time to Market deutlich reduzieren, die Flexibilität erhöhen und Kosten senken
  8. Der Digital Twin schafft Zeit und Potential für mehr Kreativität, kann aber durch Bedrohung von Tätigkeiten und Arbeitsplätzen kritisch gesehen werde
    • Der Digital Twin vermeidet Doppelarbeit/ reduziert Fehler
  9. Digitalisierung / Digital Twin fördert Zusammenarbeiten:
    • Im Unternehmen / Unternehmensübergreifend / zu Lieferanten
  10.  Der Verlust des Digital Twins ist der Gau
    • Know how Verlust / Spannungsfeld Zugriffsrechte und Kooperation
  11. Der Ingenieur steht im Wettbewerb / in Symbiose mit Künstlicher Intelligenz KI, allerdings darf die KI nicht über den Menschen entscheiden
  12. Der Grad der Autonomie (der KI) wird von der Bereitschaft der Gesellschaft bestimmt
  13. KI unterstützt Interdiziplinarität, die früher im ALC eine Rolle spielen wird

Tutzing Video

Zum Video zum Tutzing-Symposium 2018: https://youtu.be/HuOkiwjIl4U

Workshop 3: Intelligente Apparate: Das 100% Modul

  1. ist der Building Block für ein Smart Manufacturing-Eco-System
  2. erschließt weitere Potenziale bei Verfügbarkeit, Produktivität und Flexibilität
  3. erfordert Co-Kreation über Unternehmens- & Disziplingrenzen hinweg
  4. stellt neue juristische, technische und organisatorische Fragen
  5. verändert Ausbildung an Hochschulen von selektiver Funktions- zu ganzheitlicher Prozess-Sicht

Workshop 4: Datenkonzepte und autonome Anlage

  1. Durch konsequente Nutzung von Datenkonzepten, Datenanalyse, Big Data und KI ergibt sich ein entscheidender Wettbewerbsvorteil in der Prozessindustrie
  2. Gemeinsame Wettbewerbsfähigkeit der Prozessindustrie und ihrer Zulieferer durch Nutzung von Bausteinen der Digitalisierung (Big Data und KI) ausbauen
  3. Schulterschluss von Anwendern und Lieferanten zur intelligenten Nutzung von Daten zum Meistern der gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen
  4. Fairer Umgang beim Austausch von Daten und Erfahrungen zwischen Prozessindustrie und ihren Zulieferern durch offene, standardisierte, herstellerunabhängige Schnittstellen

Workshop 5: Arbeitswelt 4.0

  1. Die Digitalisierung ist der Change Prozess der Arbeitswelt der 20iger Jahre
  2. Die Digitalisierung wird die Organisation der Arbeit verändern hin zu einer Gesamtbetrachtungsweise.
  3. Anzahl der Arbeitsplätze in der Produktion wird sinken während die der Stakeholder steigen werden.
  4. Der Anspruch an die Qualifikation der Mitarbeiter ändert sich zu größeren Extremen (niedrig/hoch)
  5. Digitalisierung erfordert eine verstärkte Interaktions- und Kommunikationsfähigkeit und die Bedeutung der Kommunikation über verschiedene Kanäle wird zunehmen
  6. Die Zuordnung der Verantwortung und der sichere Betrieb von Anlagen ist zu gewährleisten

Workshop 6: Aus- und Fortbildung

  1. Ein fundiertes Grundlagenwissen ist auch in Zeiten der Digitalisierung unabdingbare Voraussetzung und muss zeitgemäß vermittelt werden
  2. Die Digitalisierung erfordert eine häufigere Überprüfung und angemessene Überarbeitung der Curricula
  3. Wir sehen eine gesamtgesellschaftliche Verpflichtung zur Qualifizierung von Arbeitnehmern und zur Schaffung einer bedarfsgerechteren Bildungsinfrastruktur
  4. Die Bedeutung von lebenslangem Lernen nimmt durch Digitalisierung zu. Universitäten & Hochschulen sollten als Think Tanks der Zukunft Fortbildungs-Angebote für Wirtschaft und Verwaltung entwickeln

Die Thesen dienen als Ausgangspunkt für weitere Diskussionen – seien Sie dabei und geben Sie Ihren Input!

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hand-3308188_1280Wie werden Sie in 10 Jahren arbeiten? Noch schneller, noch länger, noch öfter von unterwegs? Oder werden Roboter quasi auf Zuruf einen großen Teil dessen übernehmen, was Sie heute als lästige Notwendigkeit Ihrer Arbeitszeit wahrnehmen? Oder – auch das ist schließlich denkbar – sagen die Roboter Ihnen, was Sie als nächstes zu tun haben, geben Ihnen den Arbeitsrhythmus vor und sorgen dafür, dass Sie Ihre Zeit nicht vertrödeln?

Denkbar sind beide Szenarien allemal. Eine Studie von 2013 hat viele aufgeschreckt, die bisher davon ausgegangen waren, dass ihr Arbeitsplatz sicher sei: Danach könnten in Großbritannien 47 % der Jobs der Digitalisierung zum Opfer fallen – und betroffen sind nicht nur einfache Tätigkeiten, sondern auch Aufgaben, die heute von sehr gut ausgebildeten Facharbeitern oder sogar Universitätsabsolventen ausgefüllt werden. Wer testen will, wie groß das Risiko ist, dass zukünftig ein Roboter am eigenen Schreibtisch Platz nimmt, findet bei der BBC Antworten . Demnach ist das Risiko für den „Chemical Scientist“ mit nur 6% zwar überschaubar, aber der Chemiefacharbeiter wird mit einer Wahrscheinlichkeit von 85 % wegrationalisiert werden.

Dabei sind die Hoffnungen, die mit der Digitalisierung verknüpft sind, durchaus groß. Wer hat nicht im Labor geflucht, wenn er die Tausendste Probe pipettiert oder endlose Stunden damit zugebracht hat, Zellkulturen zu sichten? Wer hätte nicht lieber vorausgewertete und grafisch aufbereitete Daten, anstatt sich mit riesigen Tabellen voller Messwerte und Standardabweichungen herumzuschlagen? Keine Frage, auch Biotechnologen, Chemiker und Verfahrensingenieure würden viele dieser Aufgaben lieber heute als morgen Siri oder Alexa überlassen.

Ein Besuch bei Morphosys in München zeigt, wie weit diese Entwicklung schon heute gediehen ist. Das Pipettieren, Picken und Aufbereiten übernehmen hier Hochdurchsatzmaschinen. Das Laborpersonal stellt die reibungslosen Abläufe sicher, überwacht die Roboter – und es bringt den kreativen Touch hinein: Denn wenn es darum geht, einen einmal gefundenen Antikörper zu optimieren, geht derzeit noch keine Künstliche Intelligenz über das Erfahrungswissen eines menschlichen Wissenschaftlers.

Und auch für die weltweite Zusammenarbeit macht man sich die Digitalisierung gerne zunutze. Große Konzerne haben längst Teile ihrer Forschung und Entwicklung an andere Standorte verlagert. Wo die kritische Masse an klugen Köpfen vor Ort nicht mehr erreicht wird, lässt sie sich durch Vernetzung wieder herstellen. Daten können gemeinsam bearbeitet werden, und dank Augmented Reality kann der Ingenieur in Pullach die Anlage in China besichtigen, ohne um die halbe Welt fliegen zu müssen.

Im jüngsten DECHEMA-Papier „Neuer Schub für die Biotechnologie“ skizzieren die Autoren, wohin die Kombination aus Automatisierung, Miniaturisierung und Digitalisierung führen kann. Dank der Kombination aus Hochdurchsatztechnologien, der enormen Beschleunigung beim Generieren von Daten und der Möglichkeit, diese mit Hilfe von Big Data und Künstlicher Intelligenz auszuwerten, kann der Wissenschaftler sich ganz darauf konzentrieren, seine Ideen zu verwirklichen – vom designten Molekül bis zum großindustriellen Produktionsprozess.

teens-629046_1280Doch wer einen Blick in die heutige Arbeitswelt wirft, den mag auch ein leichter Schauder ankommen angesichts der Vorstellung, dass Kollege Computer bald den Takt vorgibt. Schon heute fühlt mancher sich bei allen Vorteilen, die die neuen Kommunikationswege ermöglichen, als Sklave seines E-Mail-Kontos. Von der autonomen Zeitgestaltung bis zur Selbstausbeutung ist es häufig nur ein kleiner Schritt. Und die enorme Beschleunigung der Arbeitsprozesse führt statt zu mehr Raum für kreative Ideen und konzeptionelles Arbeiten eher zum Gegenteil: Hektisches Hinterherrennen hinter Routineaufgaben wird dann zum Standard und der Stapel unerledigter Mails wächst von Woche zu Woche. Gerade die „Digital Natives“, auf die feste Arbeitszeiten und ein stationärer Schreibtisch häufig wirken wie aus Großvaters Erinnerungsalbum, werden Wege finden müssen, mit diesen neuen Anforderungen umzugehen, ohne sich darin zu verlieren. Und bei allem Vertrauen in die Technik werden auch sie ein handwerkliches Grundverständnis brauchen, damit die Anlage nicht zur „Black Box“ für ihren Betreiber wird. Das richtige Maß zwischen Kompetenzvermittlung und praktischer Übung zu finden, ist für die Hochschulen und Personalabteilungen sicher eine der größten Herausforderungen für die nächsten Jahre und Jahrzehnte.

Was die Digitalisierung noch bedeutet für Wissenschaft und Produktion, für Verfahrenstechniker, Biotechnologen und Chemiker, darum geht es in der Podiumsdiskussion „Forschung und Produktion in einer globalen Welt“ am 12. September 2018 im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung und DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen.  Wie sehen Sie die Zukunft Ihrer Branche? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit! Wir freuen uns auf Ihren Beitrag!

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Digitalisierung und Industrie 4.0 verändern komplette Geschäftsmodelle, heben neue Effizienzpotenziale und stärken die Wettbewerbsfähigkeit. In der Prozessindustrie ist traditionell die Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik stark, aber die Einführung des „Internet der Dinge“ ist eher zögerlich. Das Symposion erkundete mit Vorträgen und Kreativworkshops , welche speziellen Anforderungen die Prozessindustrie hat, was schon umgesetzt wurde und wo noch Handlungsbedarf besteht. Dazu sollte der gesamte vertikale Asset Life Cycle von der Verfahrensentwicklung über die Produktion bis zum Rückbau sowie der horizontale Supply Chain Life Cycle vom Lieferanten bis zum Kunden in der chemischen Produktion in Bezug auf die Chancen und Risiken der Digitalisierung betrachtet werden.

Impressionen vom Tutzing-Symposion 2018

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Follow us to the year 2040…

It’s harvesting time. After delivering the wheat to the silo, the harvesting machine delivers the straw to the plant that has been temporarily placed next to the farm. After biotechnical and chemical processing, the bio-based plastic granulate is filled and ready for shipment; over the next couple of days, it will be sold via regional shops to the consumers who use it as feed for their 3D printers at home and produce their own goods as required.

Meanwhile, at the industrial site close by, the chemical plant has switched from producing ingredients for the sun-tan lotion to synthesizing anti-freeze agents. Decoupling one module and replacing the downstream processing unit has been a matter of hours. The central software has calculated the required formulations and production parameters, and the individual components have already started to fine-tune their settings in bilateral communications.

F3 Factory Container_kleinVision, forecast or mumbo jumbo? As far-fetched as the scenario may seem, the technological foundations are being laid today: Modularisation and automation are not only taking the process industry to new levels of efficiency, but they will fundamentally change the business models of the chemical and pharmaceutical industry.

The key to the future lies in the combination of automation and modularization. Experts envision different ways on how these two developments interact: Herman Bottenberg, Zeton, is convinced that “for true flexible manufacturing for multi purpose products and when applying the modular approach both hardware and automation has to become 100% modular!” Axel Haller, ABB, says: “Modular and system independent automation is possible. The market will decide if this will be the next step into the future”.

At first sight, the performance improvements that are enabled within existing processes seem more evolutionary than revolutionary. Marc Richter, Renishaw points out the quality improvements by new techniques and the speed-up development cycles of pharmaceuticals. And Marin Valek, GE, adds: “Companies use less than 10% of the information available to be better in operations. Winners will use IIoT technology and data science to get the competitive advantage of having high predictable performance.”

The technological progress opens up two different pathways: One leads from today’s batch-based production to continuous flows. This is more than a change in process – it calls for a different conceptual approach. Alessandra Vizza, Corning: “Mindset change is required to understand that continuous flow processes are no more a new system to test but the tool to be used for cost reduction; safety; environmental impact and innovation. An appropriate solution to fine-tune chemical production needs with world behaviour and epoch constraints.”

On the other hand, modular plants offer high flexibility and the opportunity for customized or even personalized products in small volumes. This entails a fundamental change in business models. Says Mario Bott, Fraunhofer IPA: “Monolith organizational approaches in process industries will struggle to manage the challenges of mass personalization.” Yet, the chances of the necessary transformation are often underestimated.  Mark Talford, BRITEST, says that “much has been done to develop practical modular continuous production technologies, but there is still a challenge to convince decision-makers to invest. As well as new business models, we need tools and guidance to help decision-makers overcome their perceived fears.” The adaptation will certainly be worth it. Dirk Kirschneck, Microinnova, summarizes the opportunities a successful transformation offers: “Industry 4.0 delivers the bridge between the production flexibility and knowledge-based process performance. Industry 4.0 will transform the chemical industry and will lead to a new efficiency level in terms of speed, quality and resources. Radical new business models will push the chemical industry to a new performance level.”

And what is your opinion? Give us your view and discuss with the expert’s quotes and many others at the PRAXISforum “Future of Chemical and Pharmaceutical Production”…

PF Future Production 2017

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