Industrie 4.0 Welche Forschung für die intelligente Fabrik noch benötigt wird

In der Zukunft soll es vor allem um die Vernetzung gehen. Singuläre Produkte oder Produktionssysteme sind weder resilient noch effizient genug.

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Acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V.

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 hat eine neue Expertise veröffentlicht. Laut einer Mitteilung der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (Acatech) beleuchtet darin das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK aktuelle Ansätze zur Nutzung von Modellierung und Simulation in der intelligenten Fabrik. Außerdem sei ermittelt worden, welche Forschungs- und Entwicklungsbedarfe in Zukunft adressiert werden sollten, um eine intelligente Fabrik zu ermöglichen.

„Methoden der Modellierung und Simulation wurden zwar in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt, gleichwohl hat gerade die Kombination von Modellierung und Simulation mit Verfahren der künstlichen Intelligenz neue Horizonte eröffnet“, sagt Reiner Anderl von der Technischen Universität Darmstadt. Für die intelligente Fabrik sei vor allem die Vernetzung ein wichtiger Baustein. Faktoren wie etwa der Mangel an Rohstoffen hätten gezeigt, dass Unternehmen und Industrie-4.0-Lösungen auf solche Einflüsse in Echtzeit reagieren müssen. Die dazu benötigten Fähigkeiten der Systemlösungen werden als Industrie 4.0-Intelligenzen bezeichnet, heißt es weiter. Für diese seien Modellbildung und Simulation notwendig.

Systemlösungen kommen an ihre Grenzen

Für die Expertise „Modellierungs- und Simulationsbedarfe der intelligenten Fabrik“ hat das Fraunhofer IPK Ergebnisse aus der Fachliteratur durch Interviews aus der Industrie und Forschung untermauert, so Acatech. So soll ein Überblick über die aktuellen Forschungs- und Entwicklungsbedarfe ermöglicht werden. In der Expertise heißt es, dass bestehende Modellierungs- und Simulationstheorien für die Umsetzung und Anwendung von Fähigkeiten mit geringem Komplexitätsgrad ausreichend sind. Dazu gehöre etwa das virtuelle Darstellen der Systemlösung und ihrer Umgebung. Mit steigender Komplexität kommen diese Lösungen jedoch an ihre Grenzen. Die Verknüpfung verschiedener Ansätze seien deshalb entscheidend.

„Während es zuvor reichte, die Zustände von singulären Industrie 4.0-Lösungen zu prognostizieren, ist es heute unabdingbar, die Lösungen im Systemverbund, etwa als komplette Produktionssysteme, zu betrachten", sagt Marvin Manoury, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IPK und einer der Autoren der Expertise. „Dafür müssen Unternehmen und Mitarbeitende unter anderem statische und dynamische Modellierungen sowie diskrete und kontinuierliche Simulationen miteinander koppeln.“

Außerdem empfiehlt die Expertise Forschungs- und Entwicklungsthemen wie etwa die Interaktion des Menschen mit Industrie 4.0-Systemen oder die Integration von Realdaten in Simulationsmodelle. Eine Konzentration auf diese Themen würde die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie stärken.

Die Expertise steht auf der Website von Acatech zur Verfügung.

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