Nachgefragt: Sensorik 4.0 Wer löst die Henne-Ei-Frage für die Zukunft der Sensorik?

Autor Sariana Kunze

Das Internet der Dinge und Industrie 4.0 sollen der Sensorikbranche einen deutlichen Schub verschaffen. Doch die Sensorikhersteller scheinen sich auf diese Chance nicht ausreichend einzustellen und vorzubereiten. Wer kümmert sich also um den Sensor 4.0? Wir haben bei den führenden Köpfen des AMA Verbands für Sensorik und Messtechnik einmal genauer nachgefragt.

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Die Sensorik bildet die Grundlage für die M2M-Kommunikation
Die Sensorik bildet die Grundlage für die M2M-Kommunikation
(Bild: Pixabay / CC0 )

Sensoren sind die grundlegenden Bausteine für das Internet der Dinge und Industrie 4.0. Ein „normaler“ Sensor wird hierfür aber nicht ausreichen. Vielmehr sind hochspezialisierte „Smart Connected Sensors“ – mit Internetverbindung und Zusatzfunktionen – erforderlich. Die AMA adressierte diesen Trend auf der Sensor+Test in diesem Jahr mit dem Sonderforum „Messtechnik in der Cloud“ und nächstes Jahr mit „Vernetzte Messtechnik für mobile Anwendungen“. Jedoch zeigte eine AMA-Umfrage aus dem Januar 2016, dass 44 Prozent der Sensorik- und Messtechnik-Unternehmen den Einsatz von Industrie 4.0-Methoden derzeit nicht geplant haben. Lediglich 14 Prozent gaben an, diese bereits implementiert zu haben. Wir haben uns mit Peter Krause, Vorstandsvorsitzender AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V. und Mitglied des Management Board bei First Sensor, Prof. Andreas Schütze, Vorsitzender des AMA Wissenschaftsrates und Universität des Saarlandes, Dr. C. Thomas Simmons, Geschäftsführer AMA Verband, und Holger Bödeker, Geschäftsführer der AMA Service, über die Herausforderungen und Hürden der Sensorik-Zukunft unterhalten.

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Ihr Verband meint, dass Sensorhersteller einen deutlichen Wettbewerbsvorteil erzielen könnten, wenn sie die Neuerungen der Informations- und Kommunikationstechnik-Welt einbeziehen und mit ihren Sensorkomponenten verbinden würden. Warum warten also so viele Sensorhersteller noch ab? Und warten Sie Ihrer Meinung nach zu lange?

Peter Krause: Ich gehe davon aus, dass die Industrie 4.0 und das Internet der Dinge nochmals einen deutlichen Schub für unsere Branche bewirken werden. Dabei sollten wir allerdings differenzieren, denn Sensor- und Messtechnik-Anbieter bieten bereits Produkte und Services an, die die Anwenderindustrien in die Lage versetzen, deren Produktion auf Methoden der Industrie 4.0 umzustellen. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass Sensorik- und Messtechnik-Anbieter selbst die Methoden der Industrie 4.0 in der eigenen Produktion einsetzen.

Nichts desto trotz erscheint es mir immer wieder wie die Henne-Ei-Frage. Viele AMA Mitgliedsunternehmen wollen Fehlinvestitionen vermeiden und warten ab, bis Anforderungen von Key-Kunden kommen und gehen erst dann qualitative Neuerungen an. Das ist aus Unternehmersicht im Falle von Smart Sensoren (Sensor 4.0) verständlich, da diese Sensoren meist anwendungsspezifische Funktionen übernehmen. Zunächst scheint die Vielfalt also riesig und nur wenige Firmen sind in der Lage, alle Bausteine selbst zusammenzufügen. Gerade mittelständische Firmen suchen hier den sicheren Weg gemeinsam mit dem Kunden, der die Sensoren dann auch wirklich kauft. Meines Erachtens ist das aber oft auch etwas kurz gesprungen, denn es gibt einige technische Herausforderungen, auf die sich Sensorfirmen vorbereiten können. Zum Beispiel die Vernetzung der Sensoren untereinander und das Energiemanagement für drahtlos kommunizierende Sensoren bzw. die dafür notwendige Software und Messtechnik. Wir beobachten auch, dass die Entwickler vieler Branchen derzeit daran arbeiten, neue Sensormöglichkeiten gewinnbringend einzusetzen. Aber wer dabei sein will, muss sich frühzeitig vorbereiten und investieren.

Was halten Sie von der Aussage, dass es einen Sensor für Industrie 4.0 – also einen Smart Connected Sensor – noch gar nicht gibt?

Dr. C. Thomas Simmons: Das kann man anhand von Beispielen widerlegen, ein schönes liefert die Firma STW, Sensor Technik Wiedemann, als klassischer Mittelständler. Bereits seit Jahren ermöglicht STW einem Hersteller mobiler Landmaschinen durch ein eingebautes Condition Monitoring die Orts- und Lageerkennung mit telemetrischer Datenübertragung. Die Daten werden in der Zentrale gesammelt und ausgewertet. Mit den gewonnenen Erkenntnissen kann der Kunde frühzeitig Verschleißteile auswechseln, bevor es zum Maschinenstillstand kommt und er kennt jederzeit den Standort seiner Maschinen.

Prof. Andreas Schütze: Ein weiteres Beispiel kennen wir von der Firma Dräger, die bereits den Schritt vom Messtechnik-Lieferanten hin zum Messwert-Lieferanten im Bereich Industrial Safety vollzogen hat. Dräger bietet einen Container mit Messgeräten an, mit einer allabendlichen Wartung, die bei Großrevisionen in Raffinerien genutzt werden. Die Abrechnung erfolgt bereits auf Basis der genutzten Messwerte.

Auf der Sensor+Test adressieren Sie seit diesem Jahr mit einem Sonderforum das Thema Vernetzung. Inwieweit ist die AMA selbst zu diesem Thema aktiv?

Holger Bödeker: Dass unsere Messe in diesem Jahr dem Thema „Messtechnik in der Cloud“ besonderen Raum gegeben hat, ist ja bereits ein Ergebnis unserer Verbandsarbeit. Im Ausstellerbeirat der Sensor+Test arbeiten rund 20 AMA Mitglieder engagiert an der richtigen Strategie für die Messe.

C. Thomas Simmons: Im AMA Verband gibt es neben der Sensor+Test verschiedene Gremien und Arbeitskreise, die sich mit dem Thema ‚Sensorik für die Industrie 4.0‘ beschäftigen. Der Arbeitskreis Marketing und Vertrieb ebenso wie der AMA Wissenschaftsrat und der neugegründete Arbeitskreis ‚Industrie 4.0‘. Auch das Angebot der AMA Weiterbildung bietet spezielle Seminare zur Wissensvermittlung und Hands-on-Trainings. Dabei geht es einerseits um die Entwicklung von Industrie-4.0-Lösungen für Kunden unserer Mitglieder, andererseits auch darum, entsprechende Ansätze in der eigenen Fertigung zu etablieren. Selbstverständlich pflegen wir den Kontakt zu anderen Verbänden wie dem VDMA, dem ZVEI, der DECHEMA und dem IVAM. Seit Anfang des Jahres ist AMA auch Kooperationspartner des BMBF-Projektes ‚Expert 4.0‘. Denn die Herausforderungen liegen bekanntlich nicht nur auf der technischen Ebene, sondern betreffen unter anderem auch die Personalentwicklung, einschließlich ihrer Aus- und Weiterbildung.

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Am 29. Juni 2016 hat der Verband einen neuen Arbeitskreis „Industrie 4.0“ gegründet, um mit den Industriemitgliedern unter anderem neue Geschäftsideen für die Sensorik zu entwickeln. Gibt es bereits erste Ergebnisse? Welche Weichen müssen Sie stellen, wer sind die Gründungsmitglieder?

C. Thomas Simmons: Auf Initiative von Thomas Röttinger, Pewatron, und Christoph Kleye, IS-Line und Mitglied des AMA Vorstandes, und mehr als 50 weiteren AMA Mitgliedern, gründete sich der Arbeitskreis ‚Industrie 4.0‘. Im Fokus dieses Arbeitskreises stehen die zukünftigen Geschäftsmodelle, etwa der Verkauf von Messwerten statt Sensoren bzw. Messsystemen, die sich für unsere Mitglieder aus einer ‚Industrie 4.0‘ ergeben.

Prof. Andreas Schütze: Bereits im März 2016 beschäftigten wir uns im AMA Wissenschaftsrat mit dem Thema Industrie 4.0. Dort fokussierten wir uns primär auf Technologien, z.B. den Bedarf für mehr sensornahe Signalvorverarbeitung, um die Kommunikations- und Leitebenen nicht mit einer riesigen Datenmenge zu verstopfen. Naheliegende Anwendungen sehen Experten insbesondere im Bereich der Bauteilverfolgung, sowohl mit bekannten Ansätzen wie RFID-Tags, als auch ohne jegliche zusätzliche Kennzeichnung, und im Condition Monitoring von Produktionsanlagen für gleichbleibend hohe Produktqualität und vorausschauende Wartung.

Welche Ziele haben Sie sich mit dem Arbeitskreis ‚Industrie 4.0‘ gesteckt? Gibt es einen Zeitkorridor?

C. Thomas Simmons: In der ersten Sitzung des Arbeitskreises haben wir erst einmal den Bedarf der mehr als 50 AMA Mitglieder ermittelt. Welche Themen treiben die meisten teilnehmenden Mitglieder um? Ich beschreibe unsere Arbeitskreistreffen daher lieber als iteratives Arbeiten. Wir treffen uns zweimal jährlich, alle AMA Mitglieder sind willkommen, um sich auszutauschen. Der Workshop des ersten Treffens zeigte deutlich die Wünsche danach, Kooperationen zu initiieren und zu unterstützen, Informationen über neueste Entwicklungen und Marktanalysen vorzustellen und als Vernetzungsplattform zu agieren.

Wie gedenken Sie künftig Ihre Mitglieder stärker an den Einsatz von Industrie 4.0-Methoden heranzuführen?

C. Thomas Simmons: Wir bieten unseren Mitgliedern eine Vernetzungsplattform und die Möglichkeit, sich zu informieren und Kooperationspartner zu gewinnen. Als Verband steuern wir Informationen über Trends, Marktentwicklungen, entstehende Standards, Best Practice Beispiele und die politische Entwicklung bei.

Reicht es aus, (automatisierungsfähige) Standardsensoren für Industrie-4.0-Anwendungen weiterzuentwickeln oder braucht es spezielle Lösungen?

Prof. Andreas Schütze: Aus Sicht der Sensorik reicht zunächst eine Weiterentwicklung der bestehenden Sensoren aus – es ist nicht erforderlich, grundlegend neue physikalische Messprinzipien zu entwickeln. Der Mehrwert entsteht durch die bessere Vernetzung und Verarbeitung. Einerseits die Anbindung an die Cloud, andererseits die weitergehende Aufbereitung der Messdaten im Sensor. Letzteres kann eine erweiterte Funktionalität für den Sensor selbst bieten, z.B. eine Sensorselbstüberwachung. Für den Prozess könnten neben dem eigentlichen Messwert Zusatzinformationen wie statistische Schwankungen ermittelt und weitergeleitet werden. Daraus können im Verbund von Sensoren und Aktoren beispielsweise Anlagenzustände bestimmt werden. Langfristig werden allerdings auch völlig neue Ansätze entstehen. Etwa die Forderung nach einer wirklichen Sensor-Selbstkalibrierung im eingebauten Zustand. Die kann wohl nur erfüllt werden, wenn intern auf entsprechende Quantenstandards, z.B. für Zeit oder Spannung, referenziert wird. Was dann neue Lösungen erfordert, an denen heute aber bereits in der Grundlagenforschung gearbeitet wird. Dies würde zukünftig ganz neue Arten der Kalibrierung ermöglichen, die auch das Zusammenspiel zwischen Metrologie, Eichwesen und Anwendung völlig neu definieren würden. Der Übergang wird fließend sein, indem heutige passive Messprinzipien, wie die Messung von Strömen mit einem Shunt, durch aktive ersetzt werden etwa durch Nutzung magnetischer Sensoren mit Kompensationsprinzip. Wir werden mehr Multisensorsysteme sehen, um eine interne Kompensation von Einflüssen wie Temperatur oder Luftdruck zu ermöglichen. Oder um durch Datenfusion verschiedener Messprinzipien Messbereich, Bandbreite und die Genauigkeit zu verbessern.

Was prognostizieren Sie dem Sensorikmarkt in den nächsten Jahren?

C. Thomas Simmons: Auf Basis unserer regelmäßig durchgeführten Marktumfragen unter den AMA Mitgliedern sehen wir ein kontinuierliches Umsatzwachstum von sechs bis sieben Prozent jährlich. Die Trends sind eine immer weiter zunehmende Miniaturisierung, die Einbettung der Intelligenz in den Sensor, eine frühe Digitalisierung und eine weiter zunehmende Kommunikationsfähigkeit. Ein wachsender Bedarf an Sensoren und Messtechnik lässt uns eine Verdopplung der eingesetzten Sensoren alle fünf Jahre erwarten. Wir sind uns dabei sicher, dass sich neue Geschäftsmodelle in der Sensorik und Messtechnik ergeben, die durchaus dienstleistungsorientiert sein werden und vielleicht entstehen auch bei uns virtuelle Unternehmen.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal elektrotechnik erschienen.

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