Industrie 4.0: "Wir sollten Chancen ergreifen und digitale Mehrwerte schaffen"

Viele Arbeitsbereiche werden – nicht zuletzt aufgrund der Corona-Pandemie – zunehmend digitaler. Das gilt auch für die Industrie, wo große Datenmengen aus unzähligen Quellen anfallen. Bei der sogenannten Industrie 4.0 geht es darum, aus diesen Daten Erkenntnisse zu gewinnen und sie zielgerichtet für die Entwicklung marktfähiger Produkte, Technologien und Dienstleistungen einzusetzen.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel stellt die Integration von Additiver Fertigung und Spritzgießen dar, wie wir sie auf der K 2019 auf dem IKV-Stand vorgestellt haben. Die Digitalisierung in Verbindung mit unserer neuen Maschinentechnik ermöglicht eine ebenso variantenreiche wie kostengünstige 2K-Anwendung auf einer 1K-Spritzgießmaschine, indem der 3D-Drucker im Takt der Spritzgießmaschine die Funktionalisierung übernimmt.

Um solche sehr konkreten Industrie 4.0-Anwendungen zu realisieren und aus sehr heterogenen Datenquellen einen digitalen Schatten zu generieren, arbeiten wir zudem an einer geeigneten Daten-Architektur und -Infrastruktur. Diese soll uns in die Lage versetzen, kostengünstig und flexibel verschiedenste Datenquellen, wie beispielsweise Simulationsdaten, Produktionsdaten, Qualitätsdaten und Vertriebs- und Logistikdaten, zu einem System zu verknüpfen.

Welche Lösungen halten Sie für besonders wegweisend für die Industrie 4.0?

Hopmann: Kunststoffindustrie 4.0 muss immer ganzheitlich gedacht und umgesetzt werden, um erfolgreich wirken zu können. Insofern ist es schwierig, einzelne Projekte oder Lösungen hervorzuheben. Mein persönlicher Favorit ist allerdings das automatisierte Anlaufmanagement auf Basis des Transferlernens. Es ist uns gelungen, die Einrichtung neuer Prozesse mithilfe der KI zu beschleunigen. Aus der Überlegung heraus, dass auch der Maschinenführer sein ganzes Wissen UND seine ganze Erfahrung in die Prozesseinrichtung einbringt, entwickeln wir derzeit eine Methodik, die bei der Einrichtung neuer Prozesse Erfahrungen aus historischen Einrichtprozessen automatisiert berücksichtigt. Es ist nicht verwunderlich, dass auf dieser Basis noch besser und schneller stabile Prozesspunkte gefunden werden.

Derartige Methoden, die aktuelle Beobachtungen mit Simulationen und dem Erfahrungswissen verbinden, machen die ganze Breite von Wissen und Erfahrung zugänglich. Diesen Schatz zu bergen, ist ein ungeheures Vergnügen für uns Wissenschaftler, die wir bislang lediglich auf die Wissensseite gesetzt und die Erfahrung weitgehend ausgeblendet haben. Das ist eine methodische Revolution mit unschätzbarem Potenzial, insbesondere bei der variantenreichen Fertigung kleiner Losgrößen.

Inwiefern trägt die Industrie 4.0 zu mehr Nachhaltigkeit in der Kunststoffindustrie bei?

Hopmann: Was Industrie 4.0 so attraktiv macht, ist die Flexibilität des Zielfunktionals, das jederzeit um beliebig viele Kriterien erweitert werden kann und – eine geeignete Daten-Architektur vorausgesetzt – zur Beantwortung immer neuer Fragen herangezogen werden kann. Um durch Industrie 4.0 die Nachhaltigkeit zu verbessern, muss die abstrakte Größe "Nachhaltigkeit" heruntergebrochen werden auf konkrete Größen wie beispielweise "CO₂-Ausstoß pro Einheit" und schon kann das Gesamtsystem optimiert werden, indem Abhängigkeiten identifiziert und Szenarien berechnet werden. Aus informationstechnischer Sicht handelt es sich um weitere unabhängige Variablen, die mathematisch handhabbar werden.

Aus dieser Überlegung heraus wird völlig klar, dass die Frage der Nachhaltigkeit in der Kunststoffindustrie zwingend die Digitalisierung der zugrundeliegenden Prozesse erfordert. Es gibt schlicht zu viele Variablen und Abhängigkeiten, um diese mit Papier und Bleistift oder lediglich erfahrungsbasiert beschreiben zu können. Daher haben wir Partner aus Industrie und Wissenschaft eingeladen, mit uns die Digitalisierung der Kunststoff-Kreislaufwirtschaft zu entwickeln und freuen uns, diese nun im Rahmen eines BMBF-Leuchtturmprojekts anzugehen. Wir werden der Kunststoffbranche damit durch Digitalisierung neue Perspektiven für eine verbesserte Nachhaltigkeit eröffnen.