Intelligente Software: Interview mit Harald Schrimpf, PSI

Revolution in der Produktion

Interview mit Dr. Harald Schrimpf, Vorstand der PSI AG, über die nächste industrielle Revolution, den damit einhergehenden Veränderungen der Produktionsprozesse und intelligente Softwaresysteme, die diese Entwicklungen unterstützen

  • Dr. Harald Schrimpf, PSI

    Dr. Harald Schrimpf, Vorstand der PSI AG

  • Dr. Harald Schrimpf, Vorstand der PSI AG

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Branchenkennern und Marktanalysten zufolge stehen wir aktuell am Beginn der vierten industriellen Revolution. Die erste begann in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts in England und markierte den Anfang des Maschinenzeitalters. Bezeichnend dafür war die Einführung des mechanischen Webstuhls und der Dampfmaschine. Nachfolgende Umbrüche in den Wirtschafts-, Produktions- und Arbeitsformen werden als zweite und dritte industrielle Revolution beschrieben. So begannen nach 1900 die intensivierte Mechanisierung, der weitverbreitete Gebrauch von Elektrizität sowie die Massenproduktion von Gütern. Die mikroelektronische Revolution seit Mitte der 1970er-Jahre wird schließlich als Kern der dritten industriellen Revolution angesehen.

Bezüglich der Umsetzung einer „Industrie 4.0“ streben die Bundesregierung sowie zahlreiche Verbände als Zielpunkt das Jahr 2025 an – spätestens dann sollen sich neuartige Produktionsformen flächendeckend in Deutschland verbreitet haben. „Dieses ehrgeizige und von verschiedensten Seiten vorangetriebene Ziel besitzt eine ordnende Kraft für alle Marktteilnehmer“, glaubt Harald Schrimpf. Sein eigenes Unternehmen sieht der Vorstand der PSI AG dabei gut aufgestellt, tummelt man sich doch bereits seit Jahren mit spezialisierten Softwaresystemen für Industrie, Energieversorger und Infrastrukturbetreiber am Markt.

IT-DIRECTOR: Herr Schrimpf, was wird Industrie 4.0 verändern?
H. Schrimpf:
Es reicht nicht aus, Maschinen allein mit IP-Adressen, SIM-Karten oder Werkstücke mit winzigen Mikroprozessoren auszustatten. Vielmehr geht es darum, die gesamten Produktionsprozesse zu revolutionieren und damit deutlich produktiver zu machen. Dies kann unter anderem mit der Übertragung von Paradigmen aus der Software- und Internetwirtschaft auf Industrieprozesse gelingen.

IT-DIRECTOR: Wie funktioniert dies?
H. Schrimpf:
In den vergangenen zehn Jahren wurden Milliardenbeträge in die Weiterentwicklung von Software und Internet investiert. Zig Millionen Menschen arbeiten in dieser Branche und haben eine so flexible Wertschöpfungskette erschlossen, wie sie in keinem anderen Wirtschaftszweig zu finden ist. Insofern stößt man hier auf eine üppig gefüllte Schatzkiste an Begrifflichkeiten und Paradigmen, die man nach eingehender Analyse durchaus auch auf physische Produktionsprozesse übertragen kann. Informations- und Kommunikationstechnologien können an breiter Front eingesetzt werden, um neuartige Produktionsverfahren zu ermöglichen und zu unterstützen. Erst dadurch wird die Revolution möglich, alles andere – etwa die schleichende Durchdringung der Produktion mit IT-Lösungen – käme eher einem evolutionären Fortschritt gleich.

IT-DIRECTOR: Können Sie ein Beispiel nennen?
H. Schrimpf:
Unserer Ansicht nach werden die Fließbänder in der Automobilindustrie komplett verschwinden und vollautomatisierten Transportmitteln und Fertigungsinseln weichen.

IT-DIRECTOR: Warum ist das so?
H. Schrimpf:
Die Fahrzeugherstellung erfolgt heutzutage entlang von Produktionsstraßen, in deren Rahmen einzelne Produktionsschritte, wie die Montage oder das Lackieren, von Mitarbeitern bzw. entsprechenden Maschinen ausgeführt werden.

Die Fließbänder fungieren als ordnende Kraft, entlang derer die einzelnen Schritte ablaufen. Bereits heute kann man dies auf IT-Systeme übertragen und sich von den physischen Einschränkungen der Fließbänder befreien. Denn bei der Arbeit am Fließband kann jeweils nur ein Maschinensatz an einer bestimmten Stelle vorgehalten werden. Hinzu kommen sehr lange Umrüst- sowie Anlaufzeiten, wenn innerhalb einer Produktionsstraße neue Modellreihen verbaut werden sollen. Hier können die Hersteller pro Jahr bis zu vier Wochen reine Produktionszeit verlieren. Demgegenüber könnte die Automobilproduktion ohne Fließbandzyklen jährlich um rund acht Prozent effektiver arbeiten – was für diese Branche eine enorme Dimension darstellt.

IT-DIRECTOR: Welche IT-Lösungen könnten die Fließbänder ersetzen?
H. Schrimpf:
Beispielsweise die HTML-Einführung bei Maschinen, wobei man in diesem Zusammenhang dann von einer „Automation Markup Language“ sprechen könnte. Dahinter steckt, dass die Maschine sich selbst und alle ihre Fähigkeiten (Geschwindigkeit, Präzision, CNC-Dialekte, etc.) eigenständig am Produktionsprozess anmeldet. Hat sich die Maschine in Position gebracht, zieht sie selbstständig ihre Produktionsaufträge an, wodurch die Notwendigkeit eines aktiven Wegleitsystems entfällt. Anschließend werden dank eines berührungslosen Datenaustauschs alle weiteren benötigten Werkstücke angezogen. Die Werkstücke werden durch das Aufkleben eines Transponders bzw. eines intelligenten Prozessors einschließlich der geforderten Sendefähigkeit dazu ertüchtigt. Darauf befindet sich die Bauteilakte mit den Informationen, was mit dem Werkstück im Produktionsprozess passieren soll. Dabei bewegt es sich vollkommen selbstständig durch die Produktionshalle – quasi wie ein Datenpaket im Internet. Es ruft selbst benötigte Transportmittel herbei und lässt sich zur betreffenden Maschine bringen, wo anschließend die Bearbeitung startet.

IT-DIRECTOR: Sie beschreiben ein visionäres Szenario. Wo bleibt hier der Mensch?
H. Schrimpf:
Er wird in der Produktionshalle kaum noch gebraucht und kann sich daher vorrangig auf das Entwickeln sowie das Gestalten neuer Produkte konzentrieren. In diesem Zusammenhang geht es zunehmend um individuelles Zuschneiden bzw. um die rasche Veränderung von Produkten. Das bis ins Detail persönlich gestaltete Auto wird so zum Normalfall und die Konfigurationen sowie die Wahlmöglichkeiten für Fahrzeuge lassen sich deutlich erhöhen. .

IT-DIRECTOR: Von welchen Zeiträumen kann man hier ausgehen?
H. Schrimpf:
Derzeit erhält ein Fahrzeugmodell einmal im Jahr ein Facelift; ein kompletter Produktgenerationswechsel erfolgt mittlerweile alle drei bis vier Jahre – früher betrug dieser Zeitraum bis zu acht Jahre. Mithilfe von Industrie-4.0-Technologien lässt sich ein Fahrzeugmodell nun innerhalb der laufenden Produktion von jetzt auf gleich verändern. Zudem lassen sich flexibel verschiedenste Varianten fertigen oder alte und neue Modelle gleichzeitig produzieren. Auf diese Weise können die Hersteller neue Marktsegmente erschließen oder Nischenmärkte mit geringen Stückzahlen bedienen. Heute sind solche Szenarien noch undenkbar, da sämtliche Prozesse sehr starr und unflexibel ablaufen.

IT-DIRECTOR: Was passiert mit Herstellern, die die neuen technologischen Entwicklungen verschlafen?
H. Schrimpf:
Die anstehenden Umwälzungen können so manchem Industrieunternehmen gefährlich werden, insbesondere wenn man erst kürzlich große Investitionen in klassische Maschinen und Anlagen getätigt hat. Denn da diese eine lange Lebensdauer besitzen, wäre das Unternehmen für die nächsten Jahre zum Verharren gezwungen.

IT-DIRECTOR: Was sollten die Verantwortlichen also tun?
H. Schrimpf:
Jeder, der in den kommenden Jahren in neue Produktionsanlagen investieren möchte, sollte mit Blick auf die Zukunft sämtliche Industrie-4.0-Prozesse sowie -Technologien berücksichtigen. Denn anders als bei einer Evolution bergen Revolutionen die große Gefahr, dass nicht alle Marktspieler die Entwicklungen hinreichend schnell antizipieren, weshalb oftmals eine Marktbereinigung eintritt.

Demgegenüber eröffnen sich jedoch für andere Anbieter die Chancen für einen Markteintritt. Sollten einem hiesigen Unternehmen die finanziellen Mittel fehlen, um mit diesen Entwicklungen mitzuhalten, kann es auf verschiedene Förderprogramme seitens der Bundesregierung sowie verschiedener Verbände zurückgreifen.

IT-DIRECTOR: Inwieweit lassen sich vorhandene Altsystem oder Anlagen in eine neue Produktionswelt einbinden?
H. Schrimpf:
Produktionsvorrichtungen besitzen die unterschiedlichsten Lebenszyklen. So gibt es Produktionshallen, die 50 oder gar noch mehr Jahre überdauern. Des Weiteren gibt es schwere Maschinen, bei denen allein der mechanische Teil dreißig bis vierzig Jahre genutzt wird. Nicht zuletzt besitzt die elektronische Ausrüstung eine Lebensdauer von rund 15 Jahren und bei der eingesetzten Software erfolgen die Release-Zyklen mitunter sogar im Jahresrhythmus.

Bis zu einem gewissen Grad lassen sich ältere Maschinen sicherlich mit Automatisierungs-, Elektronik- und Softwarelösungen modernisieren. Sind hier jedoch die Grenzen erreicht, kommt man nicht umhin, neue Maschinen anzuschaffen. Von daher wird Industrie 4.0 viele Unternehmen eine Stange Geld kosten und sie sollten großes Augenmerk darauflegen, die richtigen Investitionsentscheidungen zu treffen.

IT-DIRECTOR: Welche Rolle spielen Sie als Softwarehersteller in diesem Entscheidungsprozess?
H. Schrimpf:
Auch wir müssen die Weichen für die Zukunft stellen und klären, in welche Richtung wir uns weiterentwickeln wollen: Sollen wir mit unseren Bestandsprodukten, die sich heute gut verkaufen lassen, weitermachen wie bisher? Oder sollten wir schon heute darauf achten, dass sich unsere Produkte in zwei oder drei Jahren unkompliziert an neue Industrie-4.0-Anforderungen anpassen lassen?

IT-DIRECTOR: Erst in zwei oder drei Jahren – stecken demnach viele Lösungen für die vierte industrielle Revolution noch in den Kinderschuhen?
H. Schrimpf:
Genau, behauptet ein Anbieter heute, er hätte das richtige Angebot für Industrie 4.0 und die damit verbundenen Produktionsvorrichtungen in petto, hat er das Revolutionäre dieses Prozesses nicht verstanden. Vielleicht besitzt er eine Lösung, die für die nächsten drei bis vier Jahre ihre Gültigkeit besitzt – für das Jahr 2025 wird sie nur schwerlich geeignet sein. Denn welcher Anbieter kann von sich behaupten, einen zehnjährigen Forschungsvorsprung zu besitzen?

IT-DIRECTOR: Wie gehen Sie Ihre eigene Produktentwicklung an?
H. Schrimpf:
Neue Lösungen für Industrie 4.0 gestalten sich sehr forschungsintensiv. Von daher haben wir im vergangenen Jahr über zehn Prozent unseres Umsatzes und damit rund 20 Mio. Euro in die Forschung investiert. Insgesamt beschäftigen sich bei uns rund 200 Mitarbeiter mit der Weiterentwicklung und der Erforschung neuer Algorithmen und Software für Industrie 4.0. Darüber hinaus arbeiten wir in diesem Zusammenhang gezielt mit Hochschulen zusammen, etwa mit der Forschungseinrichtung FIR e.V. an der RWTH Aachen und dem Fraunhofer Institut für Materialfluß und Logistik in Dortmund.

IT-DIRECTOR: Sie sprachen über Algorithmen, welche meinen Sie damit?
H. Schrimpf:
Wir haben einen aus der Finanzwelt stammenden Algorithmus in unsere Software für die Energiewirtschaft eingebaut. Entwickelt wurde dieser von der Firma Time Steps, die wir vor einigen Jahren übernommen haben. Vor dem Hintergrund der anstehenden Energiewende können Energiespeicherunternehmen damit ihre Produktivität um rund drei Prozent steigern.

Ähnliches gilt für die Produktionswirtschaft: Hier nutzen wir einen speziellen Fuzzy-Logik-Algorithmus, , um Produktionsreihenfolgen effektiv zu managen oder die eingangs erwähnten automatisierten Fertigungsinseln zu unterstützen. Anwender können damit Simulationen ihrer Produktionsprozesse erstellen, sämtliche Vorrichtungen digital abbilden und überprüfen, welche Produktionsreihenfolge am sinnvollsten ist.

In der Praxis nutzen wir den Algorithmus in laufenden Forschungsprojekten mit großen Automobilherstellern. Diese wenden die Software zunächst für die Fertigung von Klein- oder Sonderserien an. Bewährt sie sich dort, wird sie sicherlich zunehmend Eingang in sämtliche Produktionsprozesse finden.

IT-DIRECTOR: Welche Abteilungen treiben bei Ihren Kunden das Thema Industrie 4.0 aktiv voran?
H. Schrimpf:
Im Moment vor allem die Forschungsabteilungen großer Konzerne. Mitunter preschen auch mittelständische Unternehmen voran, insbesondere wenn der Inhaber eine hohe Technologieaffinität besitzt.

Dennoch ist lange noch nicht klar, welche Kräfteverteilung nach der flächendeckenden Nutzung von Industrie 4.0 am Markt herrschen wird. Es könnte sein, dass ein ehemaliger Mittelständler zu einem Weltkonzern aufsteigt und umgekehrt so manches Großunternehmen auseinanderbricht. Generell deuten die Vorzeichen darauf hin, dass die Revolution vor allem im deutschsprachigen Raum ablaufen wird.

IT-DIRECTOR: Zählen nicht auch große US-Anbieter wie General Motors oder Ford zu den Vorreitern?
H. Schrimpf:
Nicht unbedingt, denn sie besitzen mitunter vollkommen andere Produktionstraditionen. In Zentraleuropa arbeiten die Automobilhersteller nach dem Prinzip „Build to Order“. Dies bedeutet, dass zuerst ein Kundenauftrag vorliegen muss. Bis fünf Tage bevor der entsprechende Produktionsprozess gestartet wird, ist es für den Kunden möglich, nochmals Änderungen an seiner Fahrzeugkonfiguration vorzunehmen. Demgegenüber setzen US-amerikanische, aber auch japanische Hersteller auf das Prinzip „Build to Stock“. Hierbei produzieren sie gemäß der Massenfertigung tausende blaue oder schwarze Fahrzeuge mit standardisierter Ausstattung. Dadurch ist die Produktionssteuerung weniger komplex und die Reihenfolge der Produktionsprozesse eher nachrangig.

IT-DIRECTOR: Ob hierzulande oder auf der anderen Seite des Atlantiks – gibt es bereits einheitliche Standards und Schnittstellen für die neue Industriewelt?
H. Schrimpf:
Seitens der Bundesregierung sowie verschiedener Verbände gibt es Förderprojekte, die eine Standardisierung vorantreiben sollen. Allerdings muss man dabei folgenden Spagat schaffen: Einerseits dürfen die Standards nicht zu früh gesetzt werden, da sie ansonsten Innovationen im Keim ersticken würden. Andererseits darf man sie auch nicht zu spät etablieren, denn dann wäre ein Wildwuchs entstanden, der sich kaum mehr eindämmen ließe.

IT-DIRECTOR: Welche Rolle spielen Big-Data-Analysen für die neuen Industrieprozesse?
H. Schrimpf:
Sie sind sehr hilfreich, etwa um Prozessfehlern auf die Spur zu kommen. Im Rahmen einer Produktionsauswertung können somit Millionen von Maschinendaten analysiert werden. Anhand der Ergebnisse lassen sich wiederkehrende Fehlermuster erkennen und zukünftig vermeiden. Für die eigentliche Steuerung von Produktionsprozessen sind Big-Data-Analysen allerdings weniger relevant. Um hier Verbesserungen zu realisieren, eignen sich eher die Instrumente und Methoden der künstlichen Intelligenz.

IT-DIRECTOR: Inwieweit wirken sich Industrie-4.0-Prozesse auf den Energieverbrauch der Produktionsstätten aus?
H. Schrimpf:
Dieser wird sinken. Zwar benötigt man mehr IT und damit entsprechende Energie, allerdings geht der Verbrauch der Elektrik – z.B. aufgrund des Wegfalls von Fließbändern – deutlich zurück. Allein mit dem Einbau von Drehzahlsteuerungen der Motoren kann man viel Strom sparen.

IT-DIRECTOR: Insbesondere vor dem Hintergrund der Energiewende sind solche Sparmaßnahmen sicherlich sinnvoll?
H. Schrimpf:
Ja, wobei die Industrie ihren Energieverbrauch an das Angebot der erneuerbaren Energien anpassen sollte. Derzeit liegt der durchschnittliche tägliche Energieverbrauch in Deutschland zwischen 40 und 80 Gigawatt, wobei sich die Schwankungen mit den wärmeren und kälteren Jahreszeiten erklären lassen.

Allein mit erneuerbaren Energien können heute rund 60 Gigawatt abgedeckt werden. Das Problem: Diese Leistung kann nicht auf gleichbleibend stabilem Niveau gehalten werden. Denn sinkt die alternative Produktion an einem windstillen, stark bewölkten Februartag auf bis zu 4 Gigawatt, würde die hiesige Stromversorgung zusammenbrechen. Und: Strom lässt sich nur schwerlich auf Vorrat speichern, was darüber hinaus auch noch mit großen Umwandlungs- sowie Speicherverlusten verbunden wäre.

Ein solches Szenario schadet insbesondere der Industrie, die aufgrund der Energieverknappung ihre komplette Produktion einstellen müsste. Mit einer entsprechenden Software kann man verschiedene Varianten der Produktionsprozesse planen, bei denen dennoch alle gesetzten Liefertermine mit derselben Personalschicht erreichbar sind. Auf Knopfdruck lassen sich dann aus den Produktionsplänen die benötigte Energie und Verbrauchsflexibilitäten für eine Woche im Voraus ermitteln. Gleichzeit kann die Energiehandelssoftware den Erwerb günstiger Energie über entsprechende Stromauktionen für Regelenergie anstoßen. Im Fachjargon spricht man dabei vom sogenannten Demand–Site-Management, was die Nachfrage nach netzgebundenen Dienstleistungen bei Abnehmern in Industrie, Gewerbe und Privathaushalten steuert.


Dr. Harald Schrimpf
Alter: 50 Jahre
Werdegang: Studium der Elektrotechnik an der RWTH Aachen, ab 1995 bei Daimler/EADS, 2002 Einstieg bei der PSI AG als Mitglied des Vorstands
Derzeitige Position: Vorstandsvorsitzender der PSI AG, Berlin
Hobby: Literatur, Familie

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