Olaf Sauer - Informatik in der Fabrik

Informatik in der FabrikDie Welten wachsen zusammen. Ein Überblick.

Geleitwort Geleitwort Die Digitale Transformation ist in vollem Gange. Hauptsächliche Treiber sind neue Informations- und Kommunikationstechnologien, die als „Gamechanger“ auf die industrielle Produktion wirken. Ingenieure und Informatiker schwärmen gleichermaßen von den neuen Möglichkeiten, die sich für beide Seiten ergeben. Nur: Bisweilen fehlt das fachliche Verständnis für die jeweils andere Disziplin. Produktionstechniker tun sich schwer damit, der schnellen Entwicklung der IT zu folgen – und zu verstehen, wie sich Künstliche Intelligenz und Plattformlösungen auf ihr Fachgebiet auswirken. Andererseits sind Fabriken für viele „Digital Natives“ merkwürdige Gebilde, in denen archaische Dinge geschehen. Deshalb haben wir es aus Verlagssicht sehr begrüßt, dass Dr. Olaf Sauer und Dr. Thomas Usländer, beide vom Fraunhofer IOSB in Karlsruhe, mit der Idee des hier vorliegenden eBooks „Informatik in der Fabrik“ auf uns zukamen. Denn genau darum geht es: Um die integrierte Betrachtung der für unsere Zukunft so entscheidenden Disziplinen Produktionstechnik und Informatik. Den beiden Autoren, Produktionstechniker der eine, Informatiker der andere, gelingt es, die komplexen Inhalte so zu vermitteln, dass ein gemeinsames Verständnis entsteht. Der Anspruch dieses LOGiBits ist es nicht, alle fachlichen Details zweier Fachwelten in der Tiefe zu erklären. Vielmehr geht es den Autoren darum, notwendiges Überblickswissen zu vermitteln und das gemeinsame Verständnis für die jeweils andere Seite zu fördern. Denn nur gemeinsam kann es gelingen, die künftigen Herausforderungen erfolgreich zu bewältigen. Ludwigsburg, im Juli 2021 Gerhard Spengler

Vorwort der Autoren Vorwort der Autoren Wer die Fabrik der Zukunft umsetzen möchte, muss nicht nur verschiedene Disziplinen zusammenbringen und dafür sorgen, dass sie zusammenarbeiten. Er muss sich auch dessen bewusst sein, dass die einzelnen Vertreter einen völlig unterschiedlichen Blick auf die (Fabrik-) Welt haben. Was, so lautet die Frage, sehen Maschinenbauer oder Ingenieure beim Blick auf reale Gegenstände in einer Fabrik? Antwort: Montagearbeitsplätze, Ladungsträger, Regale (die in einer Kanban-Logik nachgefüllt werden), Leichtbauroboter und Fahrerlose Transportsysteme (die Teile von A nach B transportieren), um nur ein paar Stichworte zu nennen. Informatiker und Informationswirte hingegen haben eine komplett andere Sicht auf diese Objekte. Was „sehen“ sie? Kurz gesagt: Sensorik, IP-Adressen, Hauptspeicher und Datenbanken, Virenscanner, Software- und Systemarchitekturen, Leitsysteme, Steuerprogramme, unterschiedliche Programmiersprachen (wie beispielsweise Java, C#, C++, die in produktionsnahen IT-Systemen im Einsatz sind), Ethernet-basierte Kommunikation, aber auch Feldbusse (um in Echtzeit kommunizieren zu können). Die Crux: Wer Industrie 4.0 in der Domäne Produktion gestalten möchte, muss beide Welten zusammenbringen. Umso mehr, wenn man Zukunftsthemen wie Künstliche Intelligenz und Digitale Zwillinge operativ einsetzen möchte. Wir hoffen sehr, dass uns in diesem eBook auch der Brückenschlag zu all denjenigen „Nicht-Informatik-Experten“ gelungen ist, die wissen wollen, welche Rolle die Informatik in der Fabrik der Zukunft spielen wird. Die Autoren Karlsruhe/Ludwigsburg im Juli 2021

1.Eine kurze Vorgeschichte

Gegenwart und Zukunft

Fertigung organisieren und steuern

Keine Angst vor neuen Themen

2.Produktion der Zukunft: Modular und selbstorganisierend

Die Zukunftsvision: Industrie 4.0

Elemente selbst organisierender Produktion

Elemente selbst steuernder Produktion

Die IT ist mit im Spiel

Dezentrale Architektur statt zentraler Automatisierung

Der Fixkostenfalle entkommen

3.Services, Infrastrukturen, Datenräume

Services entwickeln und verwalten

IT-Basistechnologien

GAIA-X: Eine föderale Datenstruktur für Europa

Fertigung als Dienstleistung

4.Neuer Schwung für die Produktionstechnik

Blaupausen-Architektur gegen Vendor Lock-In

Die Karlsruher Forschungsfabrik

Unreife Prozesse industrialisieren

Wohin die Reise geht: Ausblick

KI für Ingenieure beherrschbar machen

KI-Engineering – eine neue Disziplin

Portraits der Autoren

Literaturverzeichnis

Bibliografische Angaben und Impressum

Die Digitale Transformation ist in vollem Gange. Hauptsächliche Treiber sind neue Informations- und Kommunikationstechnologien, die als „Gamechanger“ auf die industrielle Produktion wirken. Ingenieure und Informatiker schwärmen gleichermaßen von den neuen Möglichkeiten, die sich für beide Seiten ergeben. Nur: Bisweilen fehlt das fachliche Verständnis für die jeweils andere Disziplin. Produktionstechniker tun sich schwer damit, der schnellen Entwicklung der IT zu folgen – und zu verstehen, wie sich Künstliche Intelligenz und Plattformlösungen auf ihr Fachgebiet auswirken. Andererseits sind Fabriken für viele „Digital Natives“ merkwürdige Gebilde, in denen archaische Dinge geschehen.

Deshalb haben wir es aus Verlagssicht sehr begrüßt, dass Dr. Olaf Sauer und Dr. Thomas Usländer, beide vom Fraunhofer IOSB in Karlsruhe, mit der Idee des hier vorliegenden eBooks „Informatik in der Fabrik“ auf uns zukamen. Denn genau darum geht es: Um die integrierte Betrachtung der für unsere Zukunft so entscheidenden Disziplinen Produktionstechnik und Informatik. Den beiden Autoren, Produktionstechniker der eine, Informatiker der andere, gelingt es, die komplexen Inhalte so zu vermitteln, dass ein gemeinsames Verständnis entsteht.

Der Anspruch dieses LOGiBits ist es nicht, alle fachlichen Details zweier Fachwelten in der Tiefe zu erklären. Vielmehr geht es den Autoren darum, notwendiges Überblickswissen zu vermitteln und das gemeinsame Verständnis für die jeweils andere Seite zu fördern. Denn nur gemeinsam kann es gelingen, die künftigen Herausforderungen erfolgreich zu bewältigen.

Ludwigsburg, im Juli 2021

Gerhard Spengler

Wer die Fabrik der Zukunft umsetzen möchte, muss nicht nur verschiedene Disziplinen zusammenbringen und dafür sorgen, dass sie zusammenarbeiten. Er muss sich auch dessen bewusst sein, dass die einzelnen Vertreter einen völlig unterschiedlichen Blick auf die (Fabrik-) Welt haben.

Was, so lautet die Frage, sehen Maschinenbauer oder Ingenieure beim Blick auf reale Gegenstände in einer Fabrik? Antwort: Montagearbeitsplätze, Ladungsträger, Regale (die in einer Kanban-Logik nachgefüllt werden), Leichtbauroboter und Fahrerlose Transportsysteme (die Teile von A nach B transportieren), um nur ein paar Stichworte zu nennen.

Informatiker und Informationswirte hingegen haben eine komplett andere Sicht auf diese Objekte. Was „sehen“ sie? Kurz gesagt: Sensorik, IP-Adressen, Hauptspeicher und Datenbanken, Virenscanner, Software- und Systemarchitekturen, Leitsysteme, Steuerprogramme, unterschiedliche Programmiersprachen (wie beispielsweise Java, C#, C++, die in produktionsnahen IT-Systemen im Einsatz sind), Ethernet-basierte Kommunikation, aber auch Feldbusse (um in Echtzeit kommunizieren zu können).

Die Crux: Wer Industrie 4.0 in der Domäne Produktion gestalten möchte, muss beide Welten zusammenbringen. Umso mehr, wenn man Zukunftsthemen wie Künstliche Intelligenz und Digitale Zwillinge operativ einsetzen möchte.