Ad hoc

Fraunhofer hat schon 50 Anfragen zur Erforschung und Entwicklung konkreter Anwendungsfälle.

Von Georg Giersberg und Carsten Knop

Um Betriebe und deren Wertschöpfungsketten über das einzelne Unternehmen hinaus sinnvoll vernetzen zu können, braucht die Wirtschaft schnelle und sichere Datenverbindungen. Beides ist bis heute nicht realisiert. „In den Unternehmen wird unter dem Stichwort ‚Industrie 4.0‘ über Lösungen gesprochen, deren Voraussetzung heute noch nicht gegeben ist“, sagt Reimund Neugebauer, seit drei Jahren Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, im Gespräch. Neugebauer muss es wissen. Denn Fraunhofer ist die größte Organisation für angewandte Forschung im Land.

Seine These: Die Industrie brauche zur Anlagensteuerung – beispielsweise in der chemischen Industrie – Reaktionszeiten (auch Latenz- oder Verzögerungszeit genannt) von wenigen, häufig weniger als zehn Millisekunden. Nur so könne die Überwachung einer Anlage per Fernsteuerung funktionieren. Da aber heute eine elektronische Nachricht nach Fraunhofer-Messungen von Berlin nach Dublin 27 Millisekunden, nach Südfrankreich 35 und nach Brasilien sogar 80 Millisekunden brauche, kommt das Internet in seiner heutigen Form für industrielle Steuerungen oder für Anwendungen im fahrerlosen Verkehr nicht in Frage. „Mit diesen Übertragungsgeschwindigkeiten kann man Mobilität in Deutschland nicht über einen amerikanischen Server regeln“, ist Neugebauer überzeugt. Deutschland brauche das „Taktile Internet“, das entsprechend der menschlichen Reaktionsgeschwindigkeit eine Datenübertragung innerhalb einer Millisekunde gewährleiste, um Prozesse zu steuern, Unfälle zu vermeiden oder um Fertigungspannen zu verhindern.

Das aber ist nicht das einzige Hindernis auf dem Weg zu einer durchgängig digital vernetzten Wirtschaft. Neben der Übertragungsgeschwindigkeit seien die Schnittstellen der einzelnen Systeme in die Datenwolke Cloud, in der in diversen Rechenzentren letztlich alles mit allem verbunden wird, bisher zu unterschiedlich. „Wir wollen die Standards zusammenführen“, erklärt Neugebauer.

Und drittens gehe es um die Datensicherheit, wo ohnehin völlig unumstritten sei, dass auf dem Gebiet noch erhebliche Fortschritte gemacht werden müssten. Diesen drei Aufgaben – also Schnittstellendefinitionen, den Möglichkeiten zur Verkürzung der Reaktionszeit im Netz und der Datensicherheit – widmet sich Fraunhofer im Rahmen seines Projekts „Industrial Data Space“ (IDS). Das Interesse der Industrie an dem IDS sei sehr groß, sagte Neugebauer. Er freue sich, dass Softwareanbieter wie zum Beispiel Siemens, Deutsche Telekom, Bosch oder SAP Mitglieder des Industrial Data Space werden.

Fraunhofer lägen schon 50 Anfragen zur Erforschung und Entwicklung konkreter Anwendungsfälle vor. Sie reichten von Fällen aus der Pharmaindustrie (Boehringer Ingelheim) über die Lebensmittellogistik (Rewe) und die Mobilität (BMW) bis hin zur Produktion und Logistik (Volkswagen). Um hier schneller voranzukommen und um diese Erkenntnisse auch den mittleren und kleineren Unternehmen zur Verfügung stellen zu können, wurde beschlossen, die Entwicklung des Industrial Data Space über einen Trägerverein auf eine breitere Basis zu stellen. Ziel der Entwicklung ist es, eine Software zu entwickeln, die den Anforderungen der Wirtschaft an den IDS gerecht und von einem industriellen Entwickler (als Fraunhofer-Lizenz) angeboten wird.

© FraunhoferFreude über den Förderbescheid für den Industrial Data Space: Fraunhofer Präsident Neugebauer (2. von links) und seine Mitstreiter

Der gemeinnützige Verein bündelt die Anforderungen an den Industrial Data Space, organisiert den Erfahrungsaustausch, entwickelt Leitlinien für die Zertifizierung, Standardisierung und Verwertung der Ergebnisse des Förderprojekts. Der Industrial Data Space ist international ausgerichtet. Die Gründung ist für den Januar nächsten Jahres geplant. Das Memorandum of Understanding haben folgende Unternehmen unterzeichnet: Atos, Bayer, Boehringer Ingelheim, Fraunhofer, Komsa, Pricewaterhouse Coopers, Rewe, Salzgitter, Sick, Thyssen-Krupp, TÜV Nord, Volkswagen und der Elektronikverband ZVEI.

Der Industrial Data Space wird vor allem für die horizontale Dimension der Industrie 4.0 gebraucht. Denn Neugebauer unterscheidet bei der Vernetzung zwei Dimensionen. Zum einen gehe es um die Vernetzung vertikaler Prozesse. Das ist die berühmte Lieferkette. Hier geht es darum, dass die Zulieferer in die Produktentwicklung ihrer Kunden eingebunden werden, also um die Verbindungen vom Stahlhersteller über den Karosseriebauer und den Autohersteller bis zum Kunden oder vom Wirkstoff einer südamerikanischen Pflanze über die Pharmaindustrie und Apotheke bis zum Patienten. „Das ist eine Evolution, bei der es um Effizienz, um Kosten- und Zeitersparnis innerhalb bestehender Lieferketten geht, also um Vernetzung“, so Neugebauer.

© Fraunhofer IPMSEin Kennzeichen der Industrie 4.0 sind die großen Datenmengen, die bei der Vernetzung der Produktionsprozesse anfallen: Hier werden Daten drahtlos übertragen.

Das Revolutionäre an Industrie 4.0 sieht der Fraunhofer-Präsident indes in der horizontalen Vernetzung der Wirtschaft, also dort, wo der IDS ansetzt. „Denn hier entstehen die neuen Geschäftsmodelle.“ Horizontal träten bisher unverbundene Branchen in ganz neue Beziehungen zueinander, zum Beispiel wenn der Einzelhandel seine Daten von Kundenwünschen direkt an die Produktion übergibt und somit individuelle Produkte bis zur Losgröße Eins herstellen kann.

Um Industrie 4.0 verwirklichen zu können, brauchen Deutschland und Europa aber nicht nur sichere Software, sondern auch die dazugehörige Hardware in Form leistungsfähiger Chips, in die Funktionen physisch eingearbeitet sind, darunter auch Sicherheitsfunktionen bis hin zur Zerstörung bei Hackerangriffen. Auf diesem Gebiet wiederum arbeitet Fraunhofer eng mit der Leti, einem Institut der französischen Atomenergiebehörde, und der belgischen Imec zusammen, die sich mit weit fortgeschrittenen Mikroelektroniktechniken beschäftigt.

„Wissenschaftliche Exzellenz und wirtschaftliche Nachhaltigkeit, eine ergebnisorientiertere Unternehmenskultur und Internationalisierung“, so beschreibt Neugebauer seine eigenen Schwerpunkte als Fraunhofer-Präsident. Die industrienahe Forschungsgesellschaft mit ihren 66 dezentralen Instituten ist seit 1994 auch im Ausland vertreten. In 7 ausländischen Tochtergesellschaften mit 15 Forschungszentren arbeiten 500 Mitarbeiter. Dort geht es zum einen um den wissenschaftlichen Austausch, zum anderen darum, ausländische Erkenntnisse deutschen Unternehmen zu erschließen.

Was schon heute in der Solarenergieforschung oder der Wirkstoffforschung gut funktioniert, soll auch auf die Erforschung leistungsfähigerer Batteriezellen ausgedehnt werden. Denn auch die Batterieforschung ist eines jener Felder, in denen Neugebauer für Deutschland Nachholbedarf sieht.

Nachholbedarf sehen in Deutschland viele Branchenbeobachter auch mit Blick auf die zur Hannover Messe in diesem Jahr neu ins Leben gerufene Plattform „Industrie 4.0“, die von Politik, Wirtschaft, Verbänden, Wissenschaft und Gewerkschaft getragen wird. Nach dem schlagzeilenträchtigen Auftakt ist dort aber nicht mehr viel passiert. Neugebauer hingegen sieht die gemeinsame Zielrichtung positiv. Der Start sei gemacht, und die Abstimmungsprozesse zeigen Erfolge. Er sei sich sicher, dass die Plattform Industrie 4.0 von diesem Herbst an sehr viel sichtbarer werde. Der Zeitplan jedenfalls sieht vor, dass Ergebnisse aus den Arbeitsgruppen auf dem IT-Gipfel im November 2015 vorgestellt werden.