Herr Jamal, der Begriff Industrie 4.0 wird derzeit sehr inflationär und marketing-trächtig verwendet. Hand aufs Herz, sind die Erkenntnisse, die Sie im Rahmen der Arbeitsgruppe 'Sensoren für die digitale Produktion' erarbeitet haben, tatsächlich Industrie-4.0-würdig?

Industrie-4.0-Skepsis hin oder her:  Ich war überrascht, mit welchem Pragmatismus und welcher Bodenhaftung die Arbeiten in der Arbeitsgruppe vonstatten gingen. So kann ich Ihre Frage ganz konkret beantworten: Eine Industrie 4.0 steht und fällt mit der vorhandenen Sensorik in der Produktion. Und zwar mit einer Sensorik, die Technologiewissen in der Produktion verfügbar macht; Technologiewissen in Form aktueller Daten über den Prozess- und Maschinenzustand, wie sie heute von der Sensorik nicht erfüllt werden.  Und diesbezüglich haben wir sehr wesentliche Dinge herausgearbeitet!

Wo sind denn derzeit die Grenzen der Sensorik, die in der Produktion von morgen so nicht mehr tragbar sind?

■ Wir haben uns die heute in der Produktion eingesetzte Sensorik genau angesehen. Auf den ersten Blick decken sie  zwar alle notwendigen Wirkprinzipien ab. Aber: Meist erfassen diese Sensoren lediglich eine Messgröße oder sind entsprechend extrem kostenintensiv und somit nur als Laborlösung vorhanden. Zudem fehlt den Sensoren generell die Online-Fähigkeit.

In welche Richtung müssen Ihrer Meinung nach deshalb die Entwicklungen der Sensorik laufen?

Im Grundsatz gibt es zwei notwendige Richtungen: Einerseits brauchen wir integrierte Sensoren, welche einen höheren Informationsgehalt liefern. Hierbei handelt es sich um Sensoren, die bereits eine Auswertung der aufgenommenen Daten erlauben und somit durch die Anwendung geeigneter Modelle bereits Informationen anstatt einfacher Signale an die nächste Instanz – also die Steuerung der Maschine und damit an den Bediener oder an die Prozessplanungsebene – liefern. Anderseits brauchen wir Multisensorsysteme, welche die Erfassung mehrerer Größen im System ermöglichen. Hierbei handelt es sich um Netzwerke von Sensoren oder integrierte Lösungen, welche die Messung von mehreren Messgrößen über ein Sensorsystem erlauben.
Durch die Kombination der beiden Stoßrichtungen erwarten wir eine Sensorfusion, die eine kombinierte intelligente Signalverarbeitung mehrerer Messgrößen eines Multisensorsystems beschreibt.

Inwiefern sprechen wir bei diesen Entwicklungen schon von Industrie-Reife?

Wir sehen Ansätze, wie durch interdisziplinäre Zusammenarbeit mit der Naturwissenschaft neue Sensorlösungen für die Produktion erforscht und entwickelt werden können. Bis zu einem industriellen Einsatz im Kontext der digitalen Produktion haben wir aber noch einige Punkte zu lösen: Dazu zählt eine notwendige Kostensenkung, die Miniaturisierung bei integrierten Sensoren sowie die Weiterentwicklung der internen Signalverarbeitung.

Verändert sich durch die neue Sensorik auch der Umgang mit den Messdaten?

Da verändert sich einiges: Wichtig ist zum Beispiel, dass die jeweilige Instanz einer Industrie 4.0 nur die Daten erhält, die sie für ihre Arbeit wirklich braucht. Andernfalls entstehen „tote“ Datenmengen. Wir brauchen also ganz neue Strategien zur Verwaltung und Archivierung der Messdaten.
Die steigende Messgenauigkeit von Sensoren bei gleichzeitig höherer zeitlicher Auflösung stellt zudem für die Verarbeitung der Daten eine Herausforderung dar. Der limitierende Faktor ist dabei die Übertragungsrate und Latenzzeit heutiger Bussysteme in Werkzeugmaschinen. Hinzu kommt, dass sich durch die Bereitstellung der Informationen auf verschiedenen Ausführungsebenen auch die Anforderungen an die Echtzeit-Verarbeitung wandeln. Für harte Echtzeit-Anforderungen werden zukünftige Sensorsysteme die Verarbeitung der Daten zu Informationen eigenständig erledigen müssen. Die bereitgestellten Informationen können dann Aktor-Komponenten oder einem höheren Zielsystem für die weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Dies sind nur einige Beispiele aus einem ganzen Strauß von Herausforderungen!

Zum Thema:

Über die Kriterien der "Sensoren für die digitale Produktion" berichtet Rahman Jamal ausführlich im Rahmen des 2. Markt&Technik Summit vom 14. bis 15. Oktober in München.