Industry 4.0 beginnt jetzt

Mit der Verbindung von Online-Datenströmen und Automatisierung innerhalb der Unternehmen steht auch die Druckbranche vor dem nächsten Schritt in der industriellen Entwicklung.

Stehen wir vor einer neuen industriellen Revolution, die die Online-Datenwelt mit der Automatisierung der Robotik verbindet? Eine ganze Reihe Menschen ist dieser Meinung.

Mit „Industrie 4.0“ wird die Summe der Entwicklungen in der Fertigung und im Datenverkehr bezeichnet, die Methoden und Maschinen für künftige Produktionen grundlegend verändern. Vertreter dieser Idee wollen damit die vierte industrielle Revolution beschrieben sehen. Kritiker betrachten den Begriff eher als übertriebenes Marketing, um lediglich bereits stattfindende Abläufe zu promoten.

Wie auch immer man es betrachtet, die Entwicklung verändert bereits unsere Arbeitsweise. Wie wird die Druckindustrie darauf reagieren? Um diese Fragen mit besonderem Augenmerk auf die Arbeit im Großformat zu untersuchen, hatte FESPA UK Anfang Oktober im Manufacturing Technology Centre im britischen Coventry ein Seminar unter dem Titel „The Future of Print i4.0“ organisiert.

Geschichte und Zukunft der Industrie

Die eigentliche industrielle Revolution setzte zu Beginn des 18. Jahrhunderts ein. In diese Entwicklung kumulierten Effekte aus Entdeckungen in der Metallurgie, den Fortschritten in der Wasser- und Dampfkraft, der Mechanisierung des Handwerks und damit einhergehenden sozialen Veränderungen.

Laut den Vertretern der Industry 4.0 bestand die zweite industrielle Revolution im Großen und Ganzen aus der Nutzung von Elektrizität als Energiequelle, vor allem als Quelle für Licht und Wärme. Derweil speist sich die dritte Stufe aus dem Fortschritt der Mikroelektronik und der daraus resultierenden Entwicklung des Computers.

Der Begriff findet seinen Ursprung in der Bezeichnung einer Initiative der deutschen Bundesregierung. Unter dem Begriff „Industrie 4.0“ soll die Computerisierung in allen produzierenden Branchen gefördert werden. Die im Jahr 2011 eingerichtete Arbeitsgruppe „Industrie 4.0“ erarbeitete Empfehlungen zur Vorlage bei der Regierung. Ein Abschlussbericht wurde zur Hannover Messe 2013 veröffentlichte.

Demnach definiert Industrie 4.0 die Verbindung von vier Hauptströmungen: Interoperabilität – Menschen und Maschinen arbeiten zusammen, während sich parallel Online-Dienste und Alltagsanwendungen im Internet der Dinge verbinden. In Sachen Informationstransparenz versucht man mit vielen Sensoren ein aussagefähiges Bild der Welt zu zeichnen.

Daran schließt die technische Unterstützung an – darunter versteht man eine Mischung aus Datenanalyse, um künftig Aktionen vorzuschlagen, und mechanischen Systemen zur Bewältigung von Aufgaben, die für Menschen zu anstrengend oder gefährlich sind.

Schließlich sollen Computer selbstständig Entscheidungen treffen, Aufgaben erledigen und die daran beteiligten Maschinen überwachen. Dabei wird der Mensch nur noch in Ausnahmefällen benötigt, um Entscheidungen selbst treffen.

Die aktuell breitgefächerte Industry 4.0 fasst Trends wie computergestützte Fertigung, Robotik, automatisierte Workflows, Cloud Computing, Datenaustausch, das "Internet der Dinge" sowie die Kombination von künstlicher Intelligenz und Datenanalyse zusammen. So sollen Muster bewertet, Verbesserungen vorgeschlagen und Fehler vorhergesagt werden, bevor sie auftreten.

Relevanz für den Druck

In der Druckindustrie wird Industry 4.0 bisher hauptsächlich von einigen der größeren Anbieter von hochvolumigen Druck- und Veredelungsanlagen wie Litho-Druckmaschinen und Buchbindelinien verwendet.

So spricht der Maschinenbauer Koenig & Bauer in seinen Plänen zur Automatisierung der Produktion von „Print 4.0“, während der Buchveredelungsspezialist Müller Martini seine entsprechenden Entwicklungsleistungen „Finishing 4.0“ nennt.

Im Schilder- und Display-Markt wurden weniger offensichtliche Diskussionen über Industry 4.0 geführt. Die bisher stattgefundenen, wurden hauptsächlich durch Mitglieder des FESPA-Verbandes bzw. auf FESPA-Messen angestoßen.

Die geringere Akzeptanz der Automatisierung von großformatigen Inkjet-Druckern für Beschilderung und mechanisierten Siebdruck scheint sich aus dem relativ geringen Volumen des Großformatdrucks zu ergeben. Die geringe Verbreitung von verfügbaren und ausgefeilten Managementinformationssysteme (MIS) gibt nur ihr Übriges zur geringen Akzeptanz.

Der Aufstieg der Roboter

Die wichtigste Ausnahme ist die Robotik, ein Aspekt von Industry 4.0, der sich im Druck zunehmend beim Be- und Entladen von sehr großformatigen Flachbetttintenstrahldruckern und Schneidetischen niederschlägt. Allerdings gibt es Industrieroboter bereits seit den 1970er Jahren, so dass es bei der heutigen Umstellung auf Druckanwendungen mehr um die einfachere Erschwinglichkeit geht als bei der Diskussion um Industry 4.0 oder Internet of Things.

Esko konzentriert sich derzeit auf diesen Bereich, erklärte Russell Weller, Produktmanager für Automatisierung, auf der FESPA UK i4.0. „Wir sprechen über die Automatisierung der Weiterverarbeitung und den Nutzen für den Kunden“, sagt er. „Das ist hauptsächlich die Be- und Entladeautomatisierung.“

Die Abteilung für Kongsberg bei Esko fertigt XY-Finishing-Tische sowohl für die Musterfertigung als auch für die Leichtproduktion. Diese werden hauptsächlich für Karton- und Displayverarbeitung sowie einige Wellpappverpackungen verwendet.
„In den letzten fünf Jahren hat sich Kongsberg von vorwiegend Mustertischen zu Produktionssystemen entwickelt“, erklärt Weller. Die Automatisierung kann die Rüstzeit erheblich verkürzen und ermöglicht einen völlig unbeaufsichtigten Betrieb. 

Caption: Esko Kongsberg stellt diesen Roboterarm her, der zusätzliche Flexibilität beim Beladen und Entladen am Schneidetisch bietet. Er ist mit der IPC-Steuerungssoftware des Tisches verbunden, die wiederum Cloud-basiert fernüberwacht wird.

Hardwaretechnisch gilt dies insbesondere für das Be- und Entladen sehr großer Kartonbogen. Esko bietet zwei Systeme an. Eines davon ist ein Bogenlader, der die Maschine belädt, und ein Entlader am Ender der Verarbeitung. Dazu ist einmal ein Band auf dem Flachbett erforderlich, um die Bögen zu befördern. Das andere System ist ein Roboterarm, der über eine ausreichende Reichweite zum Laden verfügt und bei Bedarf zwei Tische Seite an Seite bedienen kann.

Dies ermöglicht auch das Arbeiten in zwei Zonen, d.h. der Schneidkopf verarbeitet einen Bogen (oder einen Bogensatz), während der Roboterarm fertig bearbeitete Bögen aufnimmt, auf einer Palette ablegt und dann das nächste Bogen-Set im freigewordenen Fertigungsbereich einlegt.

Roboter stellen die sichtbarste Seite der Automatisierung bei Esko dar. „Ein Großteil in der Roboterentwicklung ist aus Mapping unserer Wertschöpfungskette (VSM) hervorgegangen. Mit diesem Service für unsere Kunden, analysieren und beraten wir sie, wie sie ihre Reste entsorgen und Produktionsabfälle reduzieren können.“

Verschwendung in diesem Sinne bezieht sich nicht nur auf Material, sondern auch auf Maschinenabläufe, Bedienzeit und andere Effizienzverluste. VSM berücksichtigt den gesamten Auftragszyklus, vom Design bis zur Druckveredelung, einschließlich Produktionskontrolle und Auslieferung. „Es ermöglicht uns, von unseren Kunden zu lernen, was sie brauchen, während sie lernen können, ihr Unternehmen effizienter zu führen.“

MIS und Prozessautomation

Zur FESPA UK i4.0 steuerte auch Jonas Hellke, CEO und Inhaber des schwedischen Großformatdruckdienstleisters Storbildsbolaget aus Helsingborg, einen Beitrag bei. Sein Unternehmen hat die Automatisierung auf dem in Großbritannien entwickelten Optimus Dash MIS und Atomatisierungs-Tool-Set aufgebaut.

Er erzählte: „Ich hatte die Vorstellung, mit Automatisierung einen kommerziellen Vorteil für Storbildsbolaget zu schaffen, um den Prozess der telefonischen Auftragserteilung zu optimieren:

Angebot, Buchung und am besten auch die Rechnungsstellung sollte in einem Ablauf innerhalb von Minuten zu bearbeiten sein. Ich wollte auch eine schnellere und transparentere Distribution sowie belastbarere und damit vertrauenswürdige Daten, um die Rentabilität meiner verschiedenen Kunden zu kategorisieren.“

Steve Richardson, Sales Director und Mitinhaber von Optimus, meint dazu: „Man spricht von einem hohen Automatisierungsgrad, macht alles Mögliche in Vorstufe und Weiterverarbeitung, kopiert aber immer noch seine Arbeitsblätter von Hand und erstellt seine Rechnungen manuell.

Es ist ja nicht Atomphysik, dennoch werden viele nicht aktiv. Es scheint, dass manche Bereiche der Automatisierung als wirklich wichtig angesehen werden und andere einfach als langweilig! Aber diese vernachlässigten Ansätze könnten das Geschäft tatsächlich verändern.“

 „Wir haben einige Kunden, wie Delta Print & Display oder Image Data in Großbritannien oder Storbildsbolaget in Schweden, die alle diese Disziplinen als Teil ihres Geschäfts betrachten. Sie haben substantielle Investitionsmöglichkeiten und können dies umsetzen, schon alleine wegen ihrer schieren Unternehmensgröße und Produktionsvolumen. Unsere Aufgabe ist es jetzt, kleineren Unternehmen auch diese Möglichkeiten zu bieten.“

Zukunftsaussichten – heiter bis wolkig

Zwangsläufig nimmt natürlich die wenig greifbare Cloud als Speicherort der im Internet of Things (IoT) gesammelten Daten einen zentralen Platz ein. Als ein Teilaspekt der Industry 4.0 können diese Datenmengen, aus zahlreichen Systemen zusammengefasst und miteinander verglichen, aggregiert und von Analyseprogrammen numerisch verarbeitet werden, um Muster zu erkennen und daraus Aktionen abzuleiten. 

Auch wenn Russell Weller betont, dass Esko den Begriff „Industry 4.0“ selten verwendet, beginnt es, einige Aspekte wie IoT zu übernehmen. „Im aktuellen Update unserer IPC (I-cut Production Console Software) haben wir die Cloud berücksichtigt. Die Verbindung zum Remote-Service-Desk kann verwendet werden, um potenzielle Probleme zu erkennen und die Wartung zu unterstützen. Das IoT ist ein wichtiger Bestandteil auf unserem Entwicklungsweg.“

Der menschliche Faktor bleibt

Laut Zulieferern und Leuten, die es ausprobiert haben, steht fest: So sehr man auch die Automatisierung vorantreibt, wird man dennoch echte Menschen im Produktionsprozess benötigen, um Prioritäten, Fehler und Abweichungen feststellen zu können. Nur so kann man die reine Intelligenz und sofortige Anpassungsfähigkeit einbeziehen, die Computer und Roboter fehlen.

Der ehemalige Direktor der FESPA UK, Peter Kiddell weist darauf hin: „Das menschliche Anteil ist immer noch wichtig, indem das Verständnis für Menschen mit der Präzision von Computern verbunden wird.“

Die Automatisierung hingegen übernimmt die Mustersuche, die Wiederholung und die fehlerfreie Datenübertragung – ohne Langeweile, Ablenkung oder Teepause. Kann man dies als eine weitere industrielle Revolution betrachten? Von den Erfahrungen mit der ersten ausgehend, werden wir es in etwa hundert Jahren sicher wissen.