Wer wissen will, wie die Fabrik der Zukunft aussieht, konnte die Hannover Messe Industrie besuchen. Oder einen Waldspaziergang unternehmen und nach einem Ameisenhügel suchen. Denn immer mehr Produktionsexperten arbeiten an „Industrie 4.0“, die so ähnlich wie ein Ameisenstaat organisiert sein soll. Die einzelne Ameise ist von sehr geringer Intelligenz, doch in der Gemeinschaft mit ihren Artgenossen ist sie zu erstaunlichen Leistungen fähig. Der Schlüssel für die technische Nutzung dieses Prinzips liegt in cyberphysischen Systemen, die über Internetprotokolle miteinander kommunizieren.

Was zunächst sehr abstrakt klingt, kann man sich in etwa so vorstellen: Das Werkstück, ein Kolben etwa, wird aus der Gießerei angeliefert und auf ein autonom fahrendes Transportsystem - eine Art intelligenter Servierwagen - gepackt. Sobald der Fahrroboter die Fabrikhalle befährt, meldet der Kolben über ein Drahtlosnetzwerk, welchen Bearbeitungsbedarf er hat. Er einigt sich mit einer freien Werkzeugmaschine, die dann angefahren wird. Die Kommunikation übernimmt ein zuckerwürfelgroßer Webserver, der das Werkstück durch die Fabrik begleitet - das sogenannte cyberphysische System (CPS).

Alle Produktions- und Montagevorgänge, so die Vision, werden zwischen Werkstücken und Maschinen ebenso frei ausgehandelt. Damit das Ganze nicht im Chaos endet, wachen Software-Agenten, wie sie beispielsweise an elektronischen Börsen schon im Einsatz sind, über die Einhaltung von Regeln. Trotz der scheinbaren Unordnung sollen alle Waren ja pünktlich fertiggestellt werden. Tatsächlich wäre eine so organisierte Fabrik eine völlige Abkehr von den bisher vorherrschenden zentral gesteuerten Systemen, die so radikal wäre, dass Wolfgang Wahlster vom Deutschen Zentrum für Künstliche Intelligenz von einer vierten industriellen Revolution spricht.

Dramatische Veränderung

Die drei vorhergehenden Revolutionen haben die industrielle Fertigung in der Tat dramatisch verändert. Die erste, im 18. Jahrhundert vollzogen, folgte auf die Erfindung der Dampfmaschine. Die bis dato handwerklich geprägte Manufaktur wandelte sich zu einer Produktion, die vor allem auf Maschinenkraft beruhte. Dann, zu Beginn des 20. Jahrhunderts, kam das Fließband, vorangetrieben durch Henry Ford. Komplexe Arbeiten wurden in einzelne, im Sekundentakt auszuführende Schritte zergliedert. Die Produktivität stieg so stark, dass Ford den Preis seines T-Modells mehr als halbieren konnte (siehe F.A.S. vom 24. März 2013). Die dritte Revolution bestand darin, Fertigungsprozesse mit Hilfe von Robotern und programmierbaren Steuerungen zu automatisieren. Die Produktivität stieg erneut rasant, der Anteil der Arbeitskosten sank. Schon seit den achtziger Jahren sind also Fabriken weitgehend computergesteuert. Die vierte Revolution, die nun ausgerufen wird, dreht lediglich die Logik dieser Steuerung um - und die Form der Kommunikation. Denn bislang sprechen Leitwarte und Maschinen über sogenannte Feldbusse, das sind spezielle Kommunikationsprotokolle, Sprachen also, die außerhalb der Fabriken niemand spricht.

Wozu der ganze Aufwand? Ziel der „Industrie 4.0“-Auguren ist es, eine hochautomatisierte Fabrik zu schaffen, die Produkte so individuell herstellen kann wie eine vorindustrielle Manufaktur. Denn seit Henry Ford gilt: Die Produktivität steigt, je mehr identische Produkte sich auf dem Fließband bewegen - Fachleute sprechen davon, die Losgrößen zu maximieren. Ein Produkt nur einmal herzustellen, das ist trotz der seit Ford gestiegenen Flexibilität der Albtraum aller Fabrikanten. Genau das aber soll künftig möglich werden. Außerdem könnte die Störanfälligkeit solcher Fabriken deutlich sinken, weil sich zum Beispiel beim Ausfall einer Maschine die ganze Fabrik selbst neu organisiert. In summasoll sich die Produktivität durch cyberphysische Systeme noch einmal um 30 Prozent steigern lassen.

So intensiv an Universitäten und Fraunhofer-Instituten an der selbstorganisierenden Produktion gearbeitet wird, es gilt eine ganze Reihe an Hürden zu überwinden. Die wahrscheinlich wichtigste liegt darin, dass eine bestehende Fabrik nicht einfach so auf „Industrie 4.0“ umgestellt werden kann. Bosch-Chef Volkmar Denner bringt es auf den Punkt: „Wir werden nicht bei bestehenden Fertigungsanlagen den Stecker ziehen und diesen bei neu errichteten Industrie-4.0-Fabriken wieder einstecken.“

Große Bedenken bereitet Fertigungsexperten zudem die Sicherheit. Der bisherige bunte Zoo an Kommunikationsprotokollen bedeutet auch einen Schutz vor Angriffen aus dem Internet. Im Regelfall lohnte es sich gar nicht, spezielle Schadsoftware zu programmieren, dementsprechend sorglos waren große Teile der mittelständisch geprägten Industrie. Standardisierte Kommunikation über Internetprotokolle bedarf größerer Vorsicht.

Noch gefährlicher könnte für Deutschland allerdings sein, dass andere schneller sind. Sowohl in der Automatisierungstechnik als auch im Werkzeugmaschinenbau gehört das Land zur Weltspitze. „Nicht so gut sieht es bei Internettechnologien aus“, räumt hingegen Henning Kagermann ein. Kagermann ist ehemaliger SAP-Chef, heute Präsident der Deutschen Akademie für Technikwissenschaften und Verfechter von Industrie 4.0. Die Gefahr ist so real, dass die Industrieverbände Bitkom, VDMA und ZVEI eine gemeinsame Geschäftsstelle für Industrie 4.0 errichten. Ihr Ziel skizziert VDMA-Geschäftsführer Hartmut Rauen mit einem schlichten Satz: „Die neue Weltsprache der Produktion muss aus Deutschland stammen.“