Am 1. April 2011 veröffentlichte das Magazin „VDI Nachrichten“ einen Beitrag mit dem Titel „Industrie 4.0: Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution“. Darin beschrieben die Autoren einen Paradigmenwechsel, wonach intelligente Produkte innerhalb sogenannter cyber-physischer Systeme zukünftig über eingebettete Sensoren und Aktoren eine aktive Rolle in ihrem eigenen Herstellungsprozess übernehmen sollten. Rund 14 Jahre sind seitdem vergangen. Die Vision von Industrie 4.0 ist inzwischen weltweit in aller Munde. Doch zur Realität in der industriellen Praxis klafft vielfach noch eine ansehnliche Lücke. Und diese Lücke scheint in der ganzheitlichen Betrachtung umso größer, je kleiner die Unternehmen sind.

Von technischen Schulden zur digitalen Notwendigkeit:

Warum der Wandel unausweichlich ist

Ein Aspekt für die Zurückhaltung dürften sogenannte „technische Schulden“ sein, die sich nicht ohne Weiteres beseitigen lassen. Dazu zählt vor allem die große Heterogenität in der mechatronischen Ausrüstung und IT-Infrastruktur. Oft fehlt auch die vertikale Vernetzung der Werkstatt mit allen Ebenen eines Betriebes oder die daraus unmittelbar folgernde mangelnde (zentrale) Erfassung und (dezentrale) Verwertbarkeit von Daten aus der Prozesskette. Außerdem konnten die Fertigungsbetriebe in der Vergangenheit scheinbar mühelos auch ohne weitreichende Digitalisierungsanstrengungen den Anforderungen ihrer Kunden genügen.

Doch die Anzeichen mehren sich, dass die Vision der industriellen Digitalisierung auch in der CNC-Fertigung den Wendepunkt zur realen Revolution überwunden hat. Das gilt unter anderem aus Gründen regulatorischer Nachweispflichten, etwa zum CO₂-Fußabdruck von Prozessen und Produkten oder zu deren Rückverfolgbarkeit. Zudem verlangen immer mehr Kunden die horizontale Integration ihrer Lieferanten in globale Wertschöpfungsnetzwerke. Darüber hinaus verfestigen sich spätestens seit dem Aufkommen der künstlichen Intelligenz die nachweislich berechenbaren Vorzüge der digitalen und dadurch datenbasiert optimierbaren Prozesskette. Beispiele sind:

1. Effizienzsteigerung: Industrie 4.0-Technologien ermöglichen höhere Produktivität und kürzere Durchlaufzeiten.
2. Verbesserte Präzision: Echtzeitüberwachung und datengetriebene Anpassungen erhöhen die Qualität von Bearbeitungsprozessen.
3. Kosteneffizienz: Reduzierte Stillstandszeiten und optimierte Ressourcennutzung senken die Kosten.
4. Flexibilität und Individualisierung: Schnelle Anpassung an veränderte Kundenanforderungen bis Losgröße 1 sind möglich
5. Nachhaltigkeit: Effizienzsteigerungen und Abfallreduzierung fördern nachhaltige Fertigungspraktiken.

Mit schrittweiser Integration zum digitalen Erfolg

Besonders kleine und mittlere CNC-Fertigungsbetriebe stehen vor der Herausforderung eines möglichst weitreichenden Einsatzes von Industrie 4.0-Technologien und deren smarter Integration in ihre bestehenden Fertigungsstrukturen. Statt einer überhasteten Systemumstellung empfiehlt sich dennoch eine schrittweise Integration. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Balance zwischen schnell realisierbaren Verbesserungen und nachhaltigen Investitionen.

So empfiehlt es sich, mit der Vernetzung einzelner Schlüsselmaschinen zu beginnen, standardisierte Schnittstellen wie OPC UA (UMATI) zu implementieren und cloudbasierte Lösungen für erste Datenanalysen zu nutzen. Bereits einfache Sensornachrüstungen und Datenerfassungssysteme können wertvolle Einblicke in die Prozesse liefern, während Fertigungsplattformen auch kleineren Unternehmen den Zugang zu modernen Technologien ermöglichen. Parallel dazu sollte die Planung langfristiger Modernisierungsschritte erfolgen:

• Entwicklung einer ganzheitlichen Digitalisierungsstrategie
• Schrittweise Erneuerung des Maschinenparks
• Aufbau einer zukunftsfähigen IT-Infrastruktur
• Investitionen in Weiterbildung und Qualifizierung
• Schaffung neuer Kompetenzprofile der Mitarbeitenden
• Förderung einer offenen Innovationskultur

Digitale Zwillinge und KI: Neue Dimensionen der CNC-Fertigung

Zusätzliche Motivation gewinnt das digitale Engagement durch die Perspektiven, die digitale Zwillinge von Maschinen und Prozessen im Verbund mit künstlicher Intelligenz bieten. Speziell generative KI-Tools wie ChatGPT & Co. haben hier ein Fenster faszinierender Möglichkeiten eröffnet, die angesichts der Dynamik in diesem Bereich eher früher als später an Relevanz gewinnen werden. Dabei reicht das Spektrum vom Pricing der Aufträge über die Fertigungsfeinplanung und adaptive Prozessüberwachung und -optimierung bis zur vorausschauenden Wartung und Instandhaltung. Selbst die automatische CNC-Programmierung aus CAD-Daten scheint nicht mehr unmöglich.

DMG MORI bietet im Bereich der Fertigungsdigitalisierung konnektive Lösungen für die vertikale Integration von der CELOS X Steuerung über die Arbeitsvorbereitung bis in kollaborative Datenräume.

Industrie 4.0 auf den Spuren der CNC-Revolution

Die Einführung von Industrie 4.0-Technologien in der Fertigung weist dabei große Ähnlichkeiten zu den frühen Jahren der NC- und CNC-Technik auf: Die anfängliche Zurückhaltung aufgrund hoher Investitionskosten, fehlender Standards, mangelnder Erfahrung und unterschiedlicher Kompetenzniveaus trifft auch diesmal auf das enorme Potenzial einer Technologie, die bei erfolgreicher Integration die Fertigung revolutionieren kann. Genauso wie die CNC-Technik letztlich zu einem unverzichtbaren Standard in der modernen Produktion wurde, ist jetzt auch bei Industrie 4.0 von einem ähnlichen Weg auszugehen.

Die heute schon sichtbaren Vorteile – Effizienzsteigerung, datenbasierte Prozessoptimierung, Flexibilität und Nachhaltigkeit – ähneln in ihrer Wirkung den Vorzügen, die in den frühen Jahren von NC- und CNC-Maschinen zunächst nur visionär diskutiert und später umfassend realisiert wurden. Entscheidend damals wie heute: ein stufenweises, durchdachtes Vorgehen – klein anfangen, erste Erfolge schnell sichtbar machen und langfristig eine ganzheitliche Digitalisierungsstrategie umsetzen. Auf diese Weise wird sich – wie schon einst beim Sprung von konventioneller Zerspanung zu CNC – auch die heutige digitale Transformation zu einem durchschlagenden Erfolg entwickeln.