Tillverkningsindustrin står inför stora utmaningar, bland annat går utvecklingen mot ökad efterfrågan på individualiserade och kundanpassade produkter. I Tyskland har politikerna och näringslivet gått samman om Industrie 4.0 i syfte att åstadkomma en effektiv och flexibel produktion genom ökad digitalisering för att på så sätt stärka industrins konkurrenskraft.

Bilar som Volvo, Volkswagen, BMW och Mercedes tillverkas numera i massor med olika varianter. Det stora urvalet av karosser, motorer, växellådor, lackeringar, fälgar, klädslar och så vidare gör att dagens bilköpare har miljontals eller rentav miljarder av olika kombinationer att välja mellan. Därtill kommer specifika särkrav på olika marknader.

Men bilindustrin är inte den enda branschen som går mot en ökad kundanpassning av sitt sortiment. En liknande utveckling är på gång inom de flesta områden samtidigt som kunderna kräver samma korta leveranstider och låga priser som gäller för massproducerade produkter – en ekvation som bara går att lösa genom en satsning på nya tekniska lösningar.

– De ökade kraven på kundanpassning är ett viktigt skäl till att industrin nu måste utnyttja ny teknik för att bli både effektivare och flexiblare. Samtidigt finns ett stort behov av ökade produktionsvolymer. Den snabbt växande medelklassen i världen driver upp efterfrågan på varor. Det är den största förändringen i konsumtionsmönstret som vi sett på länge, säger Martin Przewloka, senior vice president på tyska SAP, som är ett av världens ledande företag inom affärssystem.

Paradigmskifte pågår

Det är inte första gången som industrin står inför vad som allmänt betecknas som ett paradigmskifte. Ända sedan industrialismens vagga stod för flera hundra år sedan har industrin genomgått stora omvandlingar i takt med introduktionen av ny teknik som i sin tur gett upphov till nya banbrytande lösningar. I slutet av 1700-talet och början av 1800-talet kom ångmaskinerna, i början av 1900-talet elektriciteten och under 1970-talet datorerna som gjorde det möjligt att automatisera delar av tillverkningen.

Den fjärde stora industriella revolutionen handlar nu om näringslivets svar på ”the internet of things” – ”sakernas internet” – med smarta, självorganiserande fabriker, där maskinerna är uppkopplade och produkterna ”taggade” med så mycket information att de själva styr produktionen.

I Tyskland har regeringen under ledning av förbundskansler Angela Merkel startat framtidsprojektet Industrie 4.0 i samarbete med näringslivet. Det yttersta målet är att den tyska tillverkningsindustrin genom en massiv satsning på ny teknik ska kunna bibehålla sin ledarposition och stärka sin konkurrenskraft gentemot lågkostnadsländer som erbjuder billig massproduktion.

Service på distans

– Nu gäller det att tänka i nya banor. Vi har till exempel tagit fram en it-lösning som ger maskinleverantörer möjlighet att utföra service på distans via nätet ute hos kunderna. Det är bara ett exempel på nya och kompletterande affärsmöjligheter som Industrie 4.0 kan ge upphov till, förklarar Daniel Hug, direktör för Vertikal Industrie 4.0 på Bosch Software Innovations.

Men även runt om i världen pågår liknande satsningar. I USA har flera företag, organisationer och universitet gått samman i Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC) och General Electric har tagit initiativ till ett konsortium – Industrial Internet Consortium – tillsammans med bland andra AT&T, Cisco, IBM, Intel och Siemens med inriktning på industriellt internet. Sydkorea och Schweiz är andra länder som satsar hårt på att utveckla sin tillverkningsindustri med hjälp av den senaste tekniken.

– Tyska företag har goda chanser att lyckas med övergången till den nya industriella revolutionen både i sin roll som användare och leverantörer av ny teknik. Tyskland är till exempel världsledande på inbyggda system, så kallade ICT, som används i allt från mobiltelefoner till industrimaskiner, säger Joachim Seidelmann, som är chef för Competence Center DigITools for Manufacturing på Fraunhofer IPA.

Produkter tillverkar sig själva

Industrie 4.0 handlar heller inte om science fiction och en avlägsen framtidsvision. Tekniskt sett är det redan i dag möjligt att med hjälp av till exempel RFID-taggar (Radio Frequency Identification), QR-koder och positioneringssystem bygga upp smarta fabriker med produktionslinjer där produkterna tillverkar sig själva.

– Att bygga upp en ny smart fabrik från grunden är inga problem. Den stora utmaningen ligger i att hitta enkla lösningar för att transformera gamla fabriker från Industrie 3.0 till Industrie 4.0, understryker Wolfgang Wahlster, professor och chef för Tysklands forskningscentrum för artificiell intelligens, DFKI, tillika hedersdoktor vid Linköpings universitet samt ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien.

DFKI har som världens största forskningsorganisation inom artificiell intelligens en nyckelroll i arbetet med Industrie 4.0. Institutet har totalt cirka 700 anställda, som arbetar med olika forskningsprojekt, bland annat med inriktning på produktionsteknik, och anläggningar på flera ställen runt om i Tyskland. I Kaiserslautern har DFKI bland annat byggt upp en fabrik – Smart Factory – för test och demonstration av nya industriella applikationer.

Flera faktorer driver utvecklingen

Industrie 4.0 är för närvarande det mest prioriterade området för DFKI:

– Det finns flera faktorer som driver på utvecklingen mot en ökad automatisering, inte bara kraven på ökad kundanpassning, utan även kortare produktlivscykler, kostnadspress och brist på arbetskraft, säger Wolfgang Wahlster.

Men forskarna på DFKI har inte bara riktat fokus mot produktionstekniken i framtidens smarta fabriker, utan även på själva produkterna. I ett nytt projekt som går under benämningen Smart Service World undersöks möjligheterna att utveckla applikationer för uppkoppling av allt från bilar till hushållsmaskiner.

– Det är ingen hemlighet att Europa förlorat kampen mot USA och Asien när det kommer till smartphones och läsplattor. Men nu inleds ett andra slag som handlar om uppkopplade produkter och inom det området har Tyskland goda chanser att hålla sig framme för att utveckla enkla, lättanvända applikationer. De uppkopplade produkter som förekommer i dag bygger i många fall på dyra och komplicera kommunikationsprotokoll, säger Wolfgang Wahlster.

Få har ställt om

En mängd olika företag och organisationer är engagerade i arbetet med Industrie 4.0. Trots stora tekniska framsteg är det ändå en mindre del av industriföretagen som hittills ställt om och genomfört en digitalisering av sin verksamhet.

– Min bedömning är att högst fem procent av de tyska industriföretagen har smarta fabriker. Men utvecklingen går snabbt. Om tio år kommer varenda fabrik här i landet att vara en smart fabrik, säger Wolfgang Wahlster.

Men även om framtidens smarta fabriker kännetecknas av en hög grad av automatisering kommer människan fortfarande att ha en viktig roll. När datorerna en gång i tiden gjorde sitt intåg inom industrin trodde många att människan skulle bli överflödig och ersättas av robotar. Men riktigt så långt är det ingen längre som tror att utvecklingen kommer att gå – åtminstone inte inom överskådlig framtid.

– Det finns vissa moment som är svåra att automatisera fullt ut. Trots hög upplösning finns ingen sensor i världen som till exempel kan avgöra om ytbeläggningen på träpanelen i en Jaguar har tillräckligt hög finish. Det mänskliga ögat är oöverträffat genom att det är kopplat till hjärnan som kan tolka och bearbeta informationen, säger Wolfgang Wahlster.

Nya samarbeten

I arbetet med att förverkliga Industrie 4.0 har även flera nya allianser och samarbeten kommit till stånd. Siemens är ett av företagen som tillsammans med branschorganisationerna BITKOM, VDMA och ZVEI ingår i Plattform Industrie 4.0, vars uppgift är att koordinera aktiviteterna inom området.

Förra året inledde Siemens även ett samarbete med telekomkoncernen Deutsche Telekom inom ramen för Industrie 4.0. Samarbetet kommer inledningsvis att pågå i tre år och det primära syftet är att utveckla en kommunikationslösning som håller tillräckligt hög kvalitet för att kunna sammanlänka framtidens smarta fabriker i globala nät.

– Kommunikation är en grundförutsättning för sakernas internet. Genom att utvecklingen går mot en decentralisering av tillverkningen gäller det att olika enheter kan kommunicera med varandra i realtid – oavsett om de finns i Tyskland eller Kina. Dagens nät är dessvärre inte tillräckligt stabila. Den som skickar ett mail till en kollega på andra sidan jordklotet kan inte vara säker på om det kommer fram direkt eller nästa dag, säger Thomas Hahn, som är chef för mjukvaruutveckling på Corporate Technology på Siemens.

Effektivare produktion

Det främsta syftet med att knyta ihop produktionsanläggningar runt om i världen i ett gemensamt nät är att optimera produktionen.

– Med bra kommunikationer och uppkopplade fabriker kan vi organisera vår verksamhet på ett bättre sätt. En energiintensiv verksamhet kan till exempel styra om sin produktion till en enhet med god tillgång till billig energi. Men vi får även möjlighet att samutnyttja våra resurser inom produktutveckling och därmed förkorta tiden från idé till färdig produkt, säger Thomas Hahn.

De flesta bedömare är överens om att Industrie 4.0 är en långsiktig process som kan komma att ta 10-15 år innan den är fullt genomförd. En förutsättning för att nå målet är ändå att det finns kompetenta och välutbildade människor med förmåga att kontrollera den nya tekniken.

– Det som framförallt behövs är personer som förstår sig på mekatronik, det vill säga som behärskar både mekanik och elektronik, understryker Martin Przewloka på SAP.