#industrie40: zentral oder dezentral?

Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 stolpere ich immer wieder über das Wort Dezentralisierung. Keine zentrale Produktionssoftware sei mehr für die Planung und Steuerung der Produktionsprozesse zuständig; diese werde “beispielsweise von den Werkstücken selbst übernommen” (aus dem Zukunftsbild Industrie 4.0, das im Auftrag des BMBF erstellt wurde).

Ich habe aus Neugier eine nicht repräsentative Umfrage gestartet:

#Industrie40: Dezentrale Steuerung und Planung von Maschinen? Was erwarten Sie? #Digitalisierung #IoT

— Marco Lübbecke (@mluebbecke) February 12, 2016

Die 30 Teilnehmenden tendieren in dieselbe Richtung. Auch aus den Reaktionen auf diesen Tweet entnehme ich, dass beim Begriff Steuerung vornehmlich an die Ansteuerung der Maschine gedacht wird, das Auslösen des nächsten Arbeitsschritts. Das deckt sich mit den Ausführungen im Zukunftsbild Industrie 4.0:

“Die einst dominante Logik in der Produktion ist mit der Dezentralisierung der Produktions-steuerung auf den Kopf gestellt worden: Noch vor 20 Jahren wurden Produktionsprozesse über eine zentrale Produktionssoftware geplant und gesteuert. Die Produktionsleiter mussten die Fertigungsvorgaben in das System eingeben, das anschließend den Maschinen die jeweiligen Steuerungsbefehle erteilte. Dieses zentralisierte System war unflexibel.”

Ich sehe nicht sofort, wie Flexibilität entsteht, nur weil Werkstücke ihre Maschinen selbst ansteuern; aber vielleicht habe ich zu wenig Fantasie. Viel wichtiger ist mir aber der Aspekt der Planung: wer entscheidet denn jetzt, in welcher Reihenfolge welche Werkstücke von welchen Maschinen bearbeitet werden? Wohin sollen diese bei Störungen ausweichen? Soll etwa auch die Planung dezentral erfolgen? Ich mache mich auf die Suche:

• “Kommt ein Mitarbeiter in Verzug, erkennt die Anlage die Abweichung vom ursprünglichen Plan und verändert die Abläufe.” (Quelle)
•  “Das Ziel ist die autarke Produktion: Die Maschine bestellt selbst den Nachschub aus dem Lager.” (Quelle)
• “Solche Anlagen […] werden heute aber immer noch zentral gesteuert. Mit dem Wandel zu Industrie 4.0 wird es in den nächsten Jahren darauf ankommen, die Systeme auf dezentrale Lösungen umzustellen.“ (Quelle)
  

 

Ich verstehe immer noch nicht, wer eigentlich wie plant, aber zumindest ist die Absage an eine zentrale Instanz deutlich. Was könnten die Gründe hierfür sein? Eine individualisierte Produktion und eine höhere Variantenvielfalt wird die Planungs- und Handlungsspielräume nicht kleiner, sondern unfassbar viel größer machen. Um diesem Komplexitätssprung zu begegnen, braucht es wohl Ordnung im Denken, Modularisierung, Aufteilung in beherrschbare Komponenten. Als Synomym für “dezentral” findet man daher auch “selbstorganisiert”, das klingt zumindest so, als müsste ich mich nicht mehr darum kümmern. Irgendwie beruhigend.

Aber ist das auch schlau? Zwei Analogien.

Patienten in einem Krankenhaus durchlaufen nicht selten mehrere Leistungsstellen (Radiologie, Kardiologie, etc.) nacheinander. Die Leistungsstellen (“Maschinen”) koordinieren nur jeweils ihre Termine mit den Patienten (“Werkstücken”), nicht aber untereinander (also “dezentral”). Lange Wartezeiten (weil man Sie auf Vorrat einbestellt) und häufige Terminverlegungen (weil z.B. Vorbereitungen einer Untersuchung mangels Abstimmung noch nicht erledigt waren) sind die Folge. Dass die Maschinen vernetzt sind (die Stationen können nämlich miteinander telefonieren), kann die Gründe des Übels nicht beseitigen: Eine zentrale Terminvergabe müsste her, die die Behandlungsabfolgen aller Patienten und die Verfügbarkeiten aller Ressourcen, inklusive aktueller Störungen gleichzeitig im Blick hat und entsprechend zentral koordinierte Vorschläge macht. Glauben Sie nicht, dass es so etwas gibt? Ich werde in einem der kommenden Posts zu unserer angewandten Forschung darüber berichten.

Navigationsgeräte sind zu unverzichtbaren Helfern geworden. Individuell (“dezentral geplant”) fahren alle Fahrzeuge (“Werkstücke”) auf einer jeweils schnellsten Route. Und alle fahren in denselben Stau (“Maschinenausfall”). Die “sich selbst organisierenden” Autofahrenden weichen alle auf dieselbe, naheliegende Umgehungsstrecke aus. Eine Berücksichtigung der aktuellen Verkehrslage (das ist zentral bekannte Information!) mit Vorschlag von Alternativrouten kann das verhindern (und tut es heute auch). Man kann aber noch viel weiter gehen, und jedem Fahrzeug eine individuelle Route vorschlagen, zentral geplant, unter Berücksichtigung aller Start- und Zielorte, aktueller Straßenauslastungen und Fahrzeuggeschwindigkeiten. Manche müssen dafür weiter fahren als andere (was Werkstücke im Gegensatz zu Autofahrenden in Kauf nehmen würden), in Summe kommen aber alle am schnellsten ans Ziel. Klingt zu fantastisch? Das haben meine Kollegen an der TU Berlin schon vor 20 Jahren erforscht.

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Machen Sie sich Ihren eigenen Reim darauf, aber ich kann nicht nachvollziehen, wie man vor dem Hintergrund einer immer komplexeren Welt den Königsweg in immer einfacheren Lösungen suchen sollte. Umso weniger, als dass Informatik und Mathematik hier Konzepte für die Beherrschung der Komplexität der Planung 4.0 bereit halten.

Fazit: ich habe den Begriff der Dezentralisierung nicht verstanden oder er ist im Zusammenhang mit der Produktion von morgen schlicht und ergreifend Unsinn.

Für den nicht unwahrscheinlichen ersten Fall bin ich um Aufklärung sehr, sehr dankbar!

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