Softwareagent an Glas: Mach Granatapfel-Zitrone-Joghurt

Zur Vorbereitung auf die nächste industrielle Revolution haben einige Universitäten beschlossen, gemeinsam Joghurt zu produzieren. Auf einer Webseite der Universität Stuttgart darf man seinen Wunschjoghurt zusammenstellen. Es stehen vier Rahmstufen zur Auswahl, zwanzig Fruchtsorten sowie diverse Toppings wie Streusel und Müsli. Die Kunden können zwischen biologischer, lokaler und CO₂-reduzierter Produktion wählen, Frucht oben, unten oder gemischt, Verpackung aus Plastik oder Glas, insgesamt gibt es rund elf Millionen Kombinationsmöglichkeiten. Gut möglich also, dass das bestellte Exemplar ein Unikat wird. Ein Granatapfel-Zitrone-Sahnejoghurt mit Schokostreuseln und auf Sonderwunsch Chiliflocken zum Beispiel. Bestellung absenden? Klick.

Das Besondere an diesem Joghurt ist, dass anschließend nicht Menschen, sondern Softwareagenten miteinander kommunizieren. Ein Einkaufsagent nimmt die Bestellung auf; Koordinationsagenten der Fabriken verhandeln, wer den Auftrag bekommt; Produktionsagenten in der Fabrik organisieren die Herstellung. Auf dem Glas klebt ein Mikrochip, der den Joghurt mit dem Netz verbindet. Unterwegs durch die Fabrik kommuniziert er mit Robotern und Abfüllmaschinen.

Es geht dabei nicht wirklich um Joghurt. Die Universität Stuttgart will mit anderen zeigen, wie die Fabrik der Zukunft funktionieren könnte, die smarte Fabrik. Es geht um das nächste große Ding: die digitalisierte, vernetzte industrielle Produktion. Maschinenbau trifft Big Data. In der Autoproduktion sollen autonome Roboter Seite an Seite mit Menschen arbeiten, nicht mehr im Sicherheitskäfig. Werkzeugmaschinen sollen dank unzähliger Sensoren und Messdaten besser vorhersagen, wann sie eine Wartung brauchen. Und die Arbeiter laufen künftig mit Tabletcomputern durch die Fabrik wie Mr. Spock durch das Raumschiff Enterprise.

"Technik als Motor positiver Visionen? Das hatten wir lange nicht mehr", sagt die Industriesoziologin Sabine Pfeiffer von der Universität Hohenheim. "Seit Jahrzehnten kam Technik als Veränderungsinstanz fast nur ins öffentliche Bewusstsein, wenn es um ihre bedrohlichen Nebenfolgen ging." Nun aber scheine sie wieder "Auslöser eines großen und alle gesellschaftlichen Bereiche berührenden Prozesses zu sein".

Die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech) hat schon mal die "vierte industrielle Revolution" ausgerufen. Die erste Revolution datieren die Techniker auf das Ende des 18. Jahrhunderts, als mechanische Produktionsanlagen, angetrieben von Dampf- und Wasserkraft, viel Handarbeit ersetzten; die zweite Revolution ging um 1900 mit Fließbandarbeit und Massenproduktion einher. Die dritte Revolution war die Computerisierung der Maschinen ab 1970. Und als Nächstes steht die Vernetzung der Maschinen an. Deshalb reden Politiker, Ökonomen und Verbände hierzulande von "Industrie 4.0". Nun diskutieren Arbeitskreise im ganzen Land: Was bedeutet die große Digitalisierung für die Kunden? Für die Arbeiter und Angestellten? Für die Unternehmen? Für den Standort Deutschland und, nun ja, für den Kapitalismus?

Produktionsagent an Abfüllung: Arbeitest du heute?

Dieser Text stammt aus dem Magazin ZEIT WISSEN Nr. 1/16.

Könnten wir hören, wie die Maschinen miteinander reden, würden wir ein anschwellendes Getöse vernehmen: Im Jahr 2012 waren erstmals so viele Dinge – Spielzeug, Rauchmelder, Maschinen – mit dem Internet verbunden, wie es Menschen auf der Erde gibt, im Jahr 2020 sollen es 50 Milliarden Dinge sein. Ihre elektronischen Kleinhirne speisen Daten ins Netz und empfangen Steuerungsbefehle. Das ist das Internet der Dinge, und es wird in der vernetzten Industrie auf Anlagen wie Werkzeugmaschinen, Lackierautomaten und Milchmaschinen erweitert, oft ist von "cyberphysikalischen Systemen" die Rede. Anlagen und Werkzeugmaschinen sind zwar heute schon computergesteuert. Neu ist, dass sie in der vernetzten Fabrik miteinander Kontakt aufnehmen. Jede Maschine wird in der Cloud von einem digitalen Zwilling repräsentiert. Die Zwillinge kommunizieren miteinander in der virtuellen Fabrik. Abfüllanlage an Produktionsagent: Ich bin heute mit Sahnejoghurt beschäftigt und habe noch 900 Liter davon vorrätig; in zehn Tagen werde ich wegen Wartungsarbeiten sechs Stunden lang pausieren.

"Jede Maschine hat zwar ein eigenes Steuerungssystem und eine eigene Sprache", sagt Birgit Vogel-Heuser von der Technischen Universität München, "aber der jeweilige Softwareagent ist eine Art Übersetzer. Deshalb können wir auch Altanlagen ertüchtigen." Ein Familienbetrieb muss also keine nagelneuen Industrie-4.0-Geräte kaufen. Stattdessen kann er seine altbewährten Anlagen mithilfe neuer Software aufrüsten, sodass sie mit anderen Maschinen und Softwareagenten kommunizieren können. Das ist ungefähr so, wie wenn die Großeltern anfangen zu skypen. Vogel-Heuser leitet den Lehrstuhl für Automatisierungstechnik und koordiniert das myJoghurt-Forschungsprojekt, sie redet von Maschinen wie von Menschen. Sie sagt: "Die Softwareagenten vertreten die Interessen der Maschinen."

Ein Unikat vom Fließband

Allerdings stecken hinter der Software eben doch auch Unternehmensinteressen, und hier wird es politisch. "Wir befinden uns in einem Systemkampf", sagt der Automatisierungsexperte Peter Göhner von der Universität Stuttgart. Auch er war am myJoghurt-Projekt beteiligt, ist aber seit Kurzem emeritiert und redet offener. Auf der einen Seite, sagt Göhner, stehen Konzerne wie IBM und Siemens. Sie haben Erfahrung mit der Cloud. Und nun wollen sie die Technik bereitstellen, um die Fabriken der Zukunft zu organisieren. Siemens-Manager sagen, dass die Produktion in der digitalen Fabrik "übergeordnet gemanagt werden muss". Göhner findet das riskant, weil die Fabriken dann ihre Betriebsgeheimnisse preisgeben müssten. So könne sich wiederholen, was wir mit Google, Facebook und Amazon erlebt haben: Unternehmen werden so mächtig, dass ohne sie irgendwann gar nichts mehr geht. Göhner sagt: "Wer die Cloud hat, hat die Macht."

Was wäre die Alternative? Die Universitäten werben für die selbst organisierte Produktion. Das heißt: Jeder Hersteller und jeder Zulieferer entscheidet selbst, welche Informationen der jeweilige Softwareagent einer Maschine an das Netz weitergeben darf. Die Sensordaten der Joghurt-Abfüllmaschine gehen die anderen Agenten nichts an. Diese müssen nur wissen, wann eine Anlage betriebsbereit ist. Und die Sprache, in der sich die Maschinen verständigen, soll ein offener, lizenzfreier Standard sein. Außerdem müssen nicht unbedingt alle Daten an die Cloud geschickt werden. Im Internet der Dinge können die Maschinen viele Dinge unter sich ausmachen. Statt von Cloud Computing reden Experten von Fog Computing (fog ist englisch für "Nebel").

Produktions- an Einkaufsagent: Wo kriegen wir Chiliflocken her?

Hinter Industrie 4.0 steckt ein Versprechen: dass Kunden ein maßgeschneidertes Produkt zum Preis eines Massenprodukts bekommen. Einen Bio-Granatapfel-Zitrone-Chili-Sahnejoghurt, den sonst niemand hat, für 1,99 Euro. "Losgröße 1" sagen die Fachleute dazu. Früher haben Handwerker Unikate hergestellt, weil es nicht anders ging. Es gab keine Standards. Dann zerlegte der US-Ingenieur Frederick Taylor Arbeit in viele Einzelschritte, und Henry Ford führte die Fließbandproduktion ein. Die Produktionszeit für das Model T, die "Tin Lizzy", verkürzte sich von zwölfeinhalb Stunden auf 93 Minuten. "Jeder Kunde kann das Auto in seiner Wunschfarbe haben, solange es Schwarz ist", verkündete Ford. Kleiner Scherz. So reichte eine einzige Lackierstraße. Die Ära der Massenproduktion begann. Und die des Massenkonsums.

In der smarten Fabrik kommt beides zusammen: Jedes Produkt ist ein Unikat – aber vom Fließband. "Die Kunden drängen auf Individualisierung", sagt Eckart Uhlmann vom Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik in Berlin (IPK). "Die Großindustrie ist aber noch auf Massenfertigung in vergleichsweise wenigen Varianten eingestellt. In Zukunft braucht sie daher eine extrem hohe Flexibilität." Was passiert, wenn eine Kundin für ihren Joghurt plötzlich Chiliflocken wünscht? Abfüllmaschine an Produktionsagent: Ich habe Schokoladenstreusel, aber keine Chiliflocken. Produktionsagent an Einkaufsagent: Bitte Chiliflocken ordern. Einkaufsagent an Auktionsplattform: Wer liefert 100 Gramm Chiliflocken aus biologischem Anbau innerhalb von 36 Stunden?

Gewürzladen an Einkaufsagent: Wir bieten mit!

Mittelständische Unternehmen hätten vor Industrie 4.0 große Angst, sagt Eckart Uhlmann. "Manche glauben, dass sie nun einen neuen Maschinenpark anschaffen müssen, damit sie in der nächsten Automatisierungswelle nicht untergehen. Aber das ist Unsinn." Jede analog arbeitende Manufaktur kann mitmachen. Sie braucht nur einen Softwareagenten, der sie im Internet vertritt. So könnte der Softwareagent eines Berliner Gewürzladens dem Einkaufsagenten übermitteln: Morgen schicken wir eine Lieferung nach Süddeutschland und geben die Chiliflocken mit dazu.

Gerade kleine Unternehmen könnten durch die vernetzte Produktion profitieren, argumentiert Eckart Uhlmann. Crowd Production heißt das Zauberwort. Eine Wasserpumpe etwa müsse nicht unbedingt in einer Fabrik hergestellt werden, wo alle Anlagen unter einem Dach stehen. Stattdessen vernetzen sich eine Gießerei, ein Elektrobetrieb, ein Fertigungs- und Montagebetrieb und andere Kleinunternehmen einer Region zu einer dezentralen Fabrik. "Das funktioniert wie ein intelligentes Branchenbuch", sagt Uhlmann, an dessen Institut solche Gedankenexperimente mit der Industrie erprobt werden. Für jeden Auftrag suchen sich Softwareagenten dann eine Reihe von spezialisierten Firmen zusammen. 80 bis 90 Prozent der Informationstechnik, die dafür nötig ist, gebe es schon, sagt der IPK-Chef – was auch als Absage an Softwarekonzerne zu verstehen ist, die für das Internet 4.0 alles neu erfinden wollen.

Der Traum von der voll automatisierten Lieferkette

Sicher, wer seine Firma ans Netz andockt, öffnet sie für Hacker und Wirtschaftsspione. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik schildert im Jahresbericht 2014 den Cyberangriff auf ein deutsches Stahlwerk. Die Hacker infiltrierten das Büronetz und von dort die Produktionstechnik. Sie sabotierten die Steuerung eines Hochofens, sodass dieser nicht geregelt heruntergefahren werden konnte. Natürlich müsse man sich vor solchen Angriffen schützen, sagt Birgit Vogel-Heuser von der TU München. "Aber in vielen Anlagen ist die Tür schon längst offen." Zum Beispiel weil eine Maschine über das Internet gewartet werden kann. "Diese Tür müssen die Unternehmen schließen."

Joghurtglas an Transporter: Wer von euch nimmt mich mit?

In der schlauen Fabrik hat jedes Ding ein kleines Gehirn, den RFID-Chip (die Abkürzung steht für radio-frequency identification) . So kommuniziert das Ding mit seiner Umwelt. Das Joghurtglas funkt: Ich muss zur Fruchtabfüllung, wer bringt mich dorthin? Autonome Transportroboter in der Fabrikhalle geben dann wie bei einer Auktion Gebote ab, und wer den kürzesten Weg hat, gewinnt. Klingt übertrieben für ein Joghurtglas, aber bei myJoghurt wird das so durchgespielt. Anschließend geht es zur Abfüllanlage für den Naturjoghurt, Topping drauf, Deckel zu, und ab in den Kühlraum. Wenn selbststeuernde Lastwagen die Paletten dann noch führerlos über die Autobahn fahren, wäre der Traum von der voll automatisierten Lieferkette Wirklichkeit. Oder ist es ein Albtraum, in dem Menschen nichts mehr zu tun haben?

Die Unternehmensberatung Boston Consulting sagt der deutschen Industrie 390.000 neue Arbeitsplätze innerhalb von zehn Jahren voraus, die Technikakademie acatech glaubt an fantastische Produktivitätssteigerungen von 30 Prozent. Andererseits macht eine Studie britischer Ökonomen die Runde, der zufolge in den USA knapp die Hälfte aller Berufe durch die Automatisierungswelle bedroht seien. Die Autoren haben für 700 Berufe abgeschätzt, wie hoch der Anteil der Routinetätigkeit ist, und daraus ein Automatisierungspotenzial abgeleitet. Für Deutschland ergeben sich noch dramatischere Zahlen, behaupten zwei Ökonomen der ING-DiBa, die nach derselben Methode vorgingen: 18,3 Millionen Arbeitsplätze seien durch die fortschreitende Technologisierung bedroht. Wer bietet mehr?

"Solche Szenarien, ob positiv oder negativ, sind völlig überzogen", sagt der Wirtschafts- und Industriesoziologe Hartmut Hirsch-Kreinsen, der die Auswirkungen der Automatisierung auf die Arbeitswelt erforscht. "Da wird so getan, als könne man soziale Konsequenzen, die mit der Einführung neuer Technologien einhergehen, mathematisch herleiten." Sozialforscher haben den naiven Technikdeterminismus der Ingenieure und Ökonomen längst hinter sich gelassen – und allerlei Unwägbarkeiten entdeckt.

Da ist die "Ironie der Automatisierung", bekannt seit den 1980er Jahren: Je mehr eine Fabrik automatisiert wird, desto monotoner wird die verbliebene Arbeit. Und desto schwieriger lassen sich Störungen beheben – und die gibt es immer. Die smarte Fabrik braucht also nicht weniger, sondern besser qualifizierte Arbeiter, die trotz automatisierter Abläufe noch durchblicken.

Da ist das "Produktivitätsparadox": Firmen, die in Informationstechnik investieren, sind nicht zwangsläufig produktiver, zeigen Studien. Warum? "Weil Firmenchefs einzelne Arbeitsschritte durch Automaten ersetzen, dabei aber vergessen, das ganze Gefüge aus Technik und Arbeit neu zu organisieren", sagt Hirsch-Kreinsen.

Und da ist Polanyi’s Paradox, benannt nach dem Philosophen Michael Polanyi. Lange vor der Computerisierung hat dieser über das "stille Wissen" (englisch: tacit knowledge) der Menschen nachgedacht. Fingerspitzengefühl, Körpergefühl, Geschicklichkeit, Improvisationskunst, soziale Fähigkeiten. Facharbeiter haben sie, Roboter haben sie nicht. Das Erfahrungswissen, wie man eine Werkzeugmaschine nicht nur bedient, sondern auch in sie "hineinhört", lässt sich nicht durch eine noch so ausführliche Bedienungsanleitung der Maschine ersetzen. Die menschenleere Fabrik, sagt Hirsch-Kreinsen, "ist eine Illusion".

Nur, wenn die Menschen nicht ersetzt werden, was machen sie dann? Sie übernehmen die anspruchsvollen und abwechslungsreichen Tätigkeiten, sagen die Technikoptimisten. Andere dagegen rechnen mit einer Polarisierung der Berufe in "lousy and lovely jobs": Manche Aufgaben in der smarten Fabrik erfordern tatsächlich eine höhere Qualifikation; aber für viele Tätigkeiten genügen fortan Hilfsarbeiter, sie sind das neue Proletariat im digitalen Taylorismus.

Es geht nicht darum, welche Vorhersage richtig ist. Es geht darum, dass die Digitalisierung der Fabriken kein Schicksal ist, sondern, wie Hirsch-Kreinsen sagt, ein "Gestaltungsprojekt". Unternehmen können so vorgehen wie Amazon, also Digitaltechnik zur Kontrolle der Belegschaft einsetzen. "Ein Negativbeispiel", sagt der Soziologe. Oder sie nehmen sich Autohersteller zum Vorbild, die körperlich schwere Tätigkeiten an Roboter übertragen und die Arbeit der Menschen vom Fließbandtakt entkoppeln. Die Automatisierung der Fabrik ist kein Automatismus. Sie lässt sich gestalten.

Und der Joghurt mit dem Chiligeschmack? Den gibt es nicht. Am Ende der Produktionskette von myJoghurt bewegen sich ein paar Spielzeugfließbänder und Logistikroboter. Nirgendwo fließt Milch, keine Frucht wurde für diese Bestellung geerntet. Schade: Die Universitäten wollten nur spielen.

Die Quellenangaben zum ZEIT-Wissen-Artikel finden Sie hier.