Seit vielen Jahren wird der Begriff Industrie 4.0 immer öfter verwendet. Was das genau ist und warum es so wichtig ist, erklären wir Ihnen im folgenden Artikel. Dabei gehen wir auf die folgenden Aspekte ein:
- Bedeutung
- Geschichtlicher Hintergrund
- Ziele der Industrie 4.0
- Schlüsseltechnologien
- Chancen
- Risiken und Herausforderungen
Bedeutung
Der Begriff Industrie 4.0 bezeichnet die vierte industrielle Revolution. Er wurde vom deutschen Arbeitskreis Plattform Industrie 4.0 im Rahmen eines Zukunftsprojektes im Jahr 2011 geprägt und seitdem auch im Ausland übernommen.
Die Industrie 4.0 bringt einen tiefgreifenden Wandel mit sich, sowohl in der Industrie als auch in der Gesellschaft. Dabei werden Fabriken immer weiter automatisiert und vernetzt, Big Data, das von Sensoren gesammelt wird, kann dank KI in Echtzeit ausgewertet werden, die Massenproduktion wird individualisiert und der Kunde und Lieferant direkt in die Wertschöpfungsprozesse eingebunden. Die höchste Form der Ausprägung der Industrie 4.0 ist die intelligente Fabrik (Smart Factory), in welcher die Fertigung, dank der intelligenten Vernetzung von Maschinen durch Kommunikations- und Informationstechnologie, weitgehendst ohne menschliche Eingriffe abläuft.
Geschichtlicher Hintergrund
Der Begriff Industrie 4.0 bezieht sich auf die ersten drei industriellen Revolutionen. All diese zeichnen sich durch schwerwiegende Veränderungen in der Industrie sowie der Gesellschaft aus und stellen somit entscheidende Einschnitte in der menschlichen Geschichte dar.
Die erste industrielle Revolution fand bereits im 18. Jahrhundert statt. Damals wurde mithilfe von Wasser- und Dampfkraft die menschliche und tierische Arbeitskraft ersetzt. Die Umstellung der Produktion, von mühsamer Handarbeit hin zu Maschinen, legte den Grundstein für die Massenproduktion von Fertigwaren.
Das Fließband und die Elektrizität brachten im 19. Jahrhundert die zweite industrielle Revolution mit sich. Die Massenproduktion wurde ausgebaut und es entstanden große Fabriken. Die Elektroindustrie, chemische Industrie sowie der Fahrzeugbau gewannen immer mehr an Bedeutung.
Die Erfindung des Computers leitete im 20. Jahrhundert die dritte industrielle Revolution ein, auch digitale Revolution genannt. Fabriken wurden durch Roboter automatisiert und Daten wurden mithilfe von Sensoren gesammelt. Der Zugang zu Informationen wurde für alle dank dem World Wide Web einfacher.
Ziele der Industrie 4.0
Die Entwicklung der Industrie 4.0 verfolgt verschiedene Ziele, wobei die übergeordneten Ziele denen eines jeden Unternehmens gleichen: Produktivitätssteigerung, Umsatzsteigerung und Kostensenkung. In der Industrie 4.0 wird all das durch die folgenden untergeordneten Ziele erreicht:
Automatisierung
Eines der wichtigsten Ziele der Industrie 4.0 ist die Automatisierung der Fertigung. Dank der Vernetzung aller Maschinen untereinander, sowie zu weiteren IT-Strukturen, wie der Materialwirtschaft, und zu weiteren wichtigen Akteuren in der Wertschöpfungskette, wie Kunden und Lieferanten, ist die Smart Factory in der Lage, die Produktion eigenständig zu steuern. Dank all dieser Verbindungen kann es den Produktionsablauf an die Kundenwünsche anpassen, selbstständig Material nachbestellen, sowie einen Lieferanten beauftragen. Nur in Ausnahmefällen, wie zum Beispiel beim Ausfall einer Maschine, ist menschliches Eingreifen erforderlich.
Flexibilisierung
Immer mehr Menschen wünschen sich kundenspezifische Produkte - ein T-Shirt mit eigenem Aufdruck oder Schuhe in selbst ausgewählten Farben. Gleichzeitig will dafür niemand mehr bezahlen, als für Standardprodukte. Dies führt zu einer Veränderung in der Produktion von Mass Production zu Mass Customization, d.h. die Massenproduktion verschiebt sich von standardisierten zu spezifischen Produkten. Doch um dies zu erreichen, müssen die Fertigungsanlagen flexibler werden. Beispielsweise kann KI Informationen zur gewünschten Farbe an eine Sprühanlage senden, damit diese die richtige Farbe auswählt. Auch hierbei spielt die Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette eine wichtige Rolle.
Schlüsseltechnologien
Wie ihre Vorgänger wird auch die Industrie 4.0 durch den technischen Fortschritt vorangetrieben. Dabei spielen die folgenden Technologien eine entscheidende Rolle in der Entwicklung dieser Revolution.
Edge Computing
Das Edge Computing ermöglicht eine quellennahe Datenverarbeitung, d.h. die Daten werden dort verarbeitet, wo sie entstanden sind. Dies führt zu sehr geringen Latenzzeiten. Dadurch sind Reaktionen in Echtzeit möglich, was in einer intelligenten Fabrik essenziell für einen schnellen und fehlerfreien Ablauf ist. Zudem ermöglicht Edge Computing die Verwendung von Künstlicher Intelligenz direkt in der Fabrikhalle.
Künstliche Intelligenz und Machine Learning
Künstliche Intelligenz und das maschinelle Lernen ermöglichen es Unternehmen, große Datenmengen in kürzester Zeit zu verarbeiten und damit Transparenz, Vorhersagbarkeit sowie Automatisierung in Ihren Fabriken zu erreichen. Dank der Transparenz haben Sie immer Zugang zu allen wichtigen Informationen, wie zum Beispiel der Fehlerquote in der Produktion. Die Vorhersagbarkeit schließt Verfahren wie das Predictive Maintenance ein, welches Ausfallzeiten in der Fertigung deutlich reduzieren kann und die Automatisierung ermöglicht eine ressourcenschonende, effiziente und flexible Fertigung.
Internet of Things (IoT)
Das Internet der Dinge (Internet of Things) ermöglicht es Maschinen in einer Fabrik sich mit anderen Maschinen und Sensoren zu verbinden. Diese Konnektivität ist maßgebend für die Sammlung, Auswertung und Übertragung von Daten, sowie die intelligente Selbststeuerung der Fabrik. Um dies zu erreichen, werden Maschinen mit Sensoren und datenverarbeitender Hardware ausgestattet.
Robotik
Der Bereich der Robotik entwickelt sich seit vielen Jahren weiter und spielt eine immer wichtigere Rolle in unserer Gesellschaft. Denn ohne Roboter, welche verschiedene Fertigungsprozesse automatisiert durchführen, kann es keine intelligenten Fabriken geben. Mithilfe von Machine Learning werden Algorithmen trainiert, sodass Roboter Aufgaben eigenständig übernehmen können. Dank der hohen Flexibilisierung eignen sie sich auch für die Fertigung geringer Stückzahlen.
Cloud Computing
Die großen Mengen an Big Data, die von Sensoren erfasst werden, müssen auch irgendwo gespeichert und ausgewertet werden. Cloud Computing bietet hierzu die geeignete Lösung. Die Daten werden in die einfach zu implementierende und skalierbare Cloud geschickt und können an verschiedenen Orten genutzt werden.
Chancen
Dank der Industrie 4.0 können Menschen bei monotonen oder körperlich belastenden Arbeiten unterstützt und entlastet werden. Dadurch haben sie mehr Zeit, um sich anderen wichtigen Tätigkeiten, wie Schulungen, Planung und Kontrolle, zu widmen. Für Unternehmen bietet Industrie 4.0 große Wachstumschancen. Durch die Automatisierung können Ressourcen gespart werden, während gleichzeitig die Produktivität steigt, und dank der Flexibilisierung der Produktion die Kundenzufriedenheit erhöht wird. All das führt zu höheren Umsätzen, was sich positiv auf das Wachstum eines Unternehmens auswirkt. Die Automatisierung hilft dabei ressourcenschonend zu produzieren, was zudem zur Schonung der Umwelt beiträgt.
Risiken und Herausforderungen
Wie bei jeder industriellen Revolution kommt es zu einer Verschiebung der Arbeitsplatzschwerpunkte. Einfache monotone Aufgaben werden zukünftig von Maschinen erledigt werden können. Mitarbeiter müssen daher umgeschult oder weitergebildet werden, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden.
Für kleine und mittelständische Unternehmen wird der Druck der Industrie 4.0 zur echten Herausforderung. Einerseits sind hohe Investitionen für die Fertigungsautomatisierung für solche Unternehmen oft nur schwer realisierbar, da hier die finanziellen Möglichkeiten oft begrenzt sind. Andererseits kann ein Unternehmen auf Dauer seine Wettbewerbsfähigkeit verlieren, wenn es mit den automatisierten Fabriken der Konkurrenz nicht mehr mithalten kann.
Eine weitere Herausforderung der Industrie 4.0 ist die Datensicherheit. Durch die Vernetzung der gesamten Produktionsanlage können viele Sicherheitslücken auftreten, welche für Cyber-Angriffe ausgenutzt werden können. Daher ist es von großer Bedeutung, dass bereits bei der Planung einer automatisierten Fabrik dieser Aspekt beachtet wird und entsprechende Schutzmaßnahmen umgesetzt werden, damit der Schutz der Daten gewährleistet wird.
Ein weiteres Problem sind die hohen Anforderungen an die technische Ausrüstung eine Fertigungshalle. Die meisten der oben genannten Technologien können nur mit leistungsstarken und robusten Industrie-PCs eingesetzt werden. Doch für dieses Problem bieten wir Ihnen eine passgenaue Lösung. Entdecken Sie jetzt unsere Industrie-PCs.
