Industrie 4.0

Bauteile kommunizieren mit der Produktionsanlage, Maschinen veranlassen eigenständig eine Reparatur und Material wird automatisch nachbestellt – wir reden genau in diesem Moment über Industrie 4.0. Nach der Mechanisierung, dem Fließband sowie der Automatisierung, befinden wir uns nunmehr im “Zeitalter” der Digitalisierung und zugleich in der vierten industriellen Revolution.    

Was bedeutet Industrie 4.0?

Smart Home, Smart Watch, Smartphone und Smart TV. Alles wird smart, so auch die Industrie. Seit es die Industrie gibt, entwickelt sie sich weiter. Neue Innovationen und Technologien führen zu veränderten Produktionsprozessen. Die Veränderungen vollziehen sich relativ kontinuierlich. Verändert sie sich hingegen sprunghaft, wird von einer Revolution gesprochen. Der Arbeitskreis Industrie 4.0 definiert die vierte industrielle Revolution wie folgt:

“Industrie 4.0 ist eine Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel) inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme”

Das Ziel der Industrie 4.0 ist die selbstständige und intelligente Kommunikation aller Maschinen innerhalb der Produktion. Die Vernetzung findet allerdings nicht ausschließlich in “intelligenten Fabriken” statt, sondern auch über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg. Diese Vernetzung ermöglicht Unternehmen sowohl die Produktion als auch die Logistik in Echtzeit zu realisieren und umzusetzen. Kurz gesagt bezeichnet die Industrie 4.0 die intelligente Vernetzung von Menschen, Maschinen und industriellen Prozessen mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie. Im Zentrum der Industrie 4.0 steht nicht der Computer, sondern das Internet.  

Was ist Smart Factory?

Industrie 4.0: Chancen

Deutschland ist ein Innovations- und Wirtschaftsstandort. Damit das auch so bleibt, müssen die Chancen der Industrie 4.0 genutzt werden. Rund 15 Millionen Arbeitsplätze sind abhängig von der produzierenden Wirtschaft. Wertschöpfungsprozesse werden sich verändern und neue Geschäftsmodelle sowie neue Perspektiven für Beschäftigte entstehen. Digitale und intelligente Produktionsverfahren sind für KMU (kleine und mittlere Unternehmen) ebenso wichtig wie für große Unternehmen. Kundenorientiere Lösungen Schon heute ermöglicht die Industrie 4.0 die individuelle Gestaltung von Produkten. Künftig werden Produzent und Konsument noch näher zusammenrücken. Smarte Produkte können, mit Einwilligung des Nutzers, relevante Daten an den Produzenten senden. Diese Nutzungsdaten ermöglichen eine Verbesserung der Produkte und einen kundenorientierten Service. Optimierter Warenfluss Die Logistik eines Unternehmens profitiert stark von der intelligenten Vernetzung. Algorithmen berechnen Lieferwege und benötigtes Material wird eigenständig nachbestellt – einer reibungslosen Produktion steht demnach nichts mehr im Wege. Darüber hinaus können Kapazitäten optimal ausgelastet werden. Ressourcenschonung Schon bei der Herstellung werden Produkte über ihren vollständigen Lebenszyklus hinweg betrachtet. Bereits im Design kann festgelegt werden, inwieweit die Materialien wiederverwertet werden können. Modulare Produktionsstraßen Steigerung der Produktivität und Wirtschaftlichkeit mit Hilfe modular aufgebauter Produktionsstraßen. Produkte können nach individuellen Kundenwünschen hergestellt und zum Preis von Massenware angeboten werden – Bearbeitungsstationen können flexibel an einen sich veränderten Produktmix angepasst werden. Produktion und Logistik in Echtzeit Bei der Herstellung eines Produkts sind in der Regel mehrere Unternehmen involviert. Die digitale Vernetzung sorgt für eine optimale Kommunikation zwischen den Unternehmen und die Auslastung der Maschinen kann besser geplant werden. Optimale Skalierbarkeit Unterschiedlichste Daten zum Ablauf der Produktion und zum Zustand eines Produkts werden zusammengefasst und analysiert. Anhand dieser Daten kann festgestellt werden, wie Produkte effizienter hergestellt werden können. Des Weiteren kann die Analyse der generierten Daten, neue Geschäftsmodelle und Services hervorbringen. Automatisierte Analyseverfahren Wartungsbedarfe und Ausfallrisiken werden durch automatisierte Analyseverfahren aufgezeigt. Wachstumschancen und Wettbewerbsvorteile: Individuellere und effizientere Produktion durch Industrie 4.0 – dadurch entstehen auch für Deutschland enorme Wachstumschancen und Wettbewerbsvorteile.  

Industrie 4.0: Herausforderungen

Die zunehmende Vernetzung und Digitalisierung der Industrie, führt unweigerlich zu einer Vielzahl an Schnittstellen und einem erhöhten Datenfluss. IT-Sicherheit, Datenschutz und einheitliche Normen sowie Standards spielen daher eine zentrale Rolle für Unternehmen. Doch diese zentralen Punkte können nicht von einzelnen Unternehmen oder Sektoren angegangen werden. Nur ein Zusammenschluss relevanter Akteure aus Wissenschaft, Politik, Gesellschaft und Wirtschaft kann - mit Berücksichtigung aller bedeutenden Faktoren - die vierte industrielle Revolution zum Erfolg führen. Unternehmen sehen sich vor dem Problem, die Um- und Aufrüstung zu finanzieren. Mitarbeiter/innen müssen neu geschult, IT-Fachleute eingestellt und neue Soft- und Hardware eingekauft werden - bspw. ein PPS-System wie das von VARIO. Nicht zu vergessen sind Industrie 4.0-fähige Maschinen, die eine Vernetzung und Aufrüstung überhaupt zulassen. Softwarelösungen  

Zahlen, Daten, Fakten

Nachfolgende Zahlen und Daten beziehen sich ausschließlich auf den deutschen Standort.

• Bereits 20 Prozent der Unternehmen in der Automobilindustrie nutzen selbststeuernde Maschinen.
• Bis 2020 sollen jährlich 40 Milliarden Euro in die Industrie 4.0 von der deutschen Industrie investiert werden.
• Einen hohen Digitalisierungsgrad der Wertschöpfungsketten, wird von 83 Prozent der Unternehmen erwartet.
• Bis zum Jahr 2020 soll durch die Industrie 4.0 ein zusätzliches volkswirtschaftliches Wachstum von 153 Milliarden Euro generiert werden.

Internet of Things

Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 fällt vermehrt der Begriff „Internet of Things“, kurz IoT. Gemeint ist hier die Vernetzung zwischen „intelligenten“ Gegenständen, wie zum Beispiel Maschinen. Diese intelligente Vernetzung kann sowohl untereinander als auch nach außen - mit Hilfe des Internets - erfolgen. Verschiedene Objekte, sogenannte Smart Objects, werden mit Prozessoren und bestimmten Sensoren ausgestattet, sodass eine Kommunikation über das IP-Netz möglich ist. Dieser Prozess wird auch als M2M (Machine-to-Machine) bezeichnet. Jedes Smart Object, kann über eine eigene Internetadresse identifiziert und vom Menschen über das Internet ‚gesteuert‘ werden. Allerdings ist die Steuerung der intelligenten Geräte nur begrenzt möglich. Durch die Verbindung mit dem Internet, sind die smarten Objekte in der Lage, selbstständig zu agieren, sich auf veränderte Situation einzustellen und richtig zu „handeln“. Ziel von Internet of Things, ist die Auflösung der Grenzen zwischen realer und virtueller Welt. Jeder reale Gegenstand als Teil des IoT, soll in der Lage sein, vorhandene Informationen zur Verfügung zu stellen.  

Industrie 4.0 im weltweiten Kontext

Die Verknüpfung und Vernetzung der Maschinen – Smart Objects – funktioniert nicht nur innerhalb eines Produktionsstandortes, sondern weltweit. Große Lagerhaltungen und die dadurch entstehenden Kosten können vermieden werden – Lieferanten können direkt nach Bedarf und zu jederzeit zuliefern. Darüber hinaus können intelligente Fabriken auch auf Ausfälle oder kurzfristige Änderungen reagieren und Abhilfe schaffen. Sollte mal ein Lieferant ausfallen, können intelligente Technologien in Echtzeit Alternativen bereitstellen.  

Industrie 4.0, der Mensch und die Veränderungen auf dem Arbeitsmarkt

Trotz der Digitalisierung steht der Mensch auch weiterhin im Zentrum der Produktion. Er steuert und überwacht die Produktionsprozesse als sogenannter „Augmented Operator“. IT-Assistenzsysteme stellen den Mitarbeitern die benötigten Informationen schnell und einfach zur Verfügung. Auch wenn der Mensch weiterhin zentraler Bestandteil der Produktion bleibt, wird es künftig einige Berufsfelder nicht mehr geben – spürbar ist es schon heute in der Automobilindustrie, in der bereits Maschinen die Autos zusammenbauen und auf den Menschen komplett verzichtet werden kann. Andererseits werden sich auch neue Berufsfelder ergeben, die für die Industrie 4.0 unerlässlich sind.