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Digitalisierung

Industrie 4.0 verständlich erklärt

| Redakteur: Benedikt Hofmann

Industrie 4.0 beschreibt die smarte Vernetzung von Maschinen und maschinell betriebenen Abläufen in der Industrie.
Industrie 4.0 beschreibt die smarte Vernetzung von Maschinen und maschinell betriebenen Abläufen in der Industrie. (Bild: ©24Novembers-AdobeStock.com)

Industrie 4.0 wird oftmals als einfaches Schlagwort für die Entwicklung der gesamten Industrie im Rahmen der Digitalisierung verstanden. Doch der Begriff ist viel komplexer, als er häufig verwendet wird. Dieser Beitrag sorgt für Klarheit.

Zunächst ist wichtig zu erwähnen, dass in Zusammenhang mit der Digitalisierung und der Automatisierung auch Begriffe wie Vernetzung und plattformbasiertes Arbeiten viel stärker in den Fokus der Aufmerksamkeit rücken müssen. Es ist nicht zu bestreiten, dass weite Teile der Industrie sich in den nächsten Jahren und Jahrzehnten massiv verändern werden. Doch in welchem Maße dies geschehen wird, können wir bereits in Teilen heute klar definieren. Und in genau diesem Kontext wurde der Begriff der Industrie 4.0 erstmals gebraucht.

Industrie 4.0: Eine grundlegende Definition

Auch wenn die Industrie 4.0 ein gewisses Schlagwort geworden ist, können sich noch immer viel zu wenig Menschen, darunter auch viele Entscheider auf Unternehmensebene, nichts unter diesem Begriff vorstellen. Grundsätzlich bezeichnet der Begriff der Industrie 4.0 die intelligente und dauerhafte Verknüpfung und Vernetzung von Maschinen und maschinell betriebenen Abläufen in der Industrie. Dank moderner Lösungen aus dem Bereich der Digitalisierung kann die Kommunikations- und Informationstechnologie eingesetzt werden, um Menschen, Maschinen und die daraus entstehenden Produkte miteinander zu vernetzen und somit eine deutlich höhere und effektivere Produktivität zu generieren. Je nach Unternehmen und je nach Schwerpunkt der Produktion können unterschiedliche Lösungen der intelligenten Vernetzung und Digitalisierung in Zukunft die Arbeitswelt bestimmen.

Betrachten wir den Begriff der Industrie 4.0 jedoch auch vom Standpunkt unterschiedlicher Definitionen, um uns ein genaues Bild von den Tatsachen zu machen. So definiert beispielsweise der Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. in einer Publikation den Begriff folgendermaßen:

„Nach der Mechanisierung (Industrie 1.0), der Massenproduktion (Industrie 2.0) und der Automatisierung (Industrie 3.0) führt der Einzug des Internets der Dinge und Dienste in der Fertigung zur vierten industriellen Revolution: der Industrie 4.0. Industrie 4.0 macht die Produktion individueller und effizienter. Dank neuer Formen der Organisation [...] prognostizieren Experten bis 2025 Produktivitätssteigerungen von bis zu 30 Prozent.“

Es zeigt sich, dass abhängig vom Standpunkt des Betrachters auch die Definition des Begriffes Industrie 4.0 deutlich variieren kann. Aus diesem Grund sollten wir uns zunächst einmal den grundlegenden Aspekten widmen und uns ansehen, welche Merkmale die neue Revolution auf industrieller Ebene mit sich bringen kann und muss.

Wichtige und relevante Merkmale der Industrie 4.0

Die Schlagworte Digitalisierung und Vernetzung spielen im Segment der Industrie 4.0 eine sehr große Rolle. Doch auch die Automatisierung wird in Zukunft viel bedeutender sein, als wir uns dies heute vorstellen können. Doch betrachten wir zunächst einmal die verschiedenen Möglichkeiten und Merkmale de neuen industriellen Revolution. Zu den kommenden Möglichkeiten der Unternehmen zählen Experten unter anderem:

Eine flexible Produktion:

Unter diesem Schlagwort verstehen die meisten Experten vor allem eine deutlich bessere Vernetzung und Digitalisierung der Produktionsumgebungen. In der Regel sind für die Fertigung eines Produkts viele Schritte in unterschiedlichen Unternehmen notwendig. Die optimierte Vernetzung erlaubt besser abgestimmte Schritte und somit eine deutlich höhere Produktivität.

Flexible Produktionsumgebungen:

In Zukunft werden die meisten Produktionsstraßen vor allem modular aufgebaut und somit äußerst flexibel. So kann über eine Produktionsstraße im Optimalfall ein Produkt in vielen verschiedenen und klar spezifizierten Variationen hergestellt werden. Somit steigt nicht nur die Wirtschaftlichkeit der Produktion in vielen Bereichen an, auch individuelle Produktionen in kleinen Stückzahlen sind für den Kunden rentabel machbar.

Optimierte Logistiklösungen:

Dank der smarten Vernetzung und Digitalisierung im Bereich Logistik können beispielsweise Warenketten von Algorithmen berechnet und optimiert werden. Maschinen und Lager melden selbstständig fehlende Produktionsmittel und auch die Auslieferung der fertigen Produkte erfolgt durch ein smartes und somit schneller agierendes System.

Aktive Ressourcenschonung:

Im Rahmen der notwendigen Schonung der natürlichen Ressourcen werden Produkte so entwickelt, dass diese über ihren vollen Lebenszyklus hinweg optimal eingesetzt werden können. Zudem gilt es als wahrscheinlich, dass bereits im Designprozess der einzelnen Produktgruppen festgelegt wird, in welchem Maße bestimmte Elemente wiederverwendet oder anderweitig eingesetzt werden können.

Klare Kundenorientierung:

Kunden und Produzenten rücken im Rahmen der Industrie 4.0 immer enger zusammen. Durch smarte Produkte können die Produzenten viel besser die Wünsche und Anforderungen der jeweiligen Zielgruppen erfassen und somit optimierte Produkte anfertigen. Zudem wird in der Industrie 4.0 den Kunden ein viel höherer Einfluss auf die einzelnen Produkte eingeräumt. Wie oben bereits erwähnt können Kunden dank der technischen Innovationen der Industrie 4.0 Teile der Produkte selber gestalten und somit individualisieren.

Effektive Nutzung aller Daten:

Im Rahmen der starken Digitalisierung und Vernetzung in der Industrie 4.0 werden eine enorme Anzahl an Daten anfallen. Diese können nicht nur besser zusammengeführt und ausgewertet werden, sondern die Daten bieten die Möglichkeit ganz neuer Service-Lösungen. So können beispielsweise proaktive Wartungsverträge effektiver abgeschlossen werden, sodass sich Ausfallzeiten bei den unterschiedlichsten Maschinen verringern oder sogar verhindern lassen. Diese Lösungen der Industrie 4.0 sind bereits heute in manchen Bereichen im Einsatz, werden sich aber aufgrund der stärkeren Vernetzung in den nächsten Jahrzehnten deutlich vergrößern.

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Themengebiete innerhalb der Industrie 4.0

In der Industrie 4.0 wird es vor allem vier große Themengebiete geben:

Internet of Things:

Beim Internet of things handelt es sich um die Vernetzung und Steuerung digitaler Lösungen und verschiedener Produkte direkt über das Internet. Dies ist in Teilen bereits in der heutigen Zeit etabliert, wird aber im Rahmen der Industrie 4.0 noch deutlich anwachsen.

Industrial Internet of Things:

Ähnlich gelagert, allerdings aufgrund der Größe und des Umfangs der unterschiedlichen Produktionsanlagen noch nicht umfassend realisiert. Hier spielt in Zukunft vor allem die Automatisierung eine nicht zu unterschätzende Rolle in der Industrie 4.0.

Cloud-Computing:

Das Cloud-Computing wird bereits heute erfolgreich in vielen Unternehmen eingesetzt und bietet die Möglichkeit, viele Dienste und Services unabhängig und flexibel zu nutzen. Die Plattform Industrie 4.0 sorgt bereits jetzt durch die Etablierung verschiedener Standards im Bereich der Digitalisierung für eine Verbesserung der vorhandenen und zukünftigen Angebote.

Big Data:

Big Data wird ein weiterer zentraler Punkt im Bereich der Industrie 4.0 darstellen. Dank neuerer und schnellerer Systeme und künstlicher Intelligenzen und Algorithmen werden die Daten für den Menschen kaum noch erfassbar sein. Dennoch wird Big Data viele Produktionsbereiche nachhaltig verändern, da die Algorithmen aufgrund der reinen Datenmenge oftmals innerhalb weniger Sekunden reagieren und agieren können.

Die Digitalisierung als Grundlage des Erfolgs

Der Begriff der Digitalisierung spielt im Zusammenhang mit dem Thema Industrie 4.0 eine ganz besondere Rolle. Denn digitale Daten sind in der zukünftigen Produktion der Schlüssel zum Erfolg. Dies betrifft zum einen die von den Kunden und in Teilen auch von den Produkten erhobenen Daten, aber vor allem auch die Daten innerhalb eines Produktionskreislaufs. Es wird in Zukunft in vielen Fertigungsanlagen so sein, dass beispielsweise die einzelnen Bauteile bereits Daten und Informationen enthalten. Somit kann im Rahmen einer Produktionsstraße das Produkt mit der fertigenden Maschine kommunizieren und dieser beispielsweise mitteilen, für welches Produkt dieses Werkstück geplant ist. Auf diese Weise lassen sich durch die Digitalisierung beispielsweise Produktionsstraßen entwerfen, welche in einem Arbeitsgang unterschiedliche Varianten eines bestimmten Produktes gleichzeitig fertigen können. Als Ergebnis erlaubt die Digitalisierung somit eine exakte Steuerung der Produktionsprozesse in der Industrie 4.0 und einen deutlich schlankeren und effektiveren Produktionsprozess.

Vernetzung und Sicherheit in der Industrie 4.0

Selbstverständlich rückt in Kombination mit der Digitalisierung im Rahmen der Industrie 4.0 auch die Vernetzung immer stärker in den Fokus. Denn die Daten müssen nicht nur innerhalb eines Unternehmens oder einer Produktionsstätte miteinander in Verbindung gebracht werden, sondern im Endeffekt über den gesamten Produktionszyklus erhalten werden. Ohne eine gute und flächendeckende internationale Vernetzung ist diese Lösung im Bereich der Digitalisierung nicht durchführbar. Allerdings darf auch nicht verhindert werden, dass Digitalisierung und Vernetzung nicht nur Vorteile mit sich bringen. Denn auch die Gefahren der Industrie 4.0 sollten klar kommuniziert werden.

Im Rahmen der Industrie 4.0 werden immer mehr Unternehmen durch Digitalisierung enorme Datenmengen erheben und diese verarbeiten. Die Systeme werden problemlos in der Lage sein diese Daten umfassend zu strukturieren und aufzubereiten, vor allem, da die Daten für die Algorithmen bestimmt sind und somit nicht mehr für den Menschen erfassbar sein müssen. Doch mit einer besseren Vernetzung spielen auch die Gefahren im Bereich IT-Sicherheit eine immer größere Rolle. Eine Manipulation der Daten oder auch eine Manipulation der Algorithmen kann sehr schnell zu erheblichen wirtschaftlichen Problemen führen. Hier sehen auch die meisten Experten auf diesem Gebiet die größten Gefahren für die Industrie 4.0. Auch die Plattform Industrie 4.0 warnt eindringlich vor diesen Möglichkeiten. Es gilt also für die Industrie 4.0 sichere Lösungen im Bereich Vernetzung und Digitalisierung zu sorgen und durch einheitliche Sicherheitsstandards diese Lösungen branchenübergreifend zu etablieren.

Die Plattform Industrie 4.0: Was ist das?

Ein weiteres Schlagwort, welches in diesem Zusammenhang sehr häufig fällt, ist die Plattform Industrie 4.0. Die Plattform Industrie 4.0 ist eine gemeinsam initiierte Aktion des ZVEI, des VDMA und der BITKOM und hat sich bereits sehr früh etabliert. Die Plattform Industrie 4.0 soll bereits jetzt die aktuellen Möglichkeiten und Chancen der Industrie 4.0 prüfen und durch internationale und nationale Kooperationen einen guten und vor allem planvollen Übergang in die Industrie 4.0 ermöglichen. Dabei ist das übergeordnete Ziel der Plattform Industrie 4.0 den internationalen Spitzenplatz von Deutschland im Bereich der produzierenden Industrien und Unternehmenszweige auszubauen und dabei die notwendigen Technologien effektiv zu implementieren. Dabei dient die Plattform Industrie 4.0 unter anderem als Impulsgeber oder auch Moderator und versucht, die unterschiedlichen Unternehmen und die unterschiedlichen Interessen an der Industrie 4.0 miteinander in Einklang zu bringen. So entwickelt die Plattform Industrie 4.0 beispielsweise in Arbeitsgruppen grundlegende Konzepte und Pläne, wie die Umsetzung der Industrie 4.0 in Zukunft gestaltet werden kann. Zudem gibt die Plattform Industrie 4.0 konkrete und durch Studien und Symposien erstellte Handlungsempfehlungen an Unternehmen, Wissenschaft und Politik heraus, welche sich umfassend mit den Risiken und Chancen der Industrie 4.0 und der damit verbundenen Digitalisierung und Vernetzung beschäftigen.

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Plattform Industrie 4.0 ist die konkrete und direkte Unterstützung von kleinen und mittelständischen Unternehmen bei der Bewältigung der Herausforderungen der Industrie 4.0. So gibt die Plattform Industrie 4.0 beispielsweise Angebote wie eine Online-Landkarte oder eine Bibliothek heraus oder bietet ein umfassendes Engagement im Transfernetzwerk Industrie 4.0. Ein weiteres zentrales Thema für die Plattform Industrie 4.0 ist die klare Förderung von bilateralen und multilateralen Kooperationen im Bereich der IT-Sicherheit und der Standardisierung bei Vernetzung und Digitalisierung, um für die Herausforderungen der Industrie 4.0 bestens gewappnet zu sein. Hier konnte die Plattform Industrie 4.0 bereits erhebliche Erfolge verzeichnen.

Welche Rolle spielt die Plattform Industrie 4.0?

Die Plattform Industrie 4.0 hat sich zunächst vor allem als nationale Lösung präsentiert, welche den Wirtschaftsstandort Deutschland für die Industrie 4.0 bereitmachen sollte. Doch im Laufe der Zeit und durch die immer klarer werdenden Ansprüche in Sachen Digitalisierung, Vernetzung und Big Data wurde die Plattform Industrie 4.0 zu einer deutlich größeren und besser vernetzten Agenda, welche schnell feststellen musste und konnte, dass rein nationale Lösungen im Rahmen der Industrie 4.0 in der Produktion der Vergangenheit angehören werden. Dementsprechend richtet sich die Plattform Industrie 4.0 deutlich internationaler aus und sorgt durch einheitliche Standards und vor allem durch klare Vorstöße im Bereich der IT-Sicherheit für ein spürbares Voranschreiten der industriellen Revolution 4.0.

Industrie 4.0: Auf die Umsetzung kommt es an

Dank der Plattform Industrie 4.0 und den damit verbundenen Forschungsaufträgen und den verschiedenen Veröffentlichungen können wir uns bereits jetzt sehr deutlich vor Augen führen, welche enormen Chancen, aber auch Herausforderungen die Industrie 4.0 bieten wird. Nur durch eine immer stärkere Digitalisierung vieler Unternehmen und durch eine gezielte und dennoch sichere Vernetzung der unterschiedlichsten Arbeitsbereiche lässt sich in Zukunft eine wirklich profitable und flexible Produktionslandschaft schaffen. Es liegt an den einzelnen Unternehmen sich frühzeitig für diesen Umschwung zu rüsten und mittels eigener Digitalisierung der Produktionsabläufe die Übergänge so einfach wie möglich zu gestalten. Es gilt somit für Sie als Entscheider, sich durch die Nutzung neuer Technologien und neuer technologischer Lösungen für die Industrie 4.0 zu wappnen.

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