IT-BLOG

Industrie 4.0

 

Das Prinzip Industrie 4.0

Die virtuelle und reale Welt verschmelzen immer weiter zusammen und erschaffen eine neue Dimension, in der alles mit allem und jeder mit jedem kommuniziert. Um diesen Vorgang zu unterstützen, hat die Forschungsunion der Bundesregierung 2011 ein Projekt namens Industrie 4.0 ins Leben gerufen. Die Forschungsunion hat es sich zum Ziel gesetzt, eine neue, die vierte industrielle Revolution einzuleiten. Zuvor war die erste industrielle Revolution begründet worden durch die Mechanisierung mit Wasser- und Dampfkraft in der Produktion, daraufhin folgte die zweite industrielle Revolution mit der Fließbandproduktion durch Ransom Eli Olds und die stetige Weiterentwicklung der Fließbandproduktion durch Henry Ford und der Einsatz von elektrischer Energie bei den Produktionsmaschinen. Und als dritte industrielle Revolution ist der Einsatz von Elektronik und IT-Systemen zur Automatisierung der Produktion. Und jetzt folgt die nächste Revolution bei der wir mitten im Entstehungsprozess und sogar ein mitwirkender Teil als IT Distributor und Systemassemblierer sind.

 

 

Technische Grundlagen für Industrie 4.0

Technische Grundlage für die Industrie 4.0 sind intelligente, digital vernetzte Systeme und Produktionsprozesse. Hierbei erfolgt ein automatischer Austausch zwischen  Mensch, Maschine, und  Produkt. Es werden alle Lebensphasen des Produktes miteingeschlossen, von der Idee über die Entwicklung, Fertigung, Nutzung und Wartung bis hin zum Recycling.  Dies wird nachhaltig die industrielle Fertigung in Deutschland verändern und auf ein neues Level heben.

 

Industrie 4.0 ist für produzierende Unternehmen von ebenso großer Bedeutung wie für Unternehmen mit hohem logistischem Aufwand. Laut einer Studie des Fraunhofer Instituts profitieren davon insbesondere Automobilproduzenten, Maschinenbauer, Elektroartikelhersteller, Chemiefabrikanten und das ITK-Gewerbe. Nach der Definition des Bundeswirtschaftsministeriums zeichnet sich Industrie 4.0 durch vier Organisationsgestaltungsprinzipien aus. Das erste Prinzip ist eine enge Verknüpfung der Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik aus. Das zweite Prinzip erfasst die Informationstransparenz, in dem Sensordaten die Informationssysteme erweitern und ein virtuelles Modell der realen Welt schaffen. Das dritte Prinzip ist die technische Assistenz von Maschinen durch die Unterstützung mittels aggregierten, visualisierten und leicht verständlichen Informationen an Menschen. Im vierten Prinzip geht es um dezentrale Entscheidungen, wobei intelligente Maschinen selbstständig Fertigungsprozesse koordinieren und eigenständig Entscheidungen treffen.

 

Selbständiges Kommunizieren der Produktteile

„Die Teile wissen, wer sie sind“- Diese „intelligente Fabrik“ nennt sich Open Integrated Factory-Showcase und zeigt die Vernetzung von Produktion und IT-Systemen. Das besondere ist, dass die Werkstücke die Maschine darüber informieren wie sie zu bearbeiten sind. So kann die Maschine verschiedene Varianten des Produktes herstellen ohne durch einen Maschinenbediener neu eingestellt zu werden. Die Werkstücke tragen Informationen über den Ablauf der Produktion in sich, sie wissen wer sie sind und können mit der Produktionsanlage kommunizieren. Die Werkstücke geben Informationen über sich bekannt und teilen der Maschine mit wie sie weiterverarbeitet werden sollen. Bei Bedarf wird auch Material beim Zulieferer automatisch von den Maschinen nachbestellt. So ist es möglich durch die Industrie 4.0 unterschiedlichste Produktvarianten auf einer Produktionslinie zu produzieren und just-in-time Lieferungen besser zu planen.

 

Mensch und Maschine als Partner

 

Software wird im digitalen Zeitalter den Mensch als wichtigstes Gut bei der Produktion Stück für Stück ablösen. Und so denkt auch die Mehrheit der Führungskräfte weltweit. Laut einer Untersuchung der Beratungsgesellschaft Korn Ferry unter 800 Spitzenmanagern  internationaler Großunternehmen sind für mehr als zwei Drittel der Führungskräfte (64 Prozent) Menschen in erster Linie ein Kostenfaktor und kein Vermögenswert mehr. Die  Robotik, Automatisierung und künstliche Intelligenz lassen Menschen weitgehend irrelevant werden. Die neuen Maschinen lernen kontinuierlich mit unvorstellbarer Geschwindigkeit dazu und kein Mensch kann da mehr mithalten und somit werden laufend Arbeitsplätze durch Maschinen ersetzt. Es gibt aber auch eine andere Seite, durch die benötigten Erweiterungen und Weiterentwicklungen an Software und Maschinen werden gleichzeitig aber auch wieder völlig neue Berufe und Arbeitsplätze geschaffen. Laut dem Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung schollen alleine in Deutschland in den kommenden Jahren rund 430.000 neue Arbeitsplätze entstehen.

Für die neuen Aufgaben sind Informatik-Wissen und gleichzeitig Kenntnisse von Elektronik und Mechanik erforderlich, damit ein eingehendes Verständnis gewährleistet werden kann. Der Fabrikarbeiter braucht andere Qualifikationen, aber auch eine Offenheit für Veränderungen und die Bereitschaft zum lebenslangen Lernen. Nur so kann die Sicherheit eines Arbeitsplatzes gewährleistet werden. Nichts desto trotz wird die Produktionsarbeit auch in Zukunft von menschlicher Arbeit geprägt sein, so eine Studie des Fraunhofer Instituts. Sowohl die Einbindung der relevanten Akteure in Entscheidungsprozesse für betriebliche Entscheidungen, als auch die Nutzung menschlicher Sinnesorgane sind dringend erforderlich. Wichtig ist, dass der Mensch reaktions- und veränderungsfähig bleibt.

 

Vorteile und Herausforderungen

 

Vorteile:

  • Schnelle, flexible Reaktion auf Veränderungen wie Ausfälle von Zulieferern oder kurzfristige Erhöhung von Liefermengen.
  • Durchgehende (digitale) Transparenz in Echtzeit, dadurch schnelle und flexible Entscheidungen
  • Engpässe und Verschwendungen werden sichtbar und können besser bewältigt werden.
  • Außerdem können durch die Übermittlung von Bestandsdaten Einkaufsprozesse völlig digital und automatisiert abgewickelt werden.
  • Optimierung der Produktion hinsichtlich Ressourcen- und Energieverbrauch
  • Vorhersage und Optimierung von erforderlichen Wartungsprozessen-senkt die Kosten

 

Herausforderungen

In diesem Zusammenhang fällt einem vor allem die vernetzte Prozesswelt ein, die anfälliger gegen Cyberattacken oder Spionage wird. Hinzu kommen mögliche Ausfälle der Internetkommunikation, was schwerwiegende Folgen für die komplette Geschäftswelt hätte, denn die globale und eng vernetzte Arbeitswelt ist zwingend auf funktionierende Internetprozesse angewiesen. Zudem müssen einheitliche Normen entwickelt werden, die in einer digitalisierten Wirtschaft erforderlich sind. Außerdem erhöhe sich der Wettbewerbsdruck aus Schwellen- und anderen Industrieländern und klassische Geschäftsmodelle könnten unter Druck geraten.

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