Wie man die Hindernisse von Industrie 4.0 als Chancen sehen kann

Geschrieben von: Martin Fairbank

16. Mai 2020

Industry 4.0 Obstacles and Opportunities

Die meisten von uns kennen physische Geräte, die mit dem Internet verbunden sind, wie Lichtschalter, Kameras oder Thermostate, die mit einer Smartphone-App gesteuert werden können. Das wird als Internet der Dinge oder IoT bezeichnet. Das Industrielle Internet der Dinge (IIoT) bezieht sich auf die industrielle Nutzung solcher Geräte. Zum Beispiel Sensoren, die in ein Flugzeugtriebwerk eingebettet sind und Daten über seine Leistung erfassen und übertragen, oder Näherungssensoren, die am Fließband Prozesse auslösen können.

Eine weitere wichtige Technologie für Industrie 4.0 ist das kostengünstige Cloud-Computing, das das Management großer Datenmengen in offenen Systemen und die Echtzeitkommunikation ermöglicht, die für Produktionssysteme eingesetzt werden kann. Cloud-Computing, das jederzeit den Zugriff auf Informationen von überall auf der Welt ermöglicht, erhöht die Flexibilität von Herstellungsprozessen, Kundenprozessen und Finanzprozessen.

Mit diesen Tools können Prozesse intelligenter, effizienter und individueller gestaltet werden. Der Weg zur Erreichung von Industrie 4.0 ist jedoch weder einfach noch sollte er blind gegangen werden. Es muss eine sorgfältige Bewertung der potenziellen Chancen und Hindernisse vorgenommen werden, und die Implementierung sollte strategisch und schrittweise erfolgen. Hier diskutieren wir diese Möglichkeiten und Hindernisse sowie einige zu berücksichtigende Best Practices.

Industrie 4.0 ist eine Bezeichnung für die vierte industrielle Revolution. Der Begriff Industrie 4.0 wurde um 2011 von einer Gruppe innerhalb der deutschen Bundesregierung erfunden, die Verwendung des Begriffs „vierte industrielle Revolution“ geht jedoch auf das Jahr 1948 zurück. Die bisherigen industriellen Revolutionen sind definiert als:

  1. Die erste industrielle Revolution war der Einsatz dampfbetriebener Produktionsmittel anstelle von Handproduktionsmethoden und fand von ungefähr 1760 bis 1840 statt.
  2. Die Umstellung von Dampfkraft auf Elektrizität zu Beginn des 20. Jahrhunderts sowie die Produktion am Fließband.
  3. Einführung von Computern im späten 20. Jahrhundert mit elektronischen Messungen und Steuerungen und automatisierter Produktion.

Industrie 4.0 steht für die Integration von Tools, die durch Übertragung digitaler Daten mit einem globalen Netzwerk verbunden sind. Dabei werden mobile Geräte, Standorterkennungstechnologien, die entweder auf GPS (globales Positionierungssystem) oder NFC (Nahfeldkommunikation) basieren, fortschrittliche Mensch-Maschine-Schnittstelle, Robotik, 3D-Druck, Simulation, intelligente Sensoren, Big-Data-Analyse und künstliche Intelligenz, erweiterte Realität, Cloud-Computing und andere Techniken verwendet.

9 Chancen von Industrie 4.0

Die Implementierung von Industrie 4.0-Tools in eine „Smart Factory“ ermöglicht die integrierte Verfügbarkeit und Steuerung von Systemen in Echtzeit im gesamten Unternehmen. Lassen Sie uns einige der Chancen untersuchen, die sich aus der Implementierung der Industrie 4.0-Strategie ergeben.

1. Effizienz

Ein wichtiges Ziel von Industrie 4.0 ist die schnellere und effizientere Herstellung von Produkten aufgrund der einfachen Standardisierung der Montageprozesse und einer sofortigen Rückmeldung zur Qualität. In einigen Fällen sind auch Rohstoff- und Energieeinsparungen möglich.

2. Produktivität

Die Verfügbarkeit von sofortigem Feedback kann eine einfachere Entscheidungsfindung und schnellere Korrekturen ermöglichen, was zu weniger Ausschuss führt.

3. Flexibilität

Sortenumstellungen können in der kontinuierlichen Fertigung einfacher vorgenommen werden, da ein Prozess automatisch gesteuert werden kann, um die vorherige Produktion dieser Sorte widerzuspiegeln. Genau wie bei der Serienfertigung von Artikeln können Umstellungen insbesondere während einer Pandemie schneller und fehlerfreier erfolgen.

4. Individuelle Anpassung

Insbesondere bei der Herstellung von Teilen im 3D-Druck (additive Fertigung) können individuell zugeschnittene Produkte problemlos hergestellt werden.

5. Dezentralisierung

Eine schnellere, datengesteuerte Entscheidungsfindung wird durch den Zugriff auf Daten von überall innerhalb eines Unternehmens ermöglicht, und durch den 3D-Druck entfällt die Notwendigkeit, Teile von einem entfernten zentralen Standort aus zu bestellen.

6. Verbesserte Wettbewerbsfähigkeit

Als Folge einer verbesserten Effizienz und geringerer Kosten.

7. Intelligente Prozesse

Mit Automatisierung, Robotik und datengesteuerten Entscheidungen können Prozesse einfacher standardisiert werden und unterliegen weniger Fehlern oder Qualitätsschwankungen.

8. Interaktive Prozesse

Wenn bekannte Fehlermöglichkeiten mithilfe von Online-Daten vorhergesagt werden können, können Bediener reagieren und Korrekturmaßnahmen ergreifen.

9. Analyse der Maschinendaten

Mit der richtigen Schnittstelle und dem richtigen Prozessverständnis kann die Datenanalyse ein leistungsstarkes Tool zur Prozessverbesserung sein.

7 Hindernisse von Industrie 4.0

Die Implementierung von Industrie 4.0 ist viel komplexer als nur der Erwerb und das Hinzufügen von IIoT-Geräten. Vor der Implementierung einer Industrie 4.0-Strategie ist es wichtig, den erforderlichen Aufwand nicht zu unterschätzen. Die Erfassung von Rohdaten muss in Mehrwertinformationen umgewandelt werden.

Beispielsweise können Temperaturmessungen an einem Maschinenteil in Informationen darüber umgewandelt werden, wann es überhitzt. Ein weiterer Schritt ist die virtuelle Simulation des realen Prozesses, auch als Modellierung oder digitales Twinning bezeichnet. Sie gibt einen besseren Einblick in potenzielle Verbesserungsmöglichkeiten. Die erste Implementierung wird selten volkommen optimal sein. Ein System zum Sammeln von Feedback sollte enthalten sein, um den Prozess kontinuierlich zu verbessern.

Schauen wir uns nun 7 Hindernisse an, die bei einer Implementierung von Industrie 4.0 möglicherweise überwunden werden müssen.

1. Investitionskosten

Der Kauf von IIoT-Hardware und -Software stellt nur einen Teil der Kosten eines Industrie 4.0-Projekts dar. Die Zeit, die aufgewendet wird, um aus den neuen Daten zu lernen und diese Informationen in einen Wert für das Unternehmen umzuwandeln, ist die wichtigste Investition.

2. Bestimmung der ROI

Es ist sehr schwierig, die Kapitalrendite vor einem Projekt vorherzusagen, aber Schätzungen können anhand der erwarteten Effizienz- und Betriebskostengewinne auf der Grundlage von Branchenbenchmarks und der Erfahrung von Experten vorgenommen werden. Das zusätzliche Geschäft durch verbesserte Flexibilität und schnellere Kundenreaktion ist ebenfalls ein schwer zu quantifizierender Vorteil.

3. Identifizieren und Korrigieren von Fehlkonfigurationen

Es wird eine Lernkurve geben, wenn Datenerfassungsgeräte installiert werden und das Personal lernt, wie sich ein Prozess verhält.

4. Geräte mit Fehlfunktionen

In schwierigen Situationen wie Hitze und Feuchtigkeit, Exposition im Freien oder kontaminierten Umgebungen können einige Geräte fehlerhaft funktionieren. Das sollte bei der Spezifikation der Geräte berücksichtigt werden. In einigen Situationen muss durch Vorkehrungen sichergestellt werden, dass falsche Signale nicht zu Ausfällen oder abgelehnten Produkten führen, indem Systemüberprüfungen eingebaut werden. Ein extremer Fall hierfür wären die Anstellwinkelsensoren, die wohl zu zwei tödlichen Flugzeugabstürzen der Boeing 737 geführt haben.

5. IT Infrastruktur

Möglicherweise müssen nicht nur die Datenspeicherung und die Abrufgeschwindigkeit verbessert werden, sondern auch die Qualität von Verbindungen wie WLAN muss möglicherweise erhöht werden.

6. Anfälligkeit für Cyber-Angriffe

Das gilt insbesondere für kleinere Unternehmen, die bisher keine bedeutende IT-Infrastruktur aufgebaut haben. Mit der zunehmenden Verwendung von IIoT-Geräten treten neue Bedenken wegen der Datensicherheit auf, da jedes neu angeschlossene Gerät oder jede neue Komponente für eine potenziellen Anfälligkeit sorgen kann.

7. Anpassung der Belegschaft

Es ist erforderlich, die Belegschaft darin zu schulen, mit Maschinen mit integrierten Simulationsprogrammen zu arbeiten und eine Haltung zur ständigen Verbesserung des Prozesses einzunehmen. Je mehr Input die Mitarbeiter an der Front auf die Gestaltung des neuen Prozesses geben, desto größer ist die Erfolgswahrscheinlichkeit.

Manager müssen die Auswirkungen der neuen Technologie auf den bestehenden Arbeitsplatz verstehen, Input von den Mitarbeitern fördern und Innovation, Experimente und Flexibilität unterstützen.

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