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Erfahren Sie wie!Geschrieben von: Virginia Shram | Oktober 27, 2023
You may assume the final form of the Smart factory is a fully autonomous robot worker, but what if we told you it’s actually… human workers? Industry 5.0 is set to redefine the way we perceive and engage with manufacturing processes. This paradigm shift goes beyond mere automation; it intertwines the capabilities of humans and machines, fostering a more holistic and interconnected manufacturing ecosystem.
Geschrieben von: Virginia Shram | Oktober 27, 2023
Sie nehmen vielleicht an, dass die endgültige Form der intelligenten Fabrik ein völlig autonomer Roboter ist, aber was wäre, wenn wir Ihnen sagen würden, dass es eigentlich… menschliche Arbeiter sind?
Die Industrie 5.0 wird die Art und Weise, wie wir Fertigungsprozesse wahrnehmen und mit ihnen umgehen, neu definieren. Dieser Paradigmenwechsel geht über die bloße Automatisierung hinaus; er verknüpft die Fähigkeiten von Menschen und Maschinen und fördert ein ganzheitlicheres und vernetzteres Ökosystem in der Fertigung.
Industrie 5.0 ist ein theoretischer Rahmen, der dazu beiträgt, die Geschichte und Entwicklung der Fertigungsindustrie zu erklären. Um das Ausmaß seiner Bedeutung vollständig zu erfassen, werden wir kurz auf die vorangegangenen Industrien 1.0-4.0 eingehen.
Die erste industrielle Revolution, die durch die Einführung der Wasser- und Dampfkraft gekennzeichnet war, legte den Grundstein für mechanisierte Produktionsprozesse. Es entstanden Fabriken, die manuelle Arbeit durch Maschinen ersetzten und die Produktion erheblich steigerten.
Ein Beispiel für eine Technologie der Industrie 1.0 ist die Druckerpresse, die den Verlagsprozess mechanisierte und so für mehr Effizienz sorgte.
Elektrizität und das Fließband waren der Inbegriff der zweiten industriellen Revolution. Die Massenproduktion wurde zur Norm und ermöglichte die Herstellung von standardisierten Produkten in großem Maßstab. Effizienz und Produktivität stiegen auf ein noch nie dagewesenes Niveau.
Ein Beispiel für eine Industrie-2.0-Technologie ist die Elektrizität, die die Produktionskapazität exponentiell steigerte.
Die dritte industrielle Revolution führte Computer und Automatisierung ein und bewirkte eine Verlagerung hin zu digitalen Technologien. Die Fertigungsprozesse wurden rationalisiert, und die Möglichkeit, Maschinen zu programmieren, eröffnete neue Möglichkeiten.
Ein Beispiel für eine Industrie 3.0-Technologie ist der Computer, der durch digitale Steuerung eine höhere Verarbeitungsleistung ermöglichte.
Aufbauend auf der dritten Revolution umfasste Industrie 4.0 die Integration von cyber-physischen Systemen, dem Internet der Dinge (IoT) und künstlicher Intelligenz (KI). Die Fabriken wurden intelligenter, die Maschinen kommunizierten und trafen Entscheidungen in Echtzeit. Der Schwerpunkt verlagerte sich auf datengesteuerte Erkenntnisse, vorausschauende Wartung und kundenspezifische Anpassung.
Ein Beispiel für eine Technologie der Industrie 4.0 ist die erweiterte Realität, mit der physische Umgebungen zu Schulungs- oder Testzwecken nachgebildet werden können.
Wenn wir eine Linie von Industrie 1.0 bis 4.0 ziehen, können wir den zunehmenden Einsatz von Maschinen und den sinkenden Bedarf an menschlicher Arbeit erkennen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Mensch ein entscheidender Teil des Herstellungsprozesses ist, sei es durch direkte körperliche Arbeit oder durch die Bedienung von Maschinen. Es ist hilfreich, wenn eine Fabrik Automatisierung einsetzt, aber ohne einen Menschen, der den Einsatz der Automatisierung steuert, ist sie nur ein weiteres Werkzeug im metaphorischen Werkzeugkasten.
Nur weil der Mensch die treibende Kraft hinter der Entwicklung von Industrie 5.0 ist, heißt das nicht, dass alles von selbst geht - es erfordert Anstrengung und Visionen, um einen Schritt nach vorne zu machen und die veraltete Abhängigkeit von mechanischen Prozessen hinter sich zu lassen.
Die Industrie 4.0 hat zwar dazu beigetragen, hocheffiziente und vernetzte Fertigungssysteme zu schaffen, doch wurde dabei manchmal das menschliche Element übersehen. Die Industrie 5.0 versucht, dies zu ändern, indem sie den Menschen wieder in den Mittelpunkt der Produktion stellt.
In der Industrie 5.0 liegt der Schwerpunkt auf der Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen, wobei die einzigartigen Stärken jedes Einzelnen genutzt werden. Bei der Automatisierung geht es nicht darum, den Menschen zu ersetzen, sondern seine Fähigkeiten zu erweitern. Dies gilt insbesondere für Aufgaben, die Kreativität, kritisches Denken und komplexe Entscheidungsfindung erfordern - Bereiche, in denen menschliche Intuition und Erfindungsreichtum gefragt sind.
Eine bestimmte Ineffizienz im Arbeitsablauf könnte beispielsweise mit einer kreativen Lösung wie der Staffelung von Schichten oder der Zusammenlegung von Aufgaben gelöst werden, die nur von einem klugen und erfahrenen Mitarbeiter erkannt werden kann.
Ein weiteres Beispiel ist die OEE-Software, die Daten von Maschinen sammelt und Daten zu Betriebs- und Ausfallzeiten sowie analytische Erkenntnisse liefert. Auf dieser Grundlage kann der Betreiber diese Informationen nutzen, um zusätzliche Wartungsarbeiten durchzuführen.
Der menschliche Einfallsreichtum ist unübertroffen, auch bei der künstlichen Intelligenz, und es ist von unschätzbarem Wert, diese Ressource in vollem Umfang zu nutzen, sowohl für eine effizientere Fertigung als auch für eine engagiertere Arbeit für den einzelnen Mitarbeiter.
Die Industrie 5.0 ist durch ein noch nie dagewesenes Maß an Konnektivität gekennzeichnet. Fortschrittliche Kommunikationstechnologien wie 5G spielen eine zentrale Rolle bei der Gewährleistung einer nahtlosen Verbindung zwischen Maschinen und Menschen. Diese Hochgeschwindigkeits-Konnektivität mit geringer Latenz ist für den Datenaustausch in Echtzeit entscheidend und ermöglicht eine schnelle Entscheidungsfindung und Reaktionsfähigkeit.
Beispielsweise sind in den meisten Fabriken heutzutage zumindest einige IoT-Geräte in ihre Infrastruktur integriert. Mit einer instabilen oder schwachen Internetverbindung ist diese Technologie nahezu nutzlos, aber dank 5G helfen strategische Entscheidungen, die sich aus den über ein IIoT-Netzwerk gesammelten Daten ergeben, den Verantwortlichen, Just-in-Time-Entscheidungen für eine intelligentere Fertigung zu treffen.
Der vernetzte Mitarbeiter ist besser als jeder andere Mitarbeiter in der Vergangenheit in der Lage, auf Notfälle zu reagieren, Prozessabläufe anzupassen und Kundenerwartungen zu erfüllen.
Die verbesserte Konnektivität erstreckt sich auch auf die Lieferketten. In der Industrie 5.0 sind die Lieferketten nicht nur miteinander verbunden, sondern sie sind intelligente Netzwerke, die sich dynamisch an Veränderungen anpassen können. Diese Agilität ist in der heutigen schnelllebigen und unvorhersehbaren Geschäftsumgebung von entscheidender Bedeutung.
Industrie 5.0 geht bei der Dezentralisierung von Entscheidungsprozessen durch Edge Computing noch einen Schritt weiter. Durch die Verarbeitung von Daten näher an der Quelle (am "Rand" des Netzwerks) werden die Latenzzeiten verringert, und es können Erkenntnisse in Echtzeit gewonnen werden. Dies ist besonders bei Anwendungen von Vorteil, bei denen schnelle Reaktionszeiten entscheidend sind, wie etwa bei autonomen Fertigungssystemen.
So nutzen beispielsweise Digital Thread und Digital Twin Technology fortschrittliches maschinelles Lernen und digitales Rendering, um autonom Lösungen auf Maschinen anzuwenden, ohne dass ein physischer Mitarbeiter benötigt wird. Mit 3D-Virtualisierung können potenzielle Lösungen ausprobiert werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen, ohne dass kritische Zeit und Ressourcen verschwendet werden müssen. Der Mitarbeiter, der diese Art der Virtualisierung durchführt, ist in der Lage, Möglichkeiten mit einem höheren Maß an Genauigkeit zu testen, bevor er sie umsetzt.
Der vernetzte Mitarbeiter hat nicht nur wichtige Informationen zur Hand, sondern ist dank Edge Computing auch weniger anfällig für Fehler und bösartige Angriffe. Die Dezentralisierung trägt zu mehr Sicherheit und Widerstandsfähigkeit bei. Da die Datenverarbeitung auf verschiedene Knoten verteilt ist, ist das System weniger anfällig für einzelne Fehlerpunkte, was die Zuverlässigkeit insgesamt erhöht.
Einfach ausgedrückt: Der menschliche Arbeiter ist durch die von der Industrie 5.0 eingeführte Technologie stärker mit Erkenntnissen verbunden und weniger anfällig für Angriffe.
Intelligente Fabriken sind der Beweis dafür, dass Industrie 5.0 heute lebendig ist und gedeiht. Hier sind einige direkte Beispiele dafür, wie sie den vernetzten menschlichen Arbeiter in den Mittelpunkt stellen.
Die Industrie 5.0 verwandelt traditionelle Fabriken in intelligente Fabriken, in denen Menschen und Maschinen harmonisch nebeneinander existieren. Kollaborative Roboter arbeiten an der Seite menschlicher Arbeitskräfte und übernehmen sich wiederholende und körperlich anspruchsvolle Aufgaben. Dies steigert nicht nur die Effizienz, sondern verringert auch das Risiko von Verletzungen und Ermüdung der menschlichen Arbeitskräfte.
Ein Beispiel für eine intelligente Fabrik ist die neue Anlage von Deloitte in Montreal, in der autonome Palettenbewegungen und Augmented Reality eingesetzt werden. Diese Technologien tragen dazu bei, das große Problem des Arbeitskräftemangels zu lösen, indem schwierige und mühsame Aufgaben auf Roboter verteilt werden. Dadurch können sich die menschlichen Mitarbeiter zurückziehen und erfahrenere Managementfähigkeiten einsetzen.
Darüber hinaus bietet die Integration von Software für die visuelle Unterweisung in intelligenten Fabriken den Arbeitnehmern ein umfassendes Schulungserlebnis. Dadurch wird sichergestellt, dass sie für die Bewältigung komplexer Aufgaben und die Bedienung fortschrittlicher Maschinen gut gerüstet sind.
Eines der hervorstechendsten Merkmale von Industrie 5.0 ist die Fähigkeit, eine Massenanpassung zu erreichen. Während das Konzept mit Industrie 4.0 eingeführt wurde, erreicht es mit Industrie 5.0 neue Dimensionen. Die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen ermöglicht die Herstellung von hochgradig individualisierten Produkten in großem Maßstab.
Durch fortschrittliche Analytik und KI können Hersteller individuelle Kundenbedürfnisse und -vorlieben verstehen. Diese Daten werden dann genutzt, um die Produkte während des Herstellungsprozesses zu individualisieren und so ein Maß an Personalisierung zu gewährleisten, das früher als unpraktisch in großem Maßstab galt.
Theoretisch könnten Roboter irgendwann in der Lage sein, jeden erdenklichen Gegenstand auf der Welt herzustellen, aber ohne menschliche Nachfrage nach einer Produktpalette wäre das für eine Fabrik extrem verschwenderisch. Die Massenanpassung ermöglicht eine größere Auswahl an Produkttypen ohne massive Verschwendung und Umweltverschmutzung, da diese Anpassungen auf denselben Produktionslinien mit wiederverwendeten Materialien und Komponenten vorgenommen werden können.
Industrie 5.0 befasst sich mit den Schwachstellen, die durch globale Störungen, wie die COVID-19-Pandemie, entstehen. Durch die Schaffung dezentraler und intelligenter Lieferkettennetzwerke können sich Hersteller schnell an unvorhergesehene Herausforderungen anpassen. Die Fähigkeit, Produktionsprozesse als Reaktion auf veränderte Umstände neu zu konfigurieren, sorgt für Widerstandsfähigkeit und verringert die Auswirkungen von Störungen.
Dieser Aspekt von Industrie 5.0 ist ausgesprochen menschenzentriert, denn Dinge wie die Verkürzung von Lieferketten zur Senkung der Transportkosten und der Umwelteinflüsse kommen vor allem den Menschen und der Umwelt zugute. Menschliche Mitarbeiter haben den größten Kontext, um Entscheidungen zu treffen, die auf Unregelmäßigkeiten in der Lieferkette aufgrund von politischen Ereignissen, Naturkatastrophen usw. beruhen.
Es ist weder praktisch noch vorteilhaft, dass autonome Systeme die Lieferkette vollständig kontrollieren, da sie von der Gesellschaft und den globalen Ereignissen abgekoppelt sind. Nur der Mensch ist in der Lage, ganzheitliche Entscheidungen in unserer sich verändernden Umgebung außerhalb der Fabrik zu treffen.
Moment mal… Herausforderungen? Nun, wir haben nie behauptet, dass es einfach sein würde! Aber es lohnt sich auf jeden Fall. Hier sind einige Dinge, auf die Sie sich einstellen sollten, wenn Sie die Verbesserungen, die Industrie 5.0 mit sich bringt, begrüßen wollen.
Die Integration von Industrie 5.0 erfordert eine Belegschaft mit vielfältigen Fähigkeiten. Während die Automatisierung Routineaufgaben übernimmt, müssen menschliche Arbeitskräfte die Fähigkeit besitzen, mit fortschrittlichen Technologien zu arbeiten. Weiterbildungs- und Umschulungsprogramme sind unerlässlich, um die Arbeitskräfte mit den erforderlichen digitalen Kenntnissen, Problemlösungsfähigkeiten und Anpassungsfähigkeit auszustatten.
Mit zunehmender Konnektivität und der Verbreitung von IoT-Geräten wird die Cybersicherheit zu einem vorrangigen Anliegen. Die Industrie 5.0 erfordert robuste Cybersicherheitsmaßnahmen zum Schutz sensibler Daten und zur Gewährleistung der Integrität von Fertigungsprozessen. Dies beinhaltet die Implementierung von Verschlüsselung, sicheren Kommunikationsprotokollen und regelmäßigen Cybersecurity-Audits.
Das mag zwar viel erscheinen, ist aber eine kleine Investition, die sich durch eine stärker integrierte, digitale Plattform, die die Fähigkeiten der Mitarbeiter in fast jeder Hinsicht verbessert, auszahlt.
Damit die Industrie 5.0 ihr volles Potenzial entfalten kann, müssen konzertierte Anstrengungen zur Standardisierung und Interoperabilität unternommen werden. Dazu gehört die Entwicklung gemeinsamer Protokolle und Standards, die eine nahtlose Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten und Systemen ermöglichen. Die Standardisierung verbessert nicht nur die Kompatibilität, sondern beschleunigt auch die Einführung von Industrie 5.0 in verschiedenen Branchen.
Es ist wichtig, dass der vernetzte Mitarbeiter nahtlos zwischen verschiedenen Plattformen wechseln und auf Daten aus unterschiedlichen Quellen zugreifen kann. Dinge wie Standardisierung und SOPs sind ein natürliches und menschenzentriertes Mittel, um Wissen in Ihrer Belegschaft zu verankern.
Auf dem Weg zur Industrie 5.0 wird die industrielle Fertigung voraussichtlich einen revolutionären Wandel erleben. Die Verschmelzung von menschlicher Intelligenz und maschinellen Fähigkeiten wird die Möglichkeiten, die wir in der Fertigungslandschaft erreichen können, neu definieren.
Roboter sind zwar beeindruckend, aber es sind die Menschen, die diese Hightech-Geräte bedienen, die die Standards der industriellen Fertigung revolutionieren. Gehen wir der Frage nach, warum.
Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Industrie 5.0 sind tiefgreifend. Die verbesserte Effizienz, die Anpassungsfähigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen tragen zum Wirtschaftswachstum bei. Darüber hinaus wird die Schaffung hochqualifizierter Arbeitsplätze in Bereichen wie KI-Programmierung, Datenanalyse und Systemoptimierung die Beschäftigungslandschaft auf dem Weg zu einer idealen Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine umgestalten.
Sicherlich werden einige Arbeitsplätze, die derzeit von Menschen besetzt sind, auf intelligente Werkzeuge und Technologien übertragen, aber diese Menschen haben nun andere Aufgaben zu erfüllen. In der Industrie 5.0 geht es darum, Menschen von gefährlichen und monotonen Arbeiten zu befreien und sie durch höherwertige Führungsaufgaben zu ersetzen.
Ein Beispiel: Als die Druckerpresse die Arbeit von ausgebildeten Schreibern ablöste, eröffneten sich mehr Beschäftigungsmöglichkeiten im Bereich der Bedienung und Reparatur von Druckerpressen und auch in der Beschaffung und Verbreitung von mehr zu druckender Literatur!
Die Industrie 5.0 wird daher den Menschen mehr Möglichkeiten bieten, in die Prozesssteuerung einzutauchen und sich mit analytischen Problemen auseinanderzusetzen, indem sie die von den intelligenten Technologien bereitgestellten Daten und Kernoperationen nutzen.
Bei der Industrie 5.0 geht es nicht nur um wirtschaftliche Vorteile, sondern sie ist auch der Schlüssel zu einer nachhaltigen und verantwortungsvollen Produktion. Die Fähigkeit, die Ressourcennutzung zu optimieren, Abfälle zu reduzieren und umweltfreundliche Produkte zu schaffen, steht im Einklang mit der zunehmenden globalen Bedeutung der ökologischen Nachhaltigkeit. Hersteller, die sich der Industrie 5.0 verschrieben haben, sind nicht nur technologische Pioniere, sondern auch Verfechter einer grüneren Zukunft.
Aber wie passt der Mensch in diese Sichtweise?
Ob es uns gefällt oder nicht, die Menschen brauchen zum Überleben Grundlagen wie saubere Luft und Wasser. Im Laufe der Geschichte haben wir erkannt, welch dramatische Auswirkungen die traditionelle Produktion auf die globale Umwelt in Bezug auf Verschmutzung und Ressourcenverbrauch hat.
Das ist kein neues Konzept - seit den Anfängen der Industrialisierung mussten sich die Hersteller mit begrenzten Ressourcen auseinandersetzen. Ein automatisiertes System kann vielleicht auf die Ineffizienz von Ressourcen hinweisen, aber es sind die Menschen, die in der Lage sind, die Technologie für einen größeren moralischen und nachhaltigen Zweck zu nutzen.
Die Verschmelzung von menschlicher Kreativität und maschineller Präzision in der Industrie 5.0 trägt maßgeblich zur Förderung nachhaltiger Fertigungsverfahren bei. KI-Algorithmen können den Energieverbrauch optimieren, die Abfallmenge minimieren und umweltfreundliche Materialien identifizieren. Menschliche Erkenntnisse tragen zu innovativen Lösungen für ökologische Herausforderungen bei und fördern eine Kultur der verantwortungsvollen Produktion.
Ein großartiges Beispiel für nachhaltige Produktion ist Mobility Worldwide, das mit begrenzten Ressourcen behindertengerechte Wagen für Menschen in armen Gegenden herstellt.
Wir sehen dies heute im Zeitalter von Industrie 5.0, wo führende Unternehmen der Fertigungsindustrie grüne Technologien entwickeln und in wiederverwendbare Materialien für eine bessere Zukunft investieren.
Die Integration von Menschen und Maschinen in der Industrie 5.0 hat auch soziale Auswirkungen. Die Art der Arbeit entwickelt sich weiter, mit einem stärkeren Fokus auf Kreativität, Problemlösung und Zusammenarbeit. Dieser Wandel erfordert einen kulturellen Wandel in der Art und Weise, wie die Gesellschaft Arbeit und Bildung wahrnimmt. Die Einstellung zum lebenslangen Lernen wird mit der fortschreitenden technologischen Entwicklung unabdingbar.
Um den letzten Punkt in die Praxis umzusetzen: Nehmen wir den Bereich der Informatik, der sich in Hunderte, wenn nicht Tausende von Unterthemen und Forschungsmöglichkeiten aufteilt. Es ist einfach nicht möglich (oder zumindest sehr selten), dass ein einzelner Ingenieur alles über ein Computersystem weiß, von der elektrischen Hardware über die Netzwerksicherheit bis hin zur Programmierung von Hacks. Sicherlich gibt es Ingenieure, die sich gerne ein breites Wissen aneignen, aber es gibt einfach zu viel Spezialwissen auf diesem Gebiet. Wie können Computerexperten diese Einschränkung umgehen? Die Antwort liegt auf der Hand und ist doch tiefgreifend: Ingenieure verschiedener Fachrichtungen arbeiten zusammen und nutzen die Tools, die sie am besten kennen.
Aus diesem Grund ist der Mensch der Hauptschlüssel zur Erschließung des Potenzials von Industrie 5.0 - unsere intelligenten Werkzeuge waren nie dazu gedacht, uns zu ersetzen, sondern nur dazu, unsere natürliche Fähigkeit zu intelligenten und praktischen Fertigungsstandards zu verbessern.
Industrie 5.0 stellt einen Paradigmenwechsel dar, der über technologische Innovationen hinausgeht und einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise, wie wir die Fertigung angehen, bedeutet. Die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine, die Betonung der Individualisierung und die Dezentralisierung der Entscheidungsfindung markieren eine neue Ära in der industriellen Entwicklung.
Bei der Bewältigung der Komplexität und der Chancen, die Industrie 5.0 bietet, ist es für Unternehmen von entscheidender Bedeutung, sich proaktiv auf diese transformative Welle einzustellen. Von der Umschulung der Arbeitskräfte bis hin zur Bewältigung von Cybersicherheitsproblemen - die Herausforderungen sind groß, aber auch die potenziellen Vorteile.
In den kommenden Jahren wird sich die Industrie 5.0 als dynamische Kraft entfalten, die Branchen, Volkswirtschaften und Gesellschaften umgestalten wird. Diejenigen, die an der Spitze dieser Revolution stehen, werden nicht nur ein beispielloses Wachstum erleben, sondern auch eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung einer Zukunft spielen, in der menschlicher Einfallsreichtum und technologisches Können zum Wohle der Allgemeinheit zusammenfließen.
Die Reise zur Industrie 5.0 ist nicht nur ein technologischer Fortschritt, sondern auch ein Beweis für unsere kollektive Fähigkeit zur Innovation, Anpassung und zum Gedeihen im Angesicht des Wandels.