Industrie 4.0

„Industrie 4.0“ ist ein Spitzname für unser heutiges Zeitalter der digitalen Technologie in der industriellen Fertigung. Gekennzeichnet durch die Zusammenarbeit von Menschen und autonomer Arbeit entwickelte sich die vierte industrielle Revolution über die frühen Möglichkeiten von Computern hinaus und etablierte sich ab den frühen 2000er-Jahren eindeutig als eine neue Welle der Fertigung. Sie basiert auf Cloud Computing, intelligenten Werkzeugen und optimierter Automatisierung.

Wie sind wir also bereits bei der vierten industriellen Revolution angekommen?

„Industrielle Revolutionen“ sind historische Rahmenkonzepte, die dazu dienen, die technologischen Fortschritte moderner Werkzeuge im Verlauf der jüngeren Geschichte zu verstehen. Dieses Konzept stützt sich auf historische Belege aus mehreren westlichen Zivilisationen, beginnend etwa ab der Mitte des 18. Jahrhunderts, insbesondere aus Großbritannien, Europa und Nordamerika. Die industriellen Werkzeuge und Systeme, die wir heute noch in der modernen Fertigung verwenden, lassen sich bis auf den Industriekomplex zurückverfolgen, der sich ab den 1760er-Jahren zu entwickeln begann.

Die Verwendung dieses historischen Rahmenkonzepts sowie die Schlussfolgerung, dass sich das moderne Zeitalter derzeit mitten in der vierten industriellen Revolution befindet, wurden erstmals 2016 von der deutschen Bundesregierung

Erste Industrielle Revolution

Die erste Industrielle Revolution, von etwa 1760 bis 1840, war durch mechanische Energie, hauptsächlich Wasser- und Dampfkraft, in groß angelegten industriellen Betrieben gekennzeichnet. Durch die Nutzung unermüdlicher, kostengünstiger mechanischer Energie mussten Fabriken nicht mehr für jede Aufgabe eine Person beschäftigen; eine Maschine konnte in einem äußerst rentablen Maßstab produzieren und benötigte möglicherweise nur ein oder zwei Arbeitskräfte zu ihrer Bedienung.

Zweite Industrielle Revolution

Da Fabriken ihre Produktionszeiten verkürzten, konnten sie mehr Güter herstellen und in die Erweiterung ihres Absatzmarktes investieren, was wiederum eine höhere Nachfrage anregte. Auf diese Weise ist die Massenproduktion ein weiteres zentrales Merkmal der Zweiten Industriellen Revolution, die allgemein auf den Zeitraum von etwa 1871 bis 1914 datiert wird. Industrie 2.0 profitierte erheblich vom integrierten Ausbau der Telegrafen- und Eisenbahnnetze.

Bedeutende Erfindungen wie die allgemein verfügbare Elektrizität und das organisierte Fließband verbesserten die Fähigkeit von Fabriken, modernste mechanische Komponenten in menschliche Arbeitsabläufe zu integrieren.

Dritte Industrielle Revolution

Die Dritte Industrielle Revolution ist durch die ersten Einführungen von Computer- und Automatisierungstechnologien gekennzeichnet. Sie begann im späten 20. Jahrhundert, nachdem sich der technologische Fortschritt der Industrie nach den ersten beiden Weltkriegen verlangsamt hatte. Der erste motorbetriebene mechanische Computer, der Z1-Computer, wurde erfunden. Wissenschaftler erschlossen rasch das digitale Zeitalter durch Anwendungen der Binär- und Booleschen Mathematik.

Vierte Industrielle Revolution

Industrie 4.0 hat vieles mit Industrie 3.0 gemeinsam, da sie auf den Anwendungen von Computersystemen aufbaut. Der Begriff Industrie 4.0 wurde offiziell im Jahr 2016 geprägt; nach Ansicht der meisten Historiker begann sie jedoch bereits zu Beginn des 21. Jahrhunderts.

Insgesamt zeichnet sich Industrie 4.0 durch ihren Fokus auf Digitalisierung und Datenoptimierung aus, insbesondere durch Cloud Computing und das Industrielle Internet der Dinge. All diese Technologien wurden eingesetzt, um das zu verwirklichen, was als digitale Smart Factory bekannt ist. Genauer gesagt sind Cyber-Physische Systeme (CPS) die Triebkräfte der Spezifikationen von Industrie 4.0: Sie bilden die Grundlage für weitere in diesem Zeitalter relevante Technologien wie künstliche Intelligenz, Big Data, maschinelles Lernen und die additive Fertigung.

Anwendungen von Industrie 4.0

Es gibt nahezu unendlich viele Anwendungen der digitalen Transformation. Die Möglichkeiten der Industrie-4.0-Technologie überschneiden sich in zahlreichen Innovationsbereichen.

Hier sind die grundlegenden Triebkräfte hinter dem Vorstoß der Vierten Industriellen Revolution:

• die Smart Factory
• Robotik und künstliche Intelligenz
• Cloud-Anbindung und Netzwerkintegration
• Additive Fertigung
• Vorausschauende Wartung und Prognosen
• Die Verbreitung der Wissensökonomie

Sind wir sicher, dass es das vierte Zeitalter der Industrie ist?

Wir können beurteilen, wo wir innerhalb dieses Rahmens tatsächlich stehen, indem wir betrachten, wie stark unsere Systeme mit der Technologie integriert sind, die die Grenzen dieser industriellen Revolution definiert. Ein guter Indikator ist ein ausgewogenes Verhältnis zwischen vertikaler und horizontaler Integration.

Horizontale Integration

Das klassische Beispiel für horizontale Integration ist eine Fusion, bei der ein Unternehmen ein anderes Unternehmen derselben oder einer ähnlichen Branche übernimmt. In Industrie 4.0 ist das Kennzeichen horizontaler Integration die Verbreitung der globalen Wissensökonomie. Industrie 4.0 hat durch digitale Abläufe mittels Cloud Computing und der für das Supply-Chain-Management notwendigen sofortigen Kommunikation zur Globalisierung beigetragen. Heutzutage kann der Kundenstamm eines Unternehmens den gesamten Planeten umfassen, wenn es sich dafür entscheidet, entsprechend zu werben.

Vertikale Integration

Von vertikaler Integration spricht man, wenn ein Unternehmen mehr als eine Stufe der Lieferkette eines verarbeiteten Produkts oder einer Dienstleistung kontrolliert. Ein Beispiel aus der Fertigung: Stellen Sie sich ein Unternehmen vor, das nicht nur kleine Motoren herstellt, sondern diese anschließend fachgerecht zu größeren Wartungsgeräten zusammenbaut, die dann als Endprodukt verkauft werden.

Wenn es um Technologie im Zeitalter von Industrie 4.0 geht, ist ein guter Test für vertikale Integration zu prüfen, wie viele Prozesse entlang der Produktionslinie durch industrielle Innovation vollständig verändert wurden. Mit der Einführung automatisierter IoT-Geräte – von Sensoren über Schalter bis hin zu Tracking-Systemen – wird heute nahezu jeder Schritt eines industriellen Prozesses durch moderne Technologie unterstützt, die sämtliche Arbeitsabläufe und Prozesse aus mehreren Jahrzehnten zuvor, aus der Zeit von Industrie 3.0, ersetzt hat.

Spezifische Herausforderungen von Industrie 4.0

Ähnlich wie bei den anderen industriellen Revolutionen sind die Probleme der aktuellen Revolution verschärfte Versionen der Herausforderungen aus dem vorherigen Zeitalter. Es ist normal, dass sich entwickelnde historische Systeme unter Belastung aneinander reiben, aber es ist ebenso wichtig, sich der Schwächen des Lebens an der Spitze der industriellen Technologie bewusst zu sein.

1. Sicherheit: Wahrscheinlich das größte bestehende Problem innerhalb der industriellen Digitalisierung. Cybersicherheit muss eine Investition und eine Priorität sein. Da Vermögenswerte digitalisiert werden und Plattformen von Unternehmenskonzernen gemeinsam genutzt werden, steigt das potenzielle Risiko durch Hacker.

2. Erzwungene Interoperabilität: Da immer mehr Technologien (einschließlich Plattformen, Software, IoT-Geräte usw.) entwickelt werden, müssen Regierungen und Organisationen sicherstellen, dass die Unternehmen, die diese Technologien entwickeln, sie im besten Interesse der Kunden und nicht zur Monopolisierung einer Technologie durch ein Produkt gestalten. Eine stärkere Zusammenarbeit zwischen Softwaresystemen sowie eine bessere Integration zwischen IT und OT werden helfen, dieses Problem zu bekämpfen.

3. Unsicherheit in der Lieferkette: Aufgrund allgemeiner Probleme wie Umweltzerstörung, Erschöpfung natürlicher Ressourcen, politischer Instabilität und Arbeitskräftemangel sind globale Lieferketten zunehmend schwieriger zu koordinieren. Strategische Führungskräfte werden in Zukunft größere Schwierigkeiten haben, diese Herausforderungen zu berücksichtigen.

Wie wird Industrie 5.0 aussehen?

Einige Menschen in der industriellen Fertigung bezeichnen die Spitze der technologischen Prozesse gerne als „Industrie 5.0“. Sie argumentieren, dass die fünfte industrielle Revolution eine neue Ära des Arbeitens neben Robotern und anderen intelligenten Maschinen einläuten wird. Während Industrie 4.0 Robotik und intelligente Technologien für den menschlichen Betrieb umfasste, läutet Industrie 5.0 theoretisch eine neue Ära der Zusammenarbeit und des gemeinsamen Arbeitens mit Robotern ein.

Es ist definitiv etwas, worüber man nachdenken sollte, aber haben Sie nicht das Gefühl, dass Sie bereits zurückfallen, die meisten Branchenriesen betrachten die Anwendungen von Robotik, automatisierten Sensoren und intelligenter Technologie sowie die Interoperabilität zwischen Maschinen und Menschen weiterhin als Grundlage für Industrie 4.0.

Wer weiß? Vielleicht wird eine bisher unentdeckte Technologie in Zukunft einen unerwarteten Faktor zur Systemoptimierung hinzufügen.