Was ist die Industrie 4.0?
- Data Science, Industrie 4.0
- digitalisation, industry 4.0, revolution
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Daniel Pellegrini
Definition des Begriffs Industrie 4.0
Mit Sicherheit fragen Sie sich, woher der Begriff Industrie 4.0 (I4.0) stammt und was unter diesem Begriff zusammengefasst wird. I4.0 reiht sich in die grossen Industrien des 19. und 20. Jahrhunderts ein, wobei sich diese, im Gegensatz zu ihren industriellen Vorgängern, keiner konkreten neuen Technologie bedient:
Hinter dem Begriff Industrie 4.0 versteht man, dass durch tiefgreifende Digitalisierung oder digitale Transformation jeglicher industrieller Produktion eine vierte industrielle Revolution erreicht werden kann. Die Digitalisierung soll dabei durch Vernetzung und Zusammenführung von neuen, sowie bereits bestehenden Technologien erreicht werden. Es handelt sich hier um eine intelligente Vernetzung von Maschine, Mensch und industriell ablaufenden Prozessen.
«Industrie 4.0» wurde erstmals im Rahmen der Hightech-Strategie der Deutschen Bundesregierung als Begriff geschaffen. «4.0» steht dabei stellvertretend für die bei einer Software übliche Versionsnummerierung. Somit wird ein Bezug zu den vorhergehenden Revolutionen geschaffen. Ebenfalls betont «Industrie 4.0» die grosse Bedeutung eines digitalen Umbruchs. Die dritte und vierte industrielle Revolution gleichen sich auf den ersten Blick. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass während der dritten industriellen Revolution in den 1970er Jahren der Computer im Mittelpunkt stand, während bei Industrie 4.0 das Internet und die damit verbundene Vernetzung und Nutzung von Big Data für Unternehmensentscheidungen im Vordergrund stehen.
Allerdings wird die Bezeichnung auch als kritisch betrachtet, da die Begriffe Industrie 1.0 – 3.0 erst nachträglich geschaffen wurden. Ebenfalls kritisiert wird die Tatsache, dass eine vierte industrielle Revolution ausgerufen wurde, bevor diese vollständig stattgefunden hat.
Die Grundprinzipien der Industrie 4.0
Menschen sowie Objekte, zum Beispiel Produktionsmaschinen, Transporteinrichtungen oder Endprodukte, die unmittelbar an der Produktion beteiligt sind, sind systemtechnisch miteinander verbunden. Dies gilt ebenso für alle Beteiligten innerhalb des Wertschöpfungsprozesses, zum Beispiel Hersteller und Lieferanten, welche ebenfalls miteinander vernetzt sind. Durch die Vernetzung soll erreicht werden, dass alle Objekte und Produktions-Beteiligte auf intelligente Weise reagieren und Daten untereinander austauschen können.
Transparenz bezüglich Informationen, mit dem Ziel, die reale Welt virtuell abzubilden.
Ermöglicht es, Probleme schnell zu lösen und fundierte Entscheidungen treffen zu können.
Maschinen und hergestellte Endprodukte sollen durch Sensoren und andere Kommunikationstechnologien dazu in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren. Zusätzlich werden die Daten an unterschiedliche IT-Systeme übermittelt, wodurch verschiedenste Unternehmensabteilungen in Echtzeit darauf zugreifen können.
Worin besteht der Mehrwert der Industrie 4.0?
Selbstoptimierung, Selbstdiagnose und Selbstkonfiguration und Kognition stellen automatisierte Abläufe dar, um entscheidungsrelevante Daten verfügbar zu machen. Dabei soll ein intelligentes, transparentes Netzwerk von Daten erschaffen werden. Ziel ist es, eine Unterstützung für komplexe Arbeitsschritte zu liefern, die den Menschen entlastet bzw. unterstützt. Durch die automatischen Abläufe soll die Produktivität eines Unternehmens gesteigert, gleichzeitig die Kosten gesenkt und die Produktion flexibler gestaltet werden.
«Smart Factory» – Das Unternehmen der Zukunft
Nach vollständiger Implementierung der Industrie 4.0 Standards in ein Unternehmen entsteht eine sogenannte «Smart Factory», bei der sich alle Maschinen eigenständig steuern und alle Abläufe innerhalb der Produktion automatisiert ablaufen, selbst wenn sich die vorgegebenen Rahmenbedingungen kurzfristig ändern sollten. Die Smart Factory wird im Sinne der Industrie 4.0 durch selbst optimierende Algorithmen gesteuert, wohingegen viele Unternehmen in der heutigen Zeit noch immer zentral gesteuert werden.
Die Technologien der Industrie 4.0
Um die bereits beschriebenen Grundprinzipien der Industrie 4.0 ausführen zu können, sind verschiedene Technologien notwendig. Im Folgenden werden ausgewählte Technologien aufgeführt:
Zur Übertragung von Daten in Echtzeit wird oftmals kein lokales Netzwerk, sondern das Internet verwendet. Zum Beispiel über Breitbandverbindungen oder das mobile Netzwerk 5G. Ebenfalls verwendet werden LPWAN (Low Power Wide Area Networks), NFC (Nahfeldkommunikation) oder RFID (Radio-Frequency Identitication).
Für sämtliche autonome Abläufe im Produktionsprozess wird künstliche Intelligenz benötigt. Wiederkehrende Situationen und Muster werden autonom erkannt und bei Bedarf Änderungen vorgenommen. Dies ist für ein Unternehmen, zum Beispiel in der Produktionsplanung oder in der Logistik, von grossem Interesse.
Ohne Robotik können Produktionsprozesse nicht automatisiert werden, woraufhin die Technologie vor allem in der Industrie 4.0 von Nutzen ist.
Da in der Industrie 4.0 grosse Datenmengen verarbeitet und untereinander ausgetauscht werden müssen, bietet eine Cloud-Lösung den Vorteil, dass die grosse Anzahl an Daten nicht intern abgespeichert, sondern über das Internet abgerufen werden kann
Wie bereits beschrieben, werden im Rahmen der Industrie 4.0 alle Objekte im Produktionsprozess mit Sensoren ausgestattet, wodurch eine hohe Datenmenge entsteht. Big Data hilft dabei, die Daten miteinander zu korrelieren und zu vereinheitlichen. Später machen verschiedene Predictive Analytics es möglich, aus den gesammelten und aufbereiteten Daten Prognosen zu erstellen.
Durch cyber-physische Systeme soll die reale Welt mit der virtuellen Welt, bestehend aus Prozessen und Objekten, verbunden werden. Die Objekte im Produktionsprozess erhalten dabei eine zweite, digitale Identität – einen sogenannten «digitalen Zwilling». Der Vorteil, der sich daraus ergibt, ist, dass die Objekte im Produktionsprozess digital gesteuert, getestet und optimiert werden können.
Das Zeitalter der Industrie 4.0 hat vor noch nicht allzu langer Zeit begonnen, wodurch es noch eine längere Zeit dauern wird, bis sich der Begriff «Smart Factory» weitgehend durchgesetzt hat. Wann die vierte industrielle Revolution sich grundlegend vollzogen haben wird, ist bisher noch nicht abzusehen.
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