Industrie 4.0- Die vierte industrielle Revolution

 

Die industrielle Produktion befindet sich im Wandel. Der Begriff „Industrie 4.0“ steht dabei für einen Marketingbegriff der Bundesregierung und bezieht sich auf die Auswirkungen der Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. Alternativ ist hier auch von dem „Internet der Dinge“ die Rede.

Sogenannte „Smart Factories“ verknüpfen die Produktion mit modernen Informations- und Kommunikationstechniken. Beispielsweise können dabei Produktionsteile Informationen über die Verarbeitung enthalten, sodass die produzierende Maschine in einer Produktionslinie die unterschiedlichsten Produktvarianten herstellen kann.

Im Service Bereich sind auch zahlreiche Optimierungen möglich. So weisen Drucker auf kritische Patronenbestände hin und bestellen diese automatisch nach. Auch Hinweise auf Instandhaltung und Wartungsarbeiten können über alle möglichen Maschinen vermittelt werden.

Ziel der „vierten industriellen Revolution“ ist es eine global ausgerichtete Infrastruktur zu schaffen und die Produktion hinsichtlich Produktionskosten und Ressourceneinsatz weiter zu optimieren. Die Verknüpfungsmöglichkeiten durch das Internet haben dabei in den letzten Jahren immer weiter auch die industrielle Fertigung erreicht.

 

Geschichtlicher Hintergrund

Um die industrielle Entwicklung zu verstehen und deren rasantes wirtschaftliches Wachstum nachvollziehen zu können sollte man zunächst Schritt für Schritt die einzelnen Entwicklungsetappen betrachten.

Die erste industrielle Revolution:

Nennenswert für die industrielle Entwicklung ist die erste Phase, die sogenannte erste industrielle Revolution, welche sich Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelte und erste Innovationen brachte.

Prägend waren die ersten Massenproduktionen mit Hilfe von Maschinen, die anfangs noch durch den Menschen und später durch Wasser- und Dampfkraft angetrieben wurden. Die Transportmöglichkeiten wurden durch den infrastrukturellen Ausbau des Eisenbahnnetzes erweitert, wobei durch die Schwerindustrie neue Arbeitsplätze in den Fabrikhallen geschaffen worden sind.

 Die zweite industrielle Revolution: 

Anfang des 20. Jahrhunderts begann die nächste Phase der industriellen Entwicklung. Dabei hatte der Einsatz der Elektrizität besonderen Einfluss auf die Fließbandproduktion. Maschinen in den Fabrikhallen wurden nun hauptsächlich von Motoren betrieben. Die Transportmöglichkeiten erweiterten sich durch die Luftfahrt und Schiffe, die die Weltmeere überquerten, sodass die Anfänge der Globalisierung eingeleitet wurden. Automobile, Kleidung oder Lebensmittel wurden erstmals über Kontinente hinweg transportiert.

Die dritte industrielle Revolution:

Dieser Umbruch hatte wohl den größten Einfluss auf uns alle, welcher Mitte des 20. Jahrhunderts begann und den umfassendsten Kontrast zu den Anfängen der ersten industriellen Revolution bietet. Durch die Digitaltechnik und Computer befinden wir uns heute in einer digitalen Welt, in der die Menschen über soziale Netzwerke und neue Kommunikationstechnologien miteinander kommunizieren. Die zunehmende Tertiärisierung, also der Bedeutungsgewinn des Dienstleistungssektors, lässt sich auf die digitalen Entwicklungen zurückführen, wobei die Arbeitsplätze in den Fabrikhallen größtenteils durch Maschinen übernommen wurden.

 

Grundlagen der Industrie 4.0

Die Industrie 4.0 beziehungsweise das „Internet of Things“ (IoT) bietet die Möglichkeit der Vernetzung intelligenter Objekte, wobei es sich dabei um vielfältige Ausrichtungen handeln kann. Egal ob der eingangs beschriebene Drucker oder Werkstücke, die ihren Standort vermitteln. Der Informationsaustausch von Maschinen und weiteren technischen Objekten macht eine optimal abgestimmte Prozessplanung und effizienten Ressourceneinsatz möglich.

Grundlegend ist hierbei die „RFID-Technologie“. Dadurch wird gewährleistet das Geräte und Waren über Strich- oder 2D-Codes eine eigene Identifikation erhalten. Zusätzlich sorgen integrierte Sensoren dafür, dass reale Zustände erfasst werden. Mittels Aktoren können auf die wahrgenommenen Zustände reagiert werden.

Integriert werden die neuen Technologien in sogenannten „Smart Factories“, die sich den Herausforderungen der industriellen Produktion stellen. Dazu gehört beispielsweise die Notwendigkeit Ressourcen zu sparen oder die steigende Nachfrage nach individualisierbaren Produkten. Dank der „RFID-Technologie“ kommunizieren jetzt nicht nur Maschinen, sondern auch Werkstücke untereinander. Fertigungsanlagen sind so beispielsweise mit Diagnosesystemen ausgestattet, wodurch sich die Maschine für eine nötige Inspektion von selbst meldet.

Der kontinuierliche Austausch von Daten in der Smart Factory optimiert zusätzlich die Wertschöpfungskette. Diese steuert sich in Zukunft selbst. Möglich ist das durch die Digitalisierung, welche den Datenaustausch innerhalb und zwischen Unternehmen erleichtert. Die Kontrollmöglichkeiten in der Produktion werden durch die Vernetzung aller beteiligten Komponenten erweitert, wodurch aus diesen Daten der optimale Datenfluss ermittelt wird.

Daten werden aber nicht nur zwischen Unternehmen, sondern auch unter Maschinen ausgetauscht. Man bezeichnet diese Kommunikation als „Machine to Machine Kommunikation“ (M2M). Interne Prozesse und Produktionen werden dadurch optimiert, wobei vor allem die Effizienz erhöht wird. So kann beispielsweise durch „M2M“ die Fernwartung von Produktionsanlagen durchgeführt werden, wodurch Ausfälle minimiert werden.

In unserem Alltag ist diese Art der Kommunikation bereits auf vielfältigen Einsatzgebieten aktiv, beispielsweise in Form eines Stromzählers oder einer Alarmanlage.

 

Potenziale

Für Deutschland soll die neue industrielle Entwicklung zukünftige Entwicklungspotenziale schaffen, welche teilweise schon heute zur Anwendung kommen.

Das Bild der klassischen deutschen Fabrik hat sich seit der ersten industriellen Revolution vor 200 Jahren enorm gewandelt. Menschen werden hauptsächlich zur Instandhaltung der Maschinen eingesetzt, wobei die Produktion maschinell geschieht.

In der Fabrik der Industrie 4.0 koordinieren intelligente Maschinen Fertigungsprozesse, organisieren selbstständig Logistik- und Transportvorgänge oder bieten zahlreiche Service Leistungen. Die Vernetzung reicht dabei über Unternehmensgrenzen hinweg und beeinflusst alle möglichen Akteure der Wirtschaft.

Als Herausforderung gilt es den wachsenden Datenfluss durch die Digitalisierung der Industrie zu koordinieren. Es entstehen neue Schnittstellen zwischen Wirtschaft, Politik und Gesellschaft, sodass alle Akteure frühzeitig in den Prozess eingebunden werden sollten.

Das Potenzial der sich abzeichnenden Entwicklung in der Industrie ist neben der unternehmensunabhängigen Verknüpfung in der Wirtschaftlichkeit zu sehen. Die Lebensphase eines Produktes wird von der Entwicklung über die Fertigung und Nutzung bis hin zum recyclen bestimmt, wodurch die Wertschöpfungskette optimiert wird.

Des Weiteren können Produkte individuell an den jeweiligen Kunden angepasst werden. Als Beispiel: Sportschuhe mit maßgeschneiderter Sohle oder ein pass genaues und individuell gestaltetes Möbelstück.

Der Einsatz digitaler Technologien wird eine Vielzahl an neuen Geschäftsmodellen und Produkten zum Vorschein bringen. Diesbezüglich ist die anfangs erwähnte Ausrichtung der Produktionslinien zu nennen. Eine Produktionslinie muss nicht mehr auf ein Produkt festgelegt werden, wodurch ein vielfältiges Produktangebot entsteht.

 

Fazit

Digitale Technologien erreichen schon heute die industrielle Fertigung, wobei diese in Zukunft weitere Entwicklungspotenziale schaffen werden.

Unternehmens- und branchenübergreifend entstehen neue Schnittstellen in den Bereichen Wirtschaft, Politik und Gesellschaft, wodurch die Koordination des Datenflusses als zukünftige Herausforderung anzusehen ist.

Insgesamt trägt die Industrie 4.0 zu zahlreichen Optimierungs- und Anpassungsprozessen in der industriellen Produktion bei. Schonender Ressourceneinsatz sowie niedrigere Produktionskosten sind die beiden Hauptvorteile, welche aus der neuen Arbeitsweise von Maschinen hervorgehen. Die digitalen Verknüpfungsmöglichkeiten erweitern sich also nicht nur in unserem Privatleben, sondern gehen seit geraumer Zeit auch auf die industrielle Produktion über.