Industrie 4.0 - Intelligente Vernetzung und Selbststeuerung

  • Industrie 4.0 bezeichnet die im Rahmen der allgemeinen digitalen Transformation voranschreitende intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie unter Zuhilfenahme verschiedener Informations- und Kommunikationstechnologien.

    Industrie 4.0

    Wenn sich Maschinen, industrielle Prozesse und menschliche Akteure intelligent vernetzen und statt dem Menschen die Bauteile mit der Fertigungsanlage kommunizieren, eigenständig Material nachbestellen oder Reparaturen einleiten - dann ist die Rede von Industrie 4.0. Um die Vorteile und Potenziale der digitalen Revolution auszunutzen, gibt es für Unternehmen – beispielsweise im Transportwesen, in der Fahrzeugkonstruktion oder im Maschinenbau – zahlreiche Anwendungsoptionen für die digitale Vernetzung.

    Vernetzung und Selbststeuerung

    Im Mittelpunkt des Trends zur Digitalisierung der Industrie stehen zwei Entwicklungen: Vernetzung und Selbststeuerung. Nur mit vernetzten Systemen lassen sich Daten, also Informationen austauschen und nur so können Objekte intelligent aufeinander reagieren.

    Während Informationen bisher in IT-Systemen gesammelt und vom Menschen ausgewertet und gegebenenfalls angepasst wurden, ist der Ablauf in der "Smart Factory" ein anderer: Hier sind alle Maschinen und Güter mit Sensoren ausgestattet, die ständig sowohl untereinander als auch mit anderen Systemen kommunizieren. Die Maschinen steuern sich selbstständig und intelligent, das bedeutet beispielsweise, dass jede Maschine den Lagerbestand aller Bauteile kennt. Sind auch die Lieferanten in die Vernetzung eingebunden, schickt das System automatisch eine Bestellung an den Lieferanten, sobald ein Bestand zur Neige geht.

    An die Stelle der herkömmlichen Zentralsteuerung tritt also auf dem Weg zur Automatisierung von Fabriken eine dezentrale Steuerung aller Prozesse. Diese Entwicklung nutzt Roboter und Maschinen nicht wie bisher als bloße Automaten und zur ständigen Wiederholung derselben Arbeitsschritte. Stattdessen treffen sie auf der Grundlage der Vernetzung aller Produktionsprozesse und der Versorgung mit Echtzeit-Daten selbstständige Entscheidungen. Das Potenzial dieser digitalen Transformation liegt in der Optimierung von Logistikprozessen innerhalb der Unternehmen sowie in den verschlankten Prozessen über die gesamte Lieferkette hinweg.

    Technologien

    Um eine erfolgreiche Kommunikation zwischen Anlagen und Bauteilen zu gewährleisten, ist es nötig, jedes zu vernetzende Objekt neu auszustatten. Industrie 4.0 gibt es nur dank des Internet of Things (IoT), ein Begriff, der den Einbau von Sensoren in Objekte sowie die Nutzung digitaler Technologien und Informationswege wie beispielsweise RFID-Chips bezeichnet. Der Name ist Programm, denn die Kommunikation zwischen Menschen, Maschinen, Kunden und Lieferanten funktioniert nur über das Internet. Daher braucht es einen leistungsstarken, schnellen Mobilfunkstandard – 5G ist hierfür ein vielversprechender neuer Ansatz.

    In einem zweiten Schritt werden aus den so gesammelten Produktions- und Prozessdaten alle Abläufe in einem Unternehmen in Form sogenannter "digitaler Zwillings" virtuell nachgebildet. Eine Übersicht über alle aktuell vorgehenden Prozesse ist so jederzeit möglich, außerdem lassen sich auf diese Weise Änderungen in der Produktion oder Transportkette und ihre Auswirkungen virtuell simulieren. Mögliche Optimierungen können so einfach und schnell überprüft und Fehler verhindert werden. Letztlich spart dies die Unternehmen viel Zeit und Geld.

    Auf dem Weg zur Industrie 4.0: Perspektiven

    Die Umsetzung von Industrie 4.0 ist ein komplexes Vorhaben – denn je mehr Abläufe digitalisiert und vernetzt werden, desto mehr Schnittstellen entstehen zwischen den betreffenden Objekten und Akteuren und desto wichtiger wird der Einsatz einheitlicher, kompatibler Softwares. Auch das Thema IT-Sicherheit spielt eine zentrale Rolle, denn nur wenn Daten sicher gespeichert und ausgetauscht werden können, kann das Internet of Things sie sich zunutze machen.

    Mit der Künstlichen Intelligenz (KI) von heute ist das Sammeln von Daten in viel größerem Ausmaß als bisher möglich. Diese Daten müssen jedoch auch ausgewertet werden - dafür braucht es spezialisierte Fachkräfte mit dem richtigen Know-how.

    Durch die Industrie 4.0 werden nicht nur maschinelle Abläufe in der Fertigung optimiert, sondern ihre Anwendung kann ganze Unternehmen verändern. Die digitale Transformation ermöglicht beispielsweise die individuelle Produktion, die bisher gar nicht umzusetzen gewesen wäre. Eine veränderte Produktion wiederum macht Anpassungen in anderen Unternehmensbereichen wie Marketing, Vertrieb und Geschäftsprozesse nötig.

    Chancen der digitalen Transformation in der Industrie

    Während viele Unternehmen schon heute kaum noch auf digitale Lösungen verzichten können, sind die Abläufe in anderen Betriebe so komplex, dass ihre Digitalisierung noch eine Weile dauern wird. Früher oder später betrifft die digitale Transformation aber alle – weshalb Unternehmen sich frühzeitig mit dem Thema auseinandersetzen sollten.

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