Im Mittelpunkt der Industrie 4.0, die häufig auch als vierte industrielle Revolution bezeichnet wird, steht die Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsprozessen. Dank der Implementierung intelligenter Technologien sind zahlreiche Vorteile für Unternehmen zu erwarten. Die Umstellung birgt aber auch so manche Herausforderung. Nachfolgend werden die Kernelemente der Industrie 4.0 näher beleuchtet.
Was ist Industrie 4.0?
Das zentrale Merkmal der Industrie 4.0 ist die Vernetzung von physischen und virtuellen Systemen mit dem Ziel eines kontinuierlichen Datenaustauschs zwischen den Systemen. Dadurch wird es möglich, dass die einzelnen Systeme intelligent aufeinander reagieren. Weil die Systeme sich auf Basis der Datenanalyse zu einem gewissen Grad selbst steuern können, werden oftmals träge zentrale Produktionssteuerungselemente (teilweise) obsolet. Das hat, neben einer erhöhten Flexibilität, auch Produktivitätssteigerungen und Kostensenkungen zur Folge.
Welche technologischen Grundlagen sind für die Industrie 4.0 entscheidend?
Verschiedene Technologien bilden die Grundlage dafür, dass Unternehmen sich im Sinne der Industrie 4.0 transformieren. Ohne diese Technologien ist die angestrebte Vernetzung physischer und virtueller Systeme sowie deren Selbststeuerung nicht möglich. Dazu gehören:
Industrielles Internet of Things (IIoT)
Beim industriellen Internet of Things (IIoT) werden physische Systeme mit umfassender Sensorik ausgestattet und an das Internet angebunden. Dadurch können Daten in Echtzeit erfasst und ausgetauscht werden.
Künstliche Intelligenz
Mit künstlicher Intelligenz sind Algorithmen und Modelle gemeint, die Muster und Zustände erkennen, bewerten und daraus Ableitungen erstellen können. Relevant ist in diesem Zusammenhang auch das maschinelle Lernen.
Big Data
Big Data meint die Sammlung und Auswertung gigantischer Datensammlungen, die permanent über die Systeme geliefert werden. Aus diesen Daten lassen sich viele wichtige Erkenntnisse und Optimierungsmaßnahmen ableiten.
Cloud Computing
Cloud Computing ermöglicht es, die enormen Datenmengen, die im Zuge der Industrie 4.0 auflaufen, zu speichern. Klassische Rechenzentren können hierfür nur bedingt die erforderlichen Kapazitäten schaffen, weshalb sich Cloud-Lösungen, die via Internet genutzt werden, etablieren. Neben der Speicherkapazität bietet Cloud Computing weitere IT-Ressourcen on demand an.
Robotik
Intelligente Roboter sind ein wesentlicher Faktor für die zunehmende Automatisierung von Industrieprozessen.
Additive Produktionsverfahren (z. B. 3D-Druck)
Die sogenannte additive Fertigung ermöglicht es, dreidimensionale Objekte aus digitalen Modellen herzustellen. Diese Fertigungsverfahren erlauben größtmögliche Flexibilität bei maximalen Individualisierungsoptionen. Ein typisches Beispiel ist der 3D-Druck.
Digital Twins und Cyber-physische Systeme
Die Verknüpfung aus digitalen und physischen Systemen ist eine der wichtigsten Grundlagen für die zunehmende Automatisierung und Optimierung von Prozessen. So können zum Beispiel mithilfe eines digitalen Zwillings Optimierungen von Produktionsanlagen vorab simuliert werden, was Ausfallzeiten verringert und die Effizienz von Umstellungen erhöht.
Welche Vorteile bietet die Industrie 4.0?
Die Industrie 4.0 bietet für Unternehmen etliche Vorteile. Dazu gehören beispielsweise:
Vorteil 1: Durch die zunehmende Automatisierung werden Produktionsprozesse beschleunigt. Gleichzeitig sorgen regelmäßig umgesetzte Optimierungen für eine Effizienzsteigerung, während die Fehlerquote konsequent sinkt.
Vorteil 2: Mithilfe zahlreicher Sensoren kontrollieren die Systeme in der Industrie 4.0 nicht nur sich selbst, sondern auch die Produkte, die sie herstellen. Die kontinuierliche Überwachung sorgt dafür, dass die Qualität der Produkte steigt.
Vorteil 3: Durch Beispiele wie Predictive Maintenance können Wartungs- und Ausfallzeiten reduziert werden. Gleichzeitig sorgen intelligente Maschinen für eine optimale Ressourcennutzung, was Produktionskosten senkt und auch aus ökologischer Sicht überzeugt.
Vorteil 4: Die Industrie 4.0 ermöglicht es, innovatives Potenzial besser auszunutzen. Dank der zahlreichen Möglichkeiten, Optimierungen bereits vor der Umsetzung im physischen System virtuell zu testen, werden Investitionen in Innovationen weniger kostenintensiv und riskant.
Was sind die Herausforderungen der Industrie 4.0?
Für Unternehmen, die bislang nur begrenzt in die Vernetzung von physischen und virtuellen Systemen investiert haben, ist die größte Herausforderung der Industrie 4.0 meist finanzieller Natur. Daneben können weitere Aspekte eine Rolle spielen:
- Datensicherheit und Datenschutz
- Zeitaufwand aufgrund hoher Komplexität der Integration
- Qualifikationsanforderungen an die Arbeitskräfte
- Technologieabhängigkeit
Umso wichtiger ist es, individuelle Lösungen zu kreieren, die sich an den unternehmenseigenen Anforderungen und Möglichkeiten orientieren. Vielfach haben sich schrittweise Lösungsansätze bewährt, da diese ein geringeres Risiko bergen und gleichzeitig kleinere Investitionen auf einen Schlag erfordern. Hierbei sollte außerdem beachtet werden, inwiefern ältere Systeme aufgerüstet und/oder ergänzt werden können, um zusätzliche Kosten zu sparen.