Was bedeutet Industrie 4.0?

Der Begriff „Industrie 4.0“ ist in aller Munde. Aber was verbirgt sich eigentlich dahinter? Und was war davor?

Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution. Nach der Mechanisierung (Industrie 1.0), der Massenproduktion (Industrie 2.0) und der Automatisierung (Industrie 3.0) hält nun das Internet der Dinge und Dienste Einzug in die Produktion. Industrie 4.0-Technologien ermöglichen herausragende Wachstumschancen und Wettbewerbsvorteile für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Prognosen gehen davon aus, dass Unternehmen  mittels Industrie 4.0 ihre Produktivität um ca. 30 Prozent steigern können.

Social Machines

Ähnlich wie in sozialen Netzwerken im Internet tauschen intelligente Maschinen Informationen untereinander aus. Sie können sich selbstständig organisieren und gemeinsam Abläufe und Termine koordinieren. Dadurch wird die Produktion flexibler und effizienter. Zudem kommunizieren die Maschinen direkt mit allen IT-Systemen des Unternehmens. Dadurch ist ein durchgängiger Informationsfluss zum Beispiel zum Vertrieb oder der Entwicklungsabteilung gegeben.

Global Facilities

Nicht nur innerhalb einer Produktionsstätte tauschen Maschinen Daten miteinander aus. Die Maschinen eines Unternehmens werden auch mit Systemen von Zulieferern und Kunden vernetzt. Sie können dadurch auf mögliche Abweichungen eigenständig reagieren. Fällt ein Lieferant aus, werden alternative Lieferanten hinsichtlich ihrer Kapazitätsauslastung oder Kosten in Echtzeit analysiert und automatisch beauftragt.

Augmented Operator

In der Smart Factory bleibt der Mensch zentraler Bestandteil der Produktion. Er steuert und überwacht als „Augmented Operator“ die Fertigungsabläufe des Produktionsnetzwerks. Mit Hilfe von IT-basierten Assistenzsystemen wie z.B. einer Datenbrille kann der „Augmented Operator“ seine Sicht auf die reale Fabrik „virtuell“ erweitern (augmented reality = erweiterte Realitätswahrnehmung).  Solche Assistenzsysteme können zudem auf die individuellen Möglichkeiten und Bedürfnisse der Mitarbeiter angepasst werden und bieten das Potenzial, ältere Menschen länger in das Berufsleben einzubinden.

Smart Products

Jedes Smart Product führt z.B. mit Hilfe von winzigen RFID-Chips Daten über Betriebs- und Produktzustände für sein eigenes virtuelles Abbild mit sich. Diese Informationen werden je nach Einsatzzweck während der gesamten Lebensdauer des Produkts gesammelt, aktualisiert und ausgewertet, vom ersten Produktionsschritt über die Nutzung beim Kunden bis hin zum Recycling. Schon der Rohling eines Produktes kennt seinen Auftraggeber wie Auftragsdaten, seinen aktuellen Zustand und die Produktionsschritte, die ihm zum fertigen Produkt noch fehlen. Zum Beispiel kann er den Maschinen selbständig mitteilen, welche Form er haben muss oder ob er rot oder blau lackiert werden soll. Auf diese Weise kann ein Kunde sein Produkt viel individueller mitgestalten, und das bei gleichbleibenden oder sogar geringeren Kosten.

Virtual Production

Neben der realen Produktionsstätte wird ein digitaler Zwilling der Smart Factory samt aller Produkte und Ressourcen existieren. Durch die digitale Abbildung können sämtliche Produktionsprozesse virtuell simuliert werden. Der Bildschirm zeigt dann alternative Fertigungsabläufe und das Optimierungspotenzial der Produktionslinien. Zusätzlich ist es möglich, die Produktion in Echtzeit aus der Ferne zu steuern und zu überwachen. Zwar gibt es schon heute virtuelle Abbilder realer Fabriken, aber sie sind noch nicht in Echtzeit gekoppelt – Veränderungen im virtuellen Abbild führen nicht unmittelbar zu Veränderungen in der realen Fabrik und umgekehrt.

Smart Services

Industrie 4.0 endet nicht an den Fabriktoren. Denn intelligente Produkte steuern nicht nur aktiv ihren eigenen Produktionsprozess, nach Auslieferung an den Kunden sind sie auch Plattform für neue Geschäftsmodelle. Zukünftig wird es Milliarden intelligenter Produkte geben, die während ihrer Nutzungsdauer mit dem Internet verbunden sind und riesige Datenmengen (Big Data) über den eigenen Betriebs- und Produktzustand in einer Datencloud abspeichern. Dank der gewonnenen Daten können Produkte optimiert werden. Zudem verknüpfen lernende Algorithmen die gelieferten Daten zu neuen Informationen (Smart Data). Sie bieten die Grundlage, um dem Kunden neben dem physischen Produkt, individuelle datenbasierte Dienstleistungen (Smart Services) anzubieten. Beispielsweise kann ein Betreiber von Diagnosegeräten Daten über den gesamten Bestand der in seiner Verantwortung betriebenen Geräte sammeln und auswerten und daraus neue Services, etwa einen Diagnosevorschlag, generieren. Im Vergleich zu gegenwärtigen Geschäftsmodellen wird die zugrundeliegende Datenbasis um ein Vielfaches höher sein.

Industrie 4.0: Wenn das Werkstück die Produktion steuert (Quelle: ZVEI)