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Industrie 4.0: Das steckt wirklich hinter dem Hype-Begriff

Vernetzte Fertigung: Industrie 4.0 bei Bosch. (Foto: Bosch)
Lesezeit: 5 Min.
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Gefühlt kommt kein Stand auf der Hannover Messe ohne das Buzzword Industrie 4.0 aus. Doch so unterschiedlich die Betätigungsfelder der Unternehmen, so differenziert auch das Verständnis des Begriffs. In unserer Themenwoche Industrie 4.0 erklären wir, was es damit auf sich hat.

„Wir machen Industrie 4.0 – seit 1950“, verkündete bereits vor zwei Jahren ein großer deutscher Maschinenbauer in großen Buchstaben als Motto seines Messestandes anlässlich der Hannover Messe. Und so ganz falsch mag das Unternehmen damit auch nicht gelegen haben – denn die hinter Industrie 4.0 stehende Idee ist ein Phänomen, das in Ansätzen bereits seit vielen Jahren in der industriellen Produktion Einzug hält. Im Kern ist Industrie 4.0 die Verzahnung von Informationstechnologie und Produktion, die im Rahmen der Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft weiter Fahrt aufgenommen hat (und auch heute noch eher am Anfang steht und erst durch das Hinzukommen künstlicher Intelligenz ihr volles Potenzial entfalten wird).

Obwohl der Begriff inzwischen zu einer Marketing-Allzweckwaffe geworden ist, verbergen sich dahinter einige Ideen, die die Produktionsprozesse in Zukunft nachhaltig prägen werden – und das international und über alle wichtigen Branchen und Produktionsfelder hinweg: Wertschöpfungsprozesse durch eingebettete Systeme, (weitgehend) autonome Systeme und ein hoher Grad an Individualisierung der Produktion. Unterstützt wird das alles durch mit Chips versehene Maschinenbestandteile und Werkstücke, die im Rahmen cyberphysischer Systeme (CPS) arbeiten und auch die gesamte Warenlogistik einschließen. Im Rahmen des Prototyping und der Individualisierung von Werkstücken und Teilen spielt zudem der 3D-Druck eine wichtige Rolle. Betroffen hiervon ist der gesamte Verlauf einer Produktion: vom Bau der Anlage über deren Unterhaltung und Wartung bis hin zur Verifizierung der sachgemäßen Produktion.

Smart Factory als Erscheinungsform von Industrie 4.0

Die vierte industrielle Revolution ist vor allem geprägt durch die Digitalisierung und die intelligente Fabrik (Smart Factory), die einen Teil der Entscheidungen eigenständig anhand vorgegebener Rahmenbedingungen trifft und regelbasiert mit immer weniger Personal auskommt. Das muss dafür in Zukunft weniger über Kenntnisse des produzierenden Gewerbes verfügen als vielmehr in der Lage sein, IT und Produktion in Einklang zu bringen. Es wäre insofern Augenwischerei, abzustreiten, dass die fortschreitende Industrialisierung im Sinne der Industrie 4.0 Arbeitsplätze kosten wird. Geschaffen werden zwar auch etliche neue, aber doch in geringerer Zahl und mit deutlich ausgeweiteten Anforderungen. Vereinfacht gesagt wird der einfache Bandarbeiter, den es ohnehin schon in vielen Werken immer weniger gibt, ersetzt durch den zu vielem fähigen, gut ausgebildeten Mitarbeiter, der je nach individuellem Auftrag unterschiedliche Werkstücke fertigen kann.

Anders als in Mitteleuropa und insbesondere in Deutschland, wo die produzierenden Unternehmen auf eine große Zahl an exzellent ausgebildeten Mitarbeitern in der Produktion zurückgreifen können, ist dies insbesondere in den USA nicht flächendeckend der Fall. Die Folge ist hier eine höhere Nachfrage nach Augmented-Reality-Lösungen zur Anlagenwartung und -reparatur. Denn insbesondere mit Kameraübertragung an eine zentrale Stelle lassen sich Veränderungen in der Anlage auch von weniger individuell geschulten Mitarbeitern ausführen. Hinzu kommt: Durch eine solche Übertragung können Vorgänge hervorragend dokumentiert werden – zum einen für Gewährleistungszwecke und den Nachweis, dass ein Einbau sachgemäß vorgenommen wurde, zum anderen als Vorlage für den nächsten anstehenden Austausch.

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Doch auch oberhalb dieser auf den einzelnen Mitarbeiter verstandenen Sichtweise bringt Industrie 4.0 eine Vielzahl von auf die Produktion bezogenen Vorteilen. Dazu gehören verbesserte Anlagenplanung, Simulation von Anlagen per digitalem Zwilling, Predictive Maintenance, also die Voraussage über die Haltbarkeit bestimmter Anlagenteile oder auch Big Data in Form von Datenerfassung und –verarbeitung in Echtzeit. Das ermöglicht zu jeder Zeit ein aussagekräftiges Monitoring über den Zustand der Anlage, die Produktionszahlen sowie eventuelle Optimierungsfaktoren. Gerade in Hinblick auf die Fehleranfälligkeit bringt die Datenanalyse immense Vorteile gegenüber bisherigen Produktionsverfahren.

Auf der nächsten Seite erfährst du, wie Industrie 4.0 und IoT dazu beitragen, dass Roboter und menschliche Mitarbeiter besser zusammenarbeiten.

Die Zusammenarbeit menschlicher Arbeitskräfte mit Robotern ist eines der Hauptziele der Industrie 4.0. (Bild: Zapp2Photo / Shutterstock)

Losgröße 1 als erklärtes Ziel von Industrie 4.0

Kern von Industrie 4.0 ist aber auch ein höherer Grad an Individualisierung, bis hin zu Losgröße 1, also einer hochindividualisierten Produktion, die auf Bestellung jedes Einzelstück fertigen lassen kann. Das ist nicht nur dank geringerer Umrüstzeiten der Maschinen und Anlagen möglich, sondern selbst diese Umrüstung erfolgt im Idealfall weitgehend automatisiert. Diese Individualisierung deckt nicht nur die Bedürfnisse des einzelnen Kunden besser ab, sondern dient auch zur Analyse einzelner Anlagenteile bis hin zu Sensoren oder anderen Bauteilen. Eine wichtige Frage ist dabei, wem die hierdurch gewonnenen Daten gehören – dem Betreiber der Anlage oder dem Hersteller des jeweiligen Bauteils.

Auch Themen wie Safety und (IT-) Security spielen hier eine wichtige Rolle. Gerade die interaktive Zusammenarbeit von menschlichen Produktionsmitarbeitern und Robotern birgt eine Reihe von Haftungsfragen, ähnlich wie wir dies bei selbständig agierenden Fahrzeugen erleben. Und auch der steigende Grad an Automatisierung (gar nicht mal unbedingt im Sinne künstlicher Intelligenz verstanden) sorgt für eine Vielzahl an Haftungsrisiken. Darüber hinaus bringt der hohe Grad an Vernetzung und Zugriff auf Anlagedaten von überall her auch Probleme im Bereich der IT-Sicherheit mit sich. Denn naturgemäß verfügt eine im Sinne der Industrie 4.0 durchdeklinierte Anlage über so umfangreiche Zugänge von außen, dass die Gefahr der gezielten Sabotage wächst. Hiervor warnen im Übrigen nicht nur all jene Kräfte, die mit der nachhaltigen Absicherung solcher Schwachstellen ihr Geld verdienen.

Hannover Messe: Größte Industrie-4.0-Werkschau der Welt

Dass die Hannover Messe zu einer Industrie-4.0-Werkschau geworden ist, kommt nicht von ungefähr. Schon traditionell sind auf der größten Industriemesse der Welt all jene Hersteller vertreten, die im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus, der Spezialmaschinen, Sensoren und Messinstrumente, des Elektronikequipment und der Verfahrenstechnik die Nase vorne haben. Und hier hat die deutsche Industrie nach wie vor gute Karten, weltweit Normen und Standards zu setzen. Geschuldet ist dies zum einen der Tatsache, dass Unternehmen wie Siemens, ABB, Festo oder Endress+Hauser in vielen Bereichen der Industrie federführend in Europa und weltweit sind und im Rahmen von internationalen Anlagen durchaus ein Gegengewicht zu den US-Mitbewerbern darstellen. Zum anderen ist das Know-how und der Ruf deutscher Unternehmen in der industriellen Produktion gerade im asiatischen Raum und in anderen Emerging Markets immer noch nahezu unantastbar, auch wenn gerade China in Bezug auf Genauigkeit und Produktqualität gerade in den letzten fünf Jahren sehr aufgeholt hat.

Und noch etwas kommt hinzu: Auch wenn der US-Markt im Maschinen- und Anlagenbau weiterhin der größte weltweit bleibt (obewohl China im Hinblick auf Greenfield-Anlagen deutlich aufholt) sind es insbesondere europäische Unternehmen, beispielsweise der Chemiewirtschaft, der Metallverarbeitung und der Automotive-Branche, die entsprechende Anforderungen in Hinblick auf Kompatibilität und Übertragungsstandards stellen. So entstehen weltweit (teilweise sogar sehr ähnliche) Anlagen oder werden im Rahmen von Retrofit-Maßnahmen auf den neuesten Stand gebracht.

Abgesehen davon hat die Hannover Messe als weltweit bedeutende Industriemesse gerade in diesem Jahr gute Chancen, der Cebit nach mehr als 20 Jahren den Rang abzulaufen, weil die Computermesse mit ihrem erneuten Wandel (weg von der seriösen bis langweiligen B2B-Kontaktbörse, hin zu einem IT-Happening à la SXSW mit Zeltmöglichkeit auf dem Messegelände) einige etablierte Firmen vor den Kopf stößt. Insbesondere viele B2B-orientierte Industrieunternehmen erwarten daher eher auf der Hannover Messe die für sie stimmige Besuchermischung.

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