Industrie 4.0

Das Schlagwort „Industrie 4.0“ steht für die Verknüpfung aller Stationen eines industriellen Produktionsprozesses durch digitale Technologien.

In der intelligenten Produktion (Industrie 4.0) sind Maschinen, Anlagen, Bauteile, elektronische Lagersysteme oder Transporteinheiten miteinander vernetzt. Sie bearbeiten selbständig Aufträge durch die gesamte Wertschöpfungskette. Der Datenaustausch findet über Schnittstellen statt. Eine eigene Identität erhalten die „Dinge“ z.B. durch maschinenlesbare Codes (Barcode, EAN, QR-Code) oder durch Kleinstcomputer (RFID-Transponder) und Sensoren. Ergebnis: Anlagen koordinieren selbständig die Herstellung eines Autos, steuern Transportfahrzeuge und erledigen eigenständig Transportaufträge oder reparieren Maschinen.

Themen

Technische Lösungen

Viele der zur intelligenten Vernetzung benötigten Technologien stehen bereits heute schon zur Verfügung und müssen bei Bedarf eventuell noch für den Einsatz im konkreten industriellen Umfeld angepasst werden.

  • Zentrales Produktions- und Logistiksystem: Grundlage für die intelligente Vernetzung der Wertschöpfungskette sind zentrale Produktions- und Logistiksysteme. Diese “kennen” alle Schritte eines Produktionsprozesses. Sie können daher eigenständig entscheiden und handeln. Man kann diese Systeme als ein Netzwerk von „Smarten Maschinen“ verstehen, die untereinander Informationen über Aufträge und Zustände austauschen, um gemeinsam Abläufe und Termine zu koordinieren. Dabei kommunizieren sie auch mit erforderlichen Materialien und Bauteilen oder fertigen Produkten.
  • Kleinst-Computer (Embedded Systems): Voraussetzung dafür, dass ein solches zentrales Produktions- und Logistiksystem mit Materialien, Bauteilen oder fertigen Produkten kommunizieren kann, ist, dass diese mit Kleinst-Computern ausgerüstet werden (RFID-Chips oder Embedded Systems). Mit deren Hilfe kann ein zentrales Produktions- und Logistiksystem sie identifizieren, bei Bedarf ansteuern, aus dem Lager anliefern und zur rechten Zeit in den Produktionsprozess einbeziehen.
  • Sensoren: Die automatisierte Produktion ist ohne eine ausgereifte Sensorik – einschließlich Bilderkennung – nicht denkbar. Sensoren messen und kontrollieren Zustände und Veränderungen der Umgebung oder von technischen Systemen.
  • QR-Code: Der QR-Code ist eine weiterentwickelte Variante des Barcodes (2D-Barcode) und besteht aus einem quadratischen Feld von weißen und schwarzen Punkten. Anders als der Barcode (1D-Barcode mit Strichen) kann der QR-Code auch dann noch gelesen werden, wenn er teilweise verschmutzt oder zerstört ist.
  • Augmented Reality: Bei Augmented Reality (erweiterte Realität) werden dem Nutzer zusätzliche Informationen in sein Blickfeld eingeblendet. Sie können ihm z.B. bei der Wartung und Bedienung von Maschinen helfen. Große Konzerne forschen derzeit an Datenbrillen, die dem Benutzer individuell anpassbare Informationen zu seiner Tätigkeit liefern: beispielsweise die Baupläne des zu reparierenden Produkts oder passende Video-Reparatur-Tutorials.
  • Standards: Dafür, dass diese Kommunikation reibungslos funktioniert, müssen alle beteiligten Komponenten dieselbe „Sprache sprechen“. Dies verlangt von den Herstellern und zuständigen Mitarbeitern in Unternehmen ein entsprechendes Fachwissen.
  • Robuste Netze: Unabdingbar für eine Vernetzung der Wertschöpfungskette sind verfügbare und echtzeitfähige kabel- und funkgestützte Kommunikationsnetzwerke. Die aus dem Internet bekannten Breitbandnetzwerke bilden das Rückgrat für die Industrie 4.0-Anwendungen in der Fabrik. Sie müssen hohe Datenübertragungsraten bei hohen Datenmengen im industriellen Umfeld zur Verfügung stellen.
  • Cloud Computing: Zentrale Produktions- und Logistiksysteme müssen wesentlich größere Datenmengen verarbeiten, als sie in der herkömmlichen betrieblichen Praxis und deren innerbetriebliche Server anfallen. Unternehmen, die die Verarbeitung dieser großen Datenmengen (Big Data) nicht selbst bewerkstelligen wollen, können dafür Cloud-Computing-Lösungen nutzen.
  • Digitalisierung aller Geschäftsprozesse: Ein smartes Unternehmen funktioniert nur, wenn auch die übergeordneten Geschäftsprozesse digital werden. Viele Formulare lassen sich digital deutlich schneller und einfacher verarbeiten. Gerade hier liegt eine relevante Schnittstelle zum Kunden. Am Beispiel der großen Online-Händler wird ersichtlich, dass der Bestellvorgang durch ein Online-Formular sowohl zeitlich als auch bürokratisch erheblich verschlankt und damit im Sinne des Kunden auch erheblich beschleunigt wird.
  • IT-Sicherheit: Sensible Datenmengen verlangen entsprechend weitgehende Sicherheitsvorkehrungen. Das betrifft zum einen den Datenschutz von Mitarbeitern und Geschäftspartnern, zum anderen die (wettbewerbsrelevanten) Daten über das Unternehmen selbst und seine Produkte.