Industrie 4.0

Einführung

Mit Industrie 4.0 wird die 4. Industrielle Revolution bezeichnet und stellt gegenwärtig ein Zukunftsprojekt dar, welches für einen Wandel der Produktionstechnik auf der Basis von Cyber-Physical Systems (CPS) steht. Darunter versteht sich die Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit informationsverarbeitenden Netzwerken, die das Internet darstellen. Die intelligenten, digital vernetzten Produktionsprozesse erzielen einen selbstorganisierten Produktionsprozess, welcher zur effizienten und flexiblen Produktion führt. Zusätzlich wird eine Individualisierung aller Produkte erreicht, in die die Geschäftspartner und Kunden integriert werden sollen.
Insgesamt sollen alle Komponenten, die am Wertschöpfungsprozess eines Produktes beteiligt sind, miteinander vernetzt werden und alle Daten eines Produktes in Echtzeit übertragen werden. Dies führt zu einer deutlich schnelleren Durchlaufzeit und reduziert darüber hinaus Kosten, da auftretende Probleme und Wartungen schneller erkannt und durchgeführt werden können. [1]

[1] Vgl. Plattform Industrie 4.0 (2015): Umsetzungsstrategie Industrie 4.0: Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0, URL: <https://www.bitkom.org/noindex/Publikationen/2015/Leitfaden/Umsetzungsstrategie-Industrie-40/150410-Umsetzungsstrategie-0.pdf> (abgerufen am 13.12.2016)

 

 

CYBER-PHYSICAL SYSTEMS UND DAS INTERNET DER DINGE UND DIENSTE

Industrie 4.0 setzt sich aus zwei wesentlichen Komponenten der Technologie zusammen: Cyber-Physical Systems sowie das Internet der Dinge und Dienste.
Cyber-Physical Systems umfassen sogenannte Eingebettete Systeme, welche in Produkte oder Maschinenkomponenten eingefügt werden, um eine Verknüpfung zu ermöglichen. Benutzt werden diese beispielsweise schon in der Automobilindustrie und ermöglichen dort Assistenzsysteme in Fahrzeuge. Ziel dieser eingebetteten Systeme ist die Sammlung von Daten oder der Abruf bereits gespeicherte Daten für die spätere Inbetriebnahme.
Das Internet der Dinge und Dienste hingegen bezeichnet die Vernetzung der Cyber-Physical Systems durch das Internet. Der Begriff Dinge kann in diesem Fall je nach Einsatzbereich unterschieden werden. Es können damit Computer, verschiedene Produkte, Menschen, Produktionsressourcen im Allgemeinen und vieles mehr gemeint sein. Diese verschiedenen Dinge sind miteinander vernetzt und interagieren in einem globalen Netzwerk untereinander. Durch die verbauten Cyber-Physical Systems sind jegliche Dinge eindeutig lokalisierbar und identifizierbar. Darüber hinaus können jegliche Informationen, welche benötigt werden, darüber abgerufen werden. [2]
Das Internet der Dienste bezieht sich auf Dienste, welche über das Internet angeboten werden. Ein bekanntes Beispiel stellen E-Mail-Dienste dar. Durch das Internet der Dinge soll mit Hilfe verschiedener Technologien eine Plattform entstehen, die für den Nutzer mitdenkt. Dadurch können Informationen gebündelter abgerufen werden, die die Prozesse in Unternehmen beschleunigen. Folgende Grafik stellt einen Gesamteindruck dar, in welcher Beziehung Cyber-Physical Systems und Internet der Dinge und Dienste stehen. [3]

 

[2] Vgl. Gabriel, Peter, Gaßner, Katrin & Lange, Sebastian (2010):  Das Internet der Dinge –Basis für die IKT-Infrastruktur von morgen Anwendungen, Akteure und politische Handlungsfelder. 1. Auflage. VDI Verlag: Berlin.

[3] Vgl. Bundesministerium für Bildung und Technologie (2010): Das Internet der Dienste, URL: <http://www.digitale-technologien.de/DT/Redaktion/DE/Downloads/Publikation/theseus-das-internet-der-dienste-broschuere.pdf?__blob=publicationFile&v=4> (abgerufen am 13.12.2016)

Big Data

Durch die beschriebene Vernetzung aller Produktionsprozesse kommt es zu großen Massen an Daten, die gespeichert und verarbeitet werden müssen. Dieses hohe Aufkommen der Daten wird in der Industrie 4.0 mit Big Data bezeichnet. Aufgrund der Globalisierung müssen diese Daten zusätzlich für mehrere Unternehmen mit weltweiten Standorten verfügbar sein. [4] Durch das hohe Aufkommen der Daten ist es eine große Herausforderung, die wichtigsten Daten herauszufiltern und diese an die richtige Stelle zu transportieren. Nur so ist es möglich diese Daten zu nutzen, um die Produktivität beim Herstellungsprozess zu erhöhen oder Auffälligkeiten und Unregelmäßigkeiten eines Produktes im laufenden Betrieb zu erkennen, um Ausfälle und damit verbundene Kosten zu vermeiden. [5] Auch dieser Prozess der Auswertung der Daten ist unter dem Begriff Big Data zu verstehen. Trotz der Perspektiven, welche sich durch Big Data Technologien eröffnen, kann es zu Datenschädigung oder Datenverlust kommen, welche erhebliche Folgen für die betroffenen Unternehmen haben kann. [6]

 [4] Vgl. Bayer, Martin (2011): Big Data - die Datenflut steigt, URL: <http://www.computerwoche.de/a/big-data-die-datenflut-steigt,1233674> (abgerufen am 13.12.2016)
[5] Vgl. Kienle, Frank (2015): Große Datenmengen sinnvoll auswerten, Ausgabe 08/2015
[6] Vgl. Bitkom (2014): Big-Data-Technologien - Wissen für Entscheider, URL: <https://www.bitkom.org/Publikationen/2014/Leitfaden/Big_Data_Technologien_Wissen_fuer_Entscheider/140228_Big_Data_Technologien_Wissen_fuer_Entscheider.pdf> (abgerufen am 13.12.2016)

Normen und Standards

Eines der wichtigsten Aufgaben der Vision Industrie 4.0 stellt die Schaffung einheitlicher Normen und Standards dar. Neben der Vernetzung von Maschinen, Produkten und Menschen soll zudem eine Vernetzung verschiedener Unternehmen, welche am Produktionsprozess beteiligt sind, erfolgen. Da die verschiedenen Unternehmen verschiedene Systeme zur Kommunikation und Datenerfassung verwenden, ist eine Standardisierung für eine firmenübergreifende Vernetzung notwendig. Zur Festlegung dieser Standards müssen die Nutzer von Automatisierungstechniken und deren Hersteller eng zusammenarbeiten. [7]

[7] Vgl. Pyper, Michael (2014): Dieselbe Sprache sprechen, Ausgabe 06/2014,

Rolle der Beschäftigten

Durch die Vision Industrie 4.0 werden zukünftig nicht nur große Änderungen im Produktionsprozess auftreten, sondern ebenfalls in der Arbeitswelt. Dazu gehören Umstrukturierungen im Bereich der Arbeitsorganisation, der erforderlichen Qualifikationen sowie eine generelle Veränderung der Arbeitsqualität. In welchem Ausmaß dieses stattfindet, ist von einzelnen Betrieben und deren Informatisierungsgrades abhängig.
Die fortschreitende Automatisierung des Arbeitsplatzes kann zur Folge haben, dass der Mitarbeiter durch überwiegend administrative und überwachende Tätigkeiten im Prozess seine Kompetenzen verliert. Diese Entfremdung des Arbeitsplatzes kann zu Kreativitäts- und Produktivitätsverlust führen. Trotz dessen kann die Maschine niemals den Menschen in der Produktion ersetzen, da es sich bei hochautomatisierten Systemen immer um Mensch-Maschine-Systeme handeln wird. [8]

[8] Bundesministerium für Bildung und Forschung (2016): Zukunft der Arbeit: Innovationen für die Arbeit von morgen, URL: <https://www.bmbf.de/pub/Zukunft_der_Arbeit.pdf> (abgerufen am 13.12.2016)