Radikale Veränderungen: Welche Chancen die Industrie 4.0 bietet

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Radikale Veränderungen: Welche Chancen die Industrie 4.0 bietet

von Nils Heisterhagen

Intelligente Bauteile, erhöhte Effizienz, aber auch Jobverluste: Die Digitalisierung der Produktion ist eine schöpferische Zerstörung mit Chancen und Risiken. Für beides braucht es dringend politische Konzepte.

Industrie 4.0 soll die vierte Revolution in der Produktion sein. Die erste war die Mechanisierung der Produktion im 18. Jahrhundert, die zweite die Elektrifizierung der Produktion und die Einführung des Fließbandes am Ende des 19. Jahrhunderts, die dritte die beginnende Automatisierung der Produktion seit den Siebzigerjahren - und die vierte Revolution soll nun die Automatisierung vollenden.

Stufen der industriellen Entwicklung

  • Erste industrielle Revolution

    Die erste industrielle Revolution datiert man auf das Ende des 18. Jahrhunderts. Gekennzeichnet war sie durch die Einführung mechanischer Produktionsanlagen, die durch Wasser- und Dampfkraft angetrieben wurden. In dieser Zeit wurde auch der erste mechanische Webstuhl entwickelt.

    Quelle: Deutsche Bank Research Industrie 4.0 - Upgrade des Industriestandorts Deutschland steht bevor, Stand: Februar 2014

  • Zweite industrielle Revolution

    Die Erfindung erster Fließbänder in Schlachthöfen in den USA ist Symptom der zweiten industriellen Revolution. Die Verfügbarkeit elektrischer Energie für Produktionszwecke bedingte ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts die Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion.

  • Dritte industrielle Revolution

    In den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts automatisierte sich die Produktion weiter. Von diesem Zeitraum an wurde nicht mehr nur Arbeitsteilung betrieben, sondern ganze Arbeitsschritte wurden von Maschinen übernommen. Die Grundlage für diese Entwicklung war der Einsatz von Elektronik und IT.

  • Vierte industrielle Revolution: Industrie 4.0

    Die Industrie 4.0 soll die vierte industrielle Revolution werden. In der "intelligenten Fabrik" sollen Menschen, Maschinen und Ressourcen miteinander kommunizieren. Das jeweilige Produkt soll, gefüttert mit Informationen über sich selbst, seinen eigenen Fertigungsprozess optimieren können.

Die IT fusioniert dabei letztendlich komplett mit der Produktion. Physische und virtuelle Welt verschmelzen und schaffen eine neue, vernetzte und sich selbst steuernde Produktion und Logistik, bis hin zum Daten sendenden fertigen Produkt. Bereits heute greifen 80 Prozent aller Innovationen in der Produktionstechnologie auf die Integration von Informations- und Kommunikationstechnologien mit dem Maschinenbau zurück, wie das Zukunftsbild Industrie 4.0 des Bundesbildungsministeriums feststellt.

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Die Revolution ist in vollem Gange. Daher ist der Charakter der Industrie 4.0 auch eher evolutionär. Die Digitalisierung der Produktion ist ein Prozess, der sich durch neue Technologie aber nun rasant beschleunigen kann. Diese neuen Technologien werden unter dem Oberbegriff Cyber-Physical-Systems (CPS) zusammengefasst.

Vernetzung der Werkstücke

Diese CPS-Technologie bildet das Grundgerüst der smart factory, in der die Produktion sich selbststeuernd vollziehen soll. Grundbaustein der CPS-Technologie sind eingebettete Systeme. Dabei werden zum Beispiel Mikroprozessoren beziehungsweise Funkchips in Geräte, Gegenstände und Materialien eingebettet. Am Anfang der Produktion erhält der Rohling einen Funkchip, den sogenannten RFID-Tag (RFID steht für radio-frequency identification).

Was bedeutet Smart Factory?

  • Die intelligente Fabrik

    In der intelligenten Fabrik tauschen Menschen, Maschinen und Ressourcen miteinander Informationen aus. Sie kommunizieren mittels Funksender, Datenwolken im Internet oder im Intranet der Fabrik. Die Produktionsanlagen haben Diagnose- und Reparaturfähigkeiten. Die intelligente Fabrik organisiert sich damit selbst.

  • Was soll die Smart Factory besser können?

    Die Produktion soll flexibler werden. Der ständige Datenaustausch soll dazu führen, dass die Maschinen stets optimal ausgelastet sind. Kurzfristige Änderungen in der Nachfrage oder Ausfälle in der Wertschöpfungskette werden rasch kompensiert. In der Industrie 4.0 organisieren sich einzelne Fertigungslinien selbständig bedarfsgerecht. Fällt eine Maschine in dieser Linie aus, organisiert sich die Fertigung über einen alternativen Weg selbständig neu. Ändern sich etwa die Bestellungen oder die Mengen verfügbarer Rohstoffe, passen die Anlagen die Fertigung automatisch an die neuen Gegebenheiten an.

  • Was hat der Kunde davon?

    Weil Auftraggeber und Auftragnehmer ständig online Daten austauschen, können Kunden auch kurzfristig Änderungswünsche eingeben. Außerdem können individuelle Kriterien und Kleinserien bis hin zu Einzelstück schnell und kostengünstig realisiert werden.

Durch diesen wird der Rohling zum intelligenten Werkstück: Ihm kann das Wissen über seinen Herstellungsprozess und seinen Zweck einprogrammiert werden. Der Rohling weiß, was aus ihm werden soll, was an ihm noch alles bearbeitet werden muss, und wann der nächste Produktionsschritt ansteht. Die RFID-Technik ist zwar nur eine Basistechnologie von vielen, aber sie macht deutlich, worum es bei der Industrie 4.0 geht: um Vernetzung.

Das Material bekommt eine Identität

Diese Entwicklung der Vernetzung wird möglich, weil das Material nicht mehr nur Objekt ist, sondern Züge einer eigenen Identität bekommt. Das Material wird selbst aktiv und kann prinzipiell mit allen anderen Dingen vernetzt werden. Der IT-Konzern Cisco schätzt, dass im Jahr 2020 bereits 50 Milliarden Gegenstände und Menschen durch das Internet verknüpft sein werden. So entsteht das Internet der Dinge. Und darin liegen die Chancen der Digitalisierung, erzählt Olaf Sauer, der sich am Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung in Karlsruhe mit Automatisierung beschäftigt. „Die Potenziale der Digitalisierung können nur durch bessere Vernetzung ausgeschöpft werden.“

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