Radikale Veränderungen Welche Chancen die Industrie 4.0 bietet

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.

Wo die Vernetzung die Welt erobert
Mini-Computer erobern die WeltWenn es nach dem Willen der Telekomkonzerne geht, wird es in absehbarer Zukunft nur einen Schlüssel für unser modernes Leben geben: das Smartphone und oder das Tablet. Die Mini-Computer für die Akten- oder Westentasche erfreuen sich immer größerer Popularität - vier von fünf Kunden entscheiden sich derzeit beim Kauf eines neuen Handys für die internetfähige Variante, im abgelaufenen Jahr gingen allein in Deutschland über 20 Millionen Stück über den Ladentisch. Quelle: dapd
Die massenhafte Verbreitung ermöglicht ganz neue Geschäftsbereiche: Künftig sollen etwa Mietwagenkunden mithilfe von Smartphones den Weg zu ihrem Fahrzeug finden und dieses damit öffnen. Auch beim Bezahlen an der Supermarktkasse und beim Öffnen der Haustür (wie etwa bei Sharekey) sollen zunehmend mobile Computer zum Einsatz kommen. Textdokumente, aber auch Musik und private Fotos werden in externen Rechenzentren (Cloud) abgelegt und können dort mittels stationierter Software bearbeitet und jederzeit von jedem Ort abgerufen werden. Quelle: Presse
Um die technischen Voraussetzungen zu schaffen, investieren Telekom & Co. derzeit Milliarden in den Ausbau der Cloud und der mobilen Breitbandnetze. Schließlich müssen die explosionsartig wachsenden Datenmengen transportiert werden. Die Bedrohung dieser schönen neuen Welt kommt aus dem Netz selbst: Ein Hackerangriff gilt als Horrorszenario. Quelle: dpa
Am Puls des Baggers Mit der Kraft mehrerer Hundert PS wühlt sich der riesige Schaufelbagger durch das Gelände des Tagebaubergwerks irgendwo in Südamerika. Tonnen von Geröll werden stündlich bewegt - Schwerstarbeit für die Maschine. Während der Bagger Lkw um Lkw belädt, funken Sensoren Dutzende Messdaten über Öl- und Wasserdruck, Motorleistung und Verbrauch in ein über tausend Kilometer entfernt gelegenes Rechenzentrum. Quelle: REUTERS
Dort werden die Daten gesammelt, aufbereitet, mit anderen Leistungskennziffern abgeglichen und an den Hersteller des Baggers weitergeleitet. Der kann nun rechtzeitig erkennen, wann es wieder Zeit ist für eine Wartung oder wann ein Verschleißteil ausgewechselt werden muss. Der Servicetechniker vor Ort wird rechtzeitig in Marsch gesetzt, notfalls gleich mit dem passenden Ersatzteil. Das spart Zeit und Kosten, weil das schwere Gerät nur für kurze Zeit unproduktiv im Gelände steht. Quelle: obs
Die Fernüberwachung von Maschinen, Transportunternehmen und Gütern ist unter anderem für den britischen Mobilfunkanbieter Vodafone Teil der Strategie bei der Maschinenkommunikation. Ähnlich wie beim vernetzten Auto wird für die Einsätze ein speziell für die M2M-Kommunikation entwickelter Chip eingesetzt. Er ist kleiner als die, die in jedem üblichen Mobilfunkgerät stecken, aber deutlich robuster: Der SIM-Chip entspricht Industrieanforderungen, ist fest verlötet, korrosionsbeständig, verfügt über eine längere Lebensdauer und übersteht auch hohe Temperaturschwankungen. Er funktioniert auf vielen Netzen weltweit und wird daher auch für die Überwachung von Containern eingesetzt, die rund um den Globus schippern. Quelle: dpa
Das vernetzte Heim Die Vision hat was Bestechendes: Bequem vom Sofa aus öffnet der Hausbesitzer mit Hilfe eines kleinen Flachbildschirms das Fenster im Kinderzimmer, stellt die Heizung auf moderate 22 Grad und kontrolliert, ob der Herd wirklich ausgeschaltet ist. All das und viel mehr ist heute schon möglich - und doch funktioniert diese moderne Welt des vernetzten Heims nur in Ausnahmefällen. Quelle: dapd

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

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.

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?

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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